Đáp án Vật lí 12 kết nối Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân

BÀI 25. BÀI TẬP VỀ VẬT LÍ HẠT NHÂN

KHỞI ĐỘNG

Cần vận dụng những kiến thức cơ bản nào để giải những bài tập về vật lí hạt nhân?

Hướng dẫn chi tiết:

Cần vận dụng những kiến thức cơ bản để giải những bài tập về vật lí hạt nhân đó là:

- Cấu tạo hạt nhân:

+ Hiểu rõ cấu tạo hạt nhân nguyên tử gồm proton, neutron và electron.

+ Nắm vững các khái niệm như số hiệu nguyên tử, số khối, đồng vị, ion.

- Năng lượng liên kết hạt nhân:

+ Nắm vững năng lượng liên kết là gì và vai trò của nó trong hạt nhân.

+ Áp dụng công thức tính năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng. 

+ Biết cách so sánh năng lượng liên kết của các hạt nhân khác nhau.

- Phản ứng hạt nhân:

+ Cần phân biệt rõ ba loại phản ứng hạt nhân ( phân hạch, nhiệt hạch, phóng xạ), 

+ Vận dụng các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân (số proton, số hạt neutton, năng lượng, số khối). 

+ Viết được phương trình phản ứng hạt nhân và tính toán các đại lượng liên quan.

- Phóng xạ: 

+ Hiểu rõ các loại phóng xạ (alpha, beta, gamma), nắm vững đặc điểm, tính chất của từng loại, khả năng xuyên vật chất.

+  Vận dung công thức tính thời gian bán rã.

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu hỏi 1: Lực nào đã làm thay đổi phương của hạt alpha khi được bắn vào lá vàng mỏng?

A. Lực hạt nhân giúp hạt nhân đẩy .

B. Lực hạt nhân giúp hạt nhân hút.

C. Lực đẩy tĩnh điện giữa hạt nhân và .

D. Lực hút tính điện giữa các electron của phân tử vàng và .

Hướng dẫn chi tiết:

Đáp án C là chính xác. 

Bởi vì:

+  He mang điện tích dương, mà hạt nhân của nguyên tử Au cũng mang điện tích dương. 

+ Theo nguyên lí điện từ thì hai điện tích cùng dấu sẽ đẩy nhau, do đó khi hạt alpha bay vào lá vàng, nó sẽ bị các hạt nhân nguyên tử vàng đẩy ngược lại. 

+ Lực này có thể làm thay đổi phương của hạt alpha, khiến nó đi chệch hướng so với ban đầu. 

Câu hỏi 2: Người ta đo độ phóng xạ H của một đồng vị theo thời gian t và điền kết quả vào Bảng 25.1.

a) Vẽ đồ thị độ phóng xạ theo thời gian.

b) Ước lượng chu kì bán rã của đồng vị này.

Hướng dẫn chi tiết:

a) Đồ thị biểu diễn độ phóng xạ theo thời gian làL

b)  Ta có công thức:

Mà

Vậy chu kì bán rã của đồng vị này là 36,19 s.

Câu hỏi 3: Dùng máy đo phóng xạ của một mẫu gỗ của một cổ vật phát hiện được 240 phóng xạ mỗi phút. Biết rằng thành phần của mẫu gỗ có chứa 25 g và , chu kì bán rã của là 5730 năm và tỉ lệ nguyên tử và khi một sinh vật còn sống 10¹²:1.

a) Xác định số nguyên tử có trong mẫu gỗ.

b) Xác định độ tuổi của mẫu gỗ này.

Hướng dẫn chi tiết:

a) Số nguyên tử ban đầu là:

.

Tỉ lệ nguyên tử và khi một sinh vật còn sống là .

Số nguyên tử ban đầu là: 

Vậy số nguyên tử có trong mẫu gỗ là 1,25458.10¹²

b) Theo đề bài một cổ vật phát hiện được 240 phóng xạ mỗi phút: 

Số nguyên từ còn lại là:

Độ tuổi của mẫu gỗ là: năm.

Vậy độ tuổi của mẫu gỗ là 75844 năm.

Câu hỏi 4: Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng nguyên liệu hạt nhân là . Biết rằng mỗi phân hạch sẽ toả năng lượng 200 MeV. Hiệu suất phát điện của nhà máy là 36%. Công suất phát điện của nhà máy là 1400 MW.

a) Hãy tính khối lượng của nguyên liệu nhà máy tiêu thụ trong 1 năm.

b) Tính lượng than đá tiêu thụ để sản xuất ra năng lượng điện tương đương, biết rằng năng suất toả nhiệt của than đá là 30 MJ/kg.

Hướng dẫn chi tiết: