Đáp án Vật lí 12 kết nối Bài 23: Hiện tượng phóng xạ

BÀI 23. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

KHỞI ĐỘNG

Khi gói miếng kim loại hình chữ thập (+) cùng một hòn đá có chứa uranium bằng tấm phim và để trong bóng tối vài ngày, Becquerel đã phát hiện trên tâm phim có vết sáng giống dấu chữ thập như hình bên. Nguyên nhân nào gây tác dụng lên phim dù nó được để trong bóng tối?

Hướng dẫn chi tiết:

Nguyên nhân gây tác dụng lên phim dù nó được để trong bóng tối là do tia phóng xạ phát ra từ uranium.

Uranium là một nguyên tố phóng xạ tự nhiên, có nghĩa là nó tự phân rã thành các nguyên tố khác và giải phóng năng lượng dưới dạng tia phóng xạ. 

+ Tia phóng xạ có thể ion hóa các nguyên tử trong tấm phim, làm cho chúng trở nên nhạy cảm với ánh sáng. 

+ Khi tấm phim được tráng men và rửa, các nguyên tử ion hóa sẽ tạo ra các vết đen trên phim, giống như hình chữ thập được tạo ra bởi miếng kim loại.

+ Dấu chữ thập trên phim xuất hiện do tia alpha bị chặn bởi các nhánh của miếng kim loại hình chữ thập.

I. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

Hoạt động 1: Tìm hiểu thông tin về phát hiện của Becquerel và thí nghiệm trên, cho biết:

1. Hiện tượng phóng xạ xảy ra có tính tự phát hay phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, áp suất,..?

2. Có thể điều khiển được hiện tượng phóng xạ không? Tại sao?

Hướng dẫn chi tiết:

1. Hiện tượng phóng xạ xảy ra có tính tự phát, không phụ thuộc vào các yếu tố môi trường ( nhiệt độ, áp suất,..). 

Bởi vì: bọc quặng uranium bằng giấy đen để chặn ánh sáng nên không phụ thuộc vào ánh sáng. 

2. Có thể điều khiển được hiện tượng phóng xạ bằng cách: Thay đổi tốc độ và hướng di chuyển.

Hoạt động 2: Sử dụng kết quả thí nghiệm trong Bảng 23.1 hãy thực hiện các yêu cầu sau:

- Nhận xét về số lượng phân rã trong các khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp.

- Có thể dự đoán được thời điểm xảy ra và số lượng các phân rã phóng xạ không?

Hướng dẫn chi tiết:

- Nhận xét:

+ số lượng phân rã tăng ở khoảng thời gian 5-10s

+ số lượng phân rã tăng giảm khoảng thời gian từ 10-20s 

+ số lượng phân rã tăng tăng tiếp ở khoảng thời gian 20-25s sau đó lại giảm.

- Không thể dự đoán chính xác thời điểm xảy ra và số lượng các phân rã phóng xạ. 

Bởi vì phân rã phóng xạ là một quá trình ngẫu nhiên, không theo quy luật nào cả.

Câu hỏi 1:

1. Hãy nếu các tính chất của tia phóng xạ .

2. Hãy viết phương trình phân rã của hạt nhân

Hướng dẫn chi tiết:

1. Các tính chất của tia phóng xạ :Tia làm ion hoá mạnh môi trường vật chất. Có thể đi được khoảng vài cm trong không khí. Dễ dàng bị tờ giấy dày 1mm chặn lại. Có tốc độ khoảng 2.10⁷ m/s

2. Phương trình phân rã hạt nhân :

Câu hỏi 2: 

1. Hãy nêu các tính chất của phóng xạ

2. Viết phương trình phân rã và tương ứng của các đồng vị và

Hướng dẫn chi tiết:

1. Các tính chất của phóng xạ :

- Gồm hai loại: phóng xạ

- Có bản chất tương ứng là hạt electron và hạt positron phóng ra từ hạt nhân mẹ với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng trong chân không.

- Tia làm ion hoá môi trường vật chất ở mức trung bình. Có thể xuyên qua tờ giấy khoảng 1mm. Có thể bị chặn bởi tấm nhôm dày khoảng 1mm.

2. Phương trình phân rã của :

Phương trình phân rã :

Phương trình phân rã :

Câu hỏi 3: 

1. Hãy nêu các tính chất của phóng xạ .

2. Technetium () là đồng vị phóng xạ , được sử dụng rất phổ biến trong y học hạt nhân để chụp ảnh cơ quan bên trong cơ thể người. Viết phương trình phân rã của đồng vị này.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Các tính chất của phóng xạ :

- Các tia có năng lượng cao. Dễ dạng xuyên qua các vật liệu thông thường. Có bước sóng rất ngắn, cỡ nhỏ hơn 10^-11m. Có thể cản trở tia người ta dùng vật liệu có mật độ vật chất lớn và bế dày lớn. 

2. Phương trình phân rã của đồng vị Technetium: 

Hoạt động: Dựa vào đặc điểm các tia phóng xạ em hãy:

1. Giải thích hướng lệch của từng tia phóng xạ trong điện trường và trong từ trường ở Hình 23.3

2. Giải thích lí do tại sao các tia có khả năng đâm xuyên khác nhau.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Hướng lệch của từng tia phóng xạ trong điện trường và trong từ trường ở Hình 23.3 vì:

* Trong điện trường: 

- Tia alpha (α): 

+ Lệch về phía bản âm.

+ Bởi vì tia α mang điện tích dương nên bị lực điện hút về phía bản âm. 

+ Mức độ lệch nhỏ do khối lượng tia α lớn.

- Tia beta (β): 

+ Lệch về phía bản dương.

+ Bởi vì tia β mang điện tích âm nên bị lực điện hút về phía bản dương.

+ Mức độ lệch lớn hơn tia α do khối lượng tia β nhỏ hơn nhiều.

- Tia gamma (γ): 

+ Không bị lệch. 

+ Bởi vì tia γ là sóng điện từ, không mang điện tích nên không bị ảnh hưởng bởi điện trường.

* Trong từ trường: 

- Tia alpha (α): 

+ Lệch theo quỹ đạo tròn theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. 

+ Bởi vì tia α mang điện tích dương nên chịu tác dụng của lực Lorentz trong từ trường, khiến nó chuyển động theo quỹ đạo tròn. Bán kính quỹ đạo nhỏ do khối lượng tia α lớn.

- Tia beta (β): 

+ Lệch theo quỹ đạo tròn theo chiều cùng chiều kim đồng hồ.

+ Bởi vì tia β mang điện tích âm nên chịu tác dụng của lực Lorentz trong từ trường, khiến nó chuyển động theo quỹ đạo tròn. Bán kính quỹ đạo lớn hơn tia α do khối lượng tia β nhỏ hơn nhiều.

- Tia gamma (γ):

+ Không bị lệch.

+ Bởi vì tia γ là sóng điện từ, không mang điện tích nên không bị ảnh hưởng bởi từ trường.

2. Khả năng đâm xuyên của các tia khác nhau vì: 

- Tia có khả năng đâm xuyên nhỏ nhất là do:

+ Khối lượng lớn dẫn đến dễ bị va chạm với các nguyên tử trong vật chất.

+ Điện tích lớn dẫn đến dễ bị tương tác với các điện tích khác trong vật chất

- Tia có khả năng đâm xuyên lớn hơn tia là do:

+ Khối lượng nhỏ dẫn đến ít bị va chạm với các nguyên tử trong vật chất hơn.

+ Điện tích nhỏ dẫn đến ít bị tương tác với các điện tích khác trong vật chất hơn.

- Tia có khả năng đâm xuyên mạnh nhất là do:

+ Không mang điện tích nên không bị tương tác với các điện tích trong vật chất. 

+ Là sóng điện từ có thể xuyên qua các vật chất như tia X.

II.  ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ. ĐỘ PHÓNG XẠ

Câu hỏi 1: 

1. Phát biểu định nghĩa chu kì bán rã?

2. Đồng vị phóng xạ sau khoảng thời gian 244 s có 75% số hạt nhân ban đầu đã bị phân rã thành hạt nhân khác. Tính chu kì bán rã của .

Hướng dẫn chi tiết: