Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y PH N ng Vi t Hùng) Ph n ng h t nhân NG H T NHÂN (TÀI LI U BÀI GI NG) GIÁO VIÊN: NG VI T HÙNG ây tài li u tóm l c ki n th c kèm theo gi ng “Ph n ng h t nhân“ thu c khóa h c Luy n thi Qu c gia PEN - C : Môn V t lí(Th y ng Vi t Hùng) t i website Hocmai.vn có th n m v ng ki n th c ph n “Ph n ng h t nhân”, B n c n k t h p theo dõi gi ng v i tài li u nh ngh a Ph n ng h t nhân m i trình bi n đ i h t nhân d n đ n s bi n đ i chúng thành h t khác X1 + X2  X3 + X4 X1, X2 h t t ng tác, X3, X4 h t s n ph m Nh n xét: S phóng x : A  B + C c ng m t d ng c a ph n ng h t nhân, A h t nhân m , B h t nhân C h t  ho c  M t s d ng ph n ng h t nhân: a Ph n ng h t nhân t phát - Là trình t phân rã c a m t h t nhân không b n v ng thành h t nhân khác b Ph n ng h t nhân kích thích - Quá trình h t nhân t c ng tác v i t o h t nhân khác c m c a ph n ng h t nhân:  Bi n đ i h t nhân  Bi n đ i nguyên t  Không b o toàn kh i l ng ngh Các đ nh lu t b o toàn ph n ng h t nhân Xét ph n ng h t nhân: a) A1 Z1 X1  AZ22 X2   AZ33 X3  AZ44 X4 nh lu t b o toàn n tích T ng đ i s n tích c a h t t ng tác b ng t ng đ i s n tích c a h t s n ph m T c là: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 b) B o toàn s nuclôn (b o toàn s A) Trong ph n ng h t nhân, t ng s nuclôn c a h t t ng tác b ng t ng s nuclôn c a h t s n ph m T c là: A1 + A2 = A3 + A4 c) B o toàn đ ng l ng Trong ph n ng h t nhân đ ng l ng c a h t tr c sau ph n ng đ         T c p1  p  p3  p  m1 v1  m v  m3 v3  m v d) B o toàn n ng l c b ng ng toàn ph n Trong ph n ng h t nhân n ng l ng toàn ph n tr c sau ph n ng b ng N ng l ng toàn ph n g m đ ng n ng n ng l ng ngh nên ta có bi u th c c a đ nh lu t b o toàn n ng l ng toàn ph n: mx1 c2  K X1  mx c2  K X2  mx3 c2  K X3  mx4 c2  K X4 Chú ý: T công th c tính đ ng l ng đ ng n ng ta có h th c liên h gi a đ ng l ng đ ng n ng  p  m2 v2  p  mv mv2   2     p  2m.K , (1) p m   mv mv K  K      Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t T ng đài t v n: 1900 58-58-12 - Trang | - Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y ng Vi t Hùng) Ph n ng h t nhân Ví d 1: Xác đ nh X ph n ng h t nhân sau a) 10 Bo  X   84 Be b) 19 F p   X 16 O 95  235 c) n 92 U  42 Mo 139 57 La  2X  7 Ví d 2: Cho ph n ng 206 235 82 92 U  Pb  x  y Xác đ nh x y ………………………………………………………………………………………………………………………………………… /s : x = y= Ví d 3: Sau phóng x 208 232 82 92 U  Pb ………………………………………………………………………………………………………………………………………… /s : phóng x anpha phóng x beta Ví d 4: Tìm h t nhân X ph n ng h t nhân sau : A 31 T Gi i: Xác đ nh h t B 21 D 10 Bo + A Z + 48 Be X C 01 n có Z= ? A= ? D 11 p He áp d ng đ nh lu t b o toàn s kh i n tích Khi suy : X có n tích Z = 2+ – =1 s kh i A = + – 10 = V y X h t nhân 1D đ ng v phóng x c a H  Ch n đáp án B Ví d 5: Trong ph n ng sau : n + A Electron 235 92 U B Proton Gi i : Ta ph i xác đ nh đ 95 Mo + 139 57 La ; h t X D N tron C Hêli c n tích s kh i c a tia & h t l i ph n ng : Áp d ng đ nh lu t b o toàn n tích s kh i ta đ 2Z = 0+92 – 42 – 57 – 7.(-1) = 2A = + 235 – 95 – 139 – 7.0 = Ví d 6: Sau l n phóng x 0n ; – 1 c : h t X có V y suy X có Z = A = ó h t n tron 208 82 Pb – + 2X + 0n  Ch n đáp án : D l n phóng x – h t nhân 232 90 Th bi n đ i thành h t nhân ? A l n phóng x ; l n phóng x C l n phóng x ; l n phóng x – – Gi i - Theo đ ta có trình ph n ng : 232 90 Th B l n phóng x D l n phóng x 208 82 Pb - Áp d ng đ nh lu t b o toàn n tích s kh i , ta đ ; l n phóng x ; l n phóng x + x 42 He + y 01 – – – c: 4 x  y  232  208  24 x  x     2 x  (1) y  90  82  2 x  y  y  V y có h t h t –  Ch n đáp án : D N ng l ng ph n ng h t nhân Xét ph n ng h t nhân: X1 + X2  X3 + X4 T ng kh i l ng c a h t nhân tham gia ph n ng: m0  m X1  m X2 T ng kh i c a h t nhân sau ph n ng: m  m X3  m X4 Do có s h t kh i t ng h t nhân nên ph n ng h t nhân s b o toàn kh i l Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t T ng đài t v n: 1900 58-58-12 ng  m0  m - Trang | - Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y ng Vi t Hùng) Ph n ng h t nhân a) Khi m0 > m Do n ng l ng toàn ph n c a ph n ng đ có giá tr E = (m0 – m)c2 N ng l ng t a d c b o toàn nên tr ng h p ph n ng t a m t l ng n ng l ng, i d ng đ ng n ng c a h t nhân Chú ý: Trong tr ng h p h t sinh có đ h t kh i l n h n h t nhân ban đ u nên h t sinh b n v ng h n h t ban đ u b) Khi m0 < m Khi ph n ng không t x y ra, đ có th x y đ c ta ph i cung c p cho m t l tr ng h p ph n ng đ c g i ph n ng thu n ng l ng N ng l ng n ng l ng Trong ng thu vào c a ph n ng có đ l n: E = |m0 – m|c2 Ví d 1: Cho ph n ng h t nhân 37 17 Cl  37 X   n 18 Ar a) Xác đ nh h t X b) Ph n ng thu hay t a n ng l Cho bi t kh i l ng Tính n ng l ng ng h t mCl = 36,9566u; mAr = 36,9569u; mn = 1,0087u; mX = 1,0073u; 1u = 931 MeV/c2 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… /s : Ph n ng thu n ng l ng 1,58 MeV Ví d 2: (Trích đ thi Tuy n sinh Cao đ ng 2007) Cho ph n ng h t nhân 11 H 13 H  2 H  n Cho bi t kh i l Tính n ng l ng h t mH2 = 2,0135u; mH3 = 3,0149u; mn = 1,0087u; 1u = 931,5 MeV/c2 ng t a c a ph n ng theo đ n v Jun ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ví d 3: (Trích đ thi Tuy n sinh Cao đ ng 2009) Cho ph n ng h t nhân L y kh i l 23 11 Na ng h t nhân 931,5 MeV/c Tính n ng l  11 H   24 He  23 11 Na ; 20 10 20 10 Ne Ne ; 42 He ; 11 H l n l t 22,9837 u; 19,9869 u; 4,0015 u; 1,0073 u 1u = ng t a c a ph n ng? ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… /s : 2,4219 MeV   X  17,6 MeV Ví d 4: Cho ph n ng h t nhân 13 T 12 D  Tính n ng l ng t a t ng h p đ c g khí Heli ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ví d 5: (Trích đ thi Tuy n sinh Cho ph n ng h t nhân 234 92 U i h c 2002)    Th Cho n ng l ng liên k t riêng c a h t l n l Tính n ng l ng t a c a ph n ng t 7,1 MeV; 7,63 MeV; 7,7 MeV ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… /s : 13,98 MeV Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t T ng đài t v n: 1900 58-58-12 - Trang | - Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y Ví d 6: (Trích đ thi Tuy n sinh ng Vi t Hùng) Ph n ng h t nhân i h c 2009)  42 He  X L y đ h t kh i c a h t nhân T, h t nhân D, h t nhân He l n l Cho ph n ng h t nhân: 31T  21 D  0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c Tính n ng l t ng t a c a ph n ng? ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… /s : 17,498 MeV Ví d 7: Cho ph n ng h t nhân sau: 12 H  12H  24 He  01n  3,25 MeV Bi t đ h t kh i c a 12 H mD  0,0024 u 1u  931 MeV / c N ng l A 7,7188 MeV Tóm t t: B 77,188 MeV mD  0,0024 u ng liên k t h t nhân 24 He C 771,88 MeV D 7,7188 eV Gi i 1u  931MeV / c Wlk H  H  He  01n  3,25 MeV N ng l ng t a c a ph n ng: E = ( ∑ m sau – ∑ m tr c)c2 = Wlksau – 2mDc2 Wlk = E +2mDc2 = 7,7188MeVCh n đáp án A Ví d 8: cho ph n ng h t nhân: 31 T + 21 D  t ng h p đ c 2g Hêli A 52,976.1023 MeV He + X +17,6MeV Tính n ng l B 5,2976.1023 MeV Gi i: ng to t ph n ng C 2,012.1023 MeV D.2,012.1024 MeV m.N A 2.6,023.10 23 = = 3,01.1023 A ng to g p N l n n ng l ng c a m t ph n ng nhi t h ch: E = N.Q = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV  Ch n đáp án A - S nguyên t hêli có 2g hêli: N = - N ng l Ví d 9: Cho ph n ng h t nhân 94 Be + 11 H  42 He + 63 Li Hãy cho bi t ph n ng t a n ng l ng hay thu n ng l ng Xác đ nh n ng l ng t a ho c thu vào Bi t mBe = 9,01219 u; mp = 1,00783 u; mLi = 6,01513 u; mX = 4,0026 u; 1u = 931 MeV/c2 Gi i Ta có: m0 = mBe + mp = 10,02002u; m = mX + MLi = 10,01773u Vì m0 > m nên ph n ng t a n ng l ng; n ng l ng t a ra: W = (m0 – m).c2 = (10,02002 – 10,01773).931 = 2,132MeV Ví d 10: Ch t phóng x 210 84 Po phát tia  bi n thành 206 82 Pb Bi t kh i l ng c a h t mPb  205,9744 u , mPo  209,9828 u , m  4, 0026 u Tính n ng l ng t a m t h t nhân Po phân rã áp án: 5,4 MeV ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t Giáo viên: ng Vi t Hùng Ngu n Hocmai.vn : T ng đài t v n: 1900 58-58-12 - Trang | -