SBT Vật lí 12 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân | Giải SBT Vật Lí lớp 12

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Bài giảng Vật lí 12 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Giải SBT Vật Lí 12 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Bài 36.1 trang 107 SBT Vật Lí 12: Lực hạt nhân là lực nào sau đây?

A. Lực điện.

B. Lực từ.

C. Lực tương tác giữa các nuclôn.

D. Lực tương tác giữa các thiên hà.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về lực hạt nhân.

Lời giải:

Lực hạt nhân là lực liên kết giữa các nuclon

Chọn C

Bài 36.2 trang 107 SBT Vật Lí 12: Độ hụt khối của hạt nhân ZAX là

A. Δm=NmnZmp.

B. Δm=mNmpZmp.

C. Δm=(Nmn+Zmp)m.

D. Δm=ZmpNmn.

Với N=AZ;m,mp,mn lần lượt là khối lượng hạt nhân, khối lượng prôtôn và khối lượng nơtron.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính độ hụt khối: Δm=(Nmn+Zmp)m..

Lời giải:

Độ hụt khối Δm=(Nmn+Zmp)m.

Với N=AZ;m,mp,mn lần lượt là khối lượng hạt nhân, khối lượng prôtôn và khối lượng nơtron.

Chọn C

Bài 36.3 trang 108 SBT Vật Lí 12: Năng lượng liên kết của một hạt nhân

A. có thể dương hoặc âm.

B. càng lớn thì hạt nhân càng bền.

C. càng nhỏ thì hạt nhân càng bền.

D. có thể bằng 0 với các hạt nhân đặc biệt.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về năng lượng liên kết của hạt nhân

Lời giải:

Năng lượng liên kết của hạt nhân có thể bằng 0 với các hạt nhân đặc biệt.

Chọn D

Bài 36.4 trang 108 SBT Vật Lí 12: Đại lượng nào dưới đây đặc trưng cho mức độ bền vững của một hạt nhân?

A. Năng lượng liên kết.

B. Năng lượng liên kết riêng.

C. Số hạt prôtôn.

D. Số hạt nuclôn.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về độ bền vững của hạt nhân.

Lời giải:

Độ bền vững của hạt nhân được đặc trưng bởi năng lượng liên kết riêng, hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

Chọn B

Bài 36.5 trang 108 SBT Vật Lí 12: Chỉ ra phát biểu sai.

Trong một phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn

A. năng lượng toàn phần.

B. điện tích.

C. động năng.

D. số nuclôn.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng hạt nhân.

Lời giải:

Trong một phản ứng hạt nhân có định luật bảo toàn

+ Bảo toàn số nuclon

+ Bảo toàn điện tích

+ Bảo toàn năng lượng toàn phần

+ Bảo toàn động lượng

Chọn C

Bài 36.6 trang 108 SBT Vật Lí 12: Xác định hạt X trong phương trình sau: 919F+11H816O+X.

A. 23He.                               B. 24He.

C. 12H.                                 D. 13H.

Phương pháp giải:

Sử dụng bảo toàn điện tích và vảo toàn số nuclon trong phản ứng hạt nhân

Lời giải:

ZAX

+ Bảo toàn điện tích: 9+1=8+ZZ=2

+ Bảo toàn số hạt nuclon: 19+1=16+AA=4

Vậy X là 24He

Chọn B

Bài 36.7 trang 108 SBT Vật Lí 12: Đơn vị đo khối lượng nào không sử dụng trong việc khảo sát các phản ứng hạt nhân?

A. kilôgam.                                B. miligam.

C. gam.                                     D. u.

Phương pháp giải:

Kilogam không được dùng trong khảo sát phản ứng hạt nhân

Lời giải:

Sử dụng lí thuyết trong phản ứng hạt nhân

Chọn A

Bài 36.8 trang 108 SBT Vật Lí 12: Hạt nhân A đang đứng yên thì phân rã thành hạt nhân B có khối lượng mB và hạt α có khối lượng mα. Tỉ số giữa động năng của hạt nhân B và động năng của hạt α ngay sau phân rã bằng

A. mBmα.                            B. (mBmα)2.

C. (mαmB)2.                       D. mαmB.

Phương pháp giải:

Sử dụng bảo toàn động lượng trong phản ứng hạt nhân

Lời giải:

Phương trình phản ứng hạt nhân: AB+α

Bảo toàn động lượng: pB+pα=pA=0

pB=pα(pB)2=(pα)22mB.WdB=2mα.WdαWdBWdα=mαmB

Chọn D

Bài 36.9 trang 108 SBT Vật Lí 12: Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau; số nuclôn của hạt nhân X lớn hơn số nuclôn của hạt nhân Y, thì

A. năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau.

B. hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X.

C. năng lượng liên kết riêng của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Y.

D. hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

Sử dụng công thức tính năng lượng liên kết riêng: σ=ΔEA=Δmc2A

Lời giải:

Ta  có công thức tính năng lượng liên kết riêng σ=ΔEA=Δmc2A

{ΔmX=ΔmYAX>AYσX<σY

Nên hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X.

Chọn B

Bài 36.10 trang 109 SBT Vật Lí 12: Cho ba hạt nhân X,Y và Z có số nuclôn tương ứng là AX,AY và AZ với AX=2AY=0,5AZ. Biết năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân tương ứng là ΔEX,ΔEY và ΔEZ với ΔEZ<ΔEX<ΔEY. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần là:

A. Y,X,Z.                          B. Y,Z,X.

C. X,Y,Z.                          D. Z,X,Y.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

Sử dụng công thức tính năng lượng liên kết riêng: σ=ΔEA=Δmc2A

Lời giải:

Ta  có công thức tính năng lượng liên kết riêng σ=ΔEA=Δmc2A

+ Ta cóAX=2AY=0,5AZAZ>AX>AY

+ΔEZ<ΔEX<ΔEY.

Vậy σZ<σX<σY  nên thứ tự tính bền vững giảm dần là: Y,X,Z

Chọn A

Bài 36.11 trang 109 SBT Vật Lí 12: Bắn một prôtôn vào hạt nhân 37Li đứng yên. Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo phương hợp với phương tới của prôtôn các góc bằng nhau là 60o. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân, tính theo đơn vị u, bằng số khối của nó. Tỉ số giữa tốc độ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là

A. 4.                                            B. 12.

C. 2.                                            D. 14.

Phương pháp giải:

Sử dụng định luật bảo toàn động lượng trong phản ứng hạt nhân.

Lời giải:

Phương trình phản ứng hạt nhân: 11p+37LiX+X

Vậy X là 24He

SBT Vật lí 12 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 1)

Bảo toàn động lượng: pp=2pX

Chiếu lên phương của pp :

pp=2pXcosβmpvp=2mXvXcosβvpvX=2mXcosβmp=2.4.cos6001=4

Chọn A

Bài 36.12 trang 109 SBT Vật Lí 12: Cho khối lượng của prôtôn, nơ tron; 1840Ar;36Li lần lượt là 1,0073u;1,0087u;39,9525u;6,0145u và 1u=931,5MeV/c2. So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 36Li thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 1840Ar

A. lớn hơn một lượng là 5,20MeV.

B. lớn hơn một lượng là 3,42MeV.

C. nhỏ hơn một lượng là 3,42MeV.

D. nhỏ hơn một lượng là 5,20MeV.

Phương pháp giải:

Sử dụng năng lượng liên kết riêng: σ=ΔEA

Sử dụng công thức tính năng lượng liên kết ΔE=Δmc2

Sử dụng công thức tính độ hụt khối: Δm=Zmp+(AZ)mnm

Lời giải:

+ Năng lượng liên kết của 1840Ar là:

ΔEAr=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(18.1,0073+22.1,008739,9525)uc2=(18.1,0073+22.1,008739,9525).931,5=344,93445MeV

+ Năng lượng liên kết riêng của 1840Ar :σAr=ΔEArAAr=344,9344540=8,62336125(MeV/nuclon)

+ Năng lượng liên kết của 36Li là:

ΔELi=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(3.1,0073+3.1,00876,0145)uc2=(3.1,0073+3.1,00876,0145).931,5=31,20525MeV

+ Năng lượng liên kết riêng của Li :σLi=ΔELiALi=31,205256=5,200875(MeV/nuclon)

So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 36Li thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 1840Ar

lớn hơn một lượng 8,623361255,2008753,42(MeV/nuclon)

Chọn C

Bài 36.13 trang 109 SBT Vật Lí 12: Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của hai hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng của hai hạt sau phản ứng là 0,02u. Phản ứng hạt nhân này

A. tỏa năng lượng 1,863MeV.

B. tỏa năng lượng 18,63MeV.

C. thu năng lượng 1,863MeV.

D. thu năng lượng 18,63MeV.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính nhiệt lượng sau phản ứng: Q=(mtruocmsau)c2

Lời giải:

Ta có

 Q=(mtruocmsau)c2=0,02uc2=0,02.931,5=18,63MeV<0

Phản ứng thu năng lượng

Chọn D

Bài 36.14 trang 109 SBT Vật Lí 12: Tính năng lượng liên kết của các hạt nhân 511B;13T.

Cho biết: m(511B)=11,0064u;m(13T)=3,015u.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính năng lượng liên kết ΔE=Δmc2

Sử dụng công thức tính độ hụt khối: Δm=Zmp+(AZ)mnm

Lời giải:

+ Năng lượng liên kết của 511B

ΔEB=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(5.1,0073+6.1,008711,0064)uc2=(5.1,0073+6.1,008711,0064).931,5=76,66245MeV

+ Năng lượng liên kết của 13T

ΔET=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(1.1,0073+2.1,00873,015)uc2=(1.1,0073+2.1,00873,015).931,5=9,03555MeV

Bài 36.15 trang 110 SBT Vật Lí 12: Tính năng lượng liên kết của 234U và 238U. Hạt nhân nào bền hơn? Cho biếtm(234U)=233,982u;m(238U)=237,997u.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

Sử dụng năng lượng liên kết riêng: σ=ΔEA

Sử dụng công thức tính năng lượng liên kết ΔE=Δmc2

Sử dụng công thức tính độ hụt khối: Δm=Zmp+(AZ)mnm

Lời giải:

+ Năng lượng liên kết của 234U là:

ΔE1=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(92.1,0073+142.1,0087233,982)uc2=(92.1,0073+142.1,0087233,982).931,5=1793,1375MeV

+ Năng lượng liên kết riêng của 234U : σ1=ΔE1A1=1793,1375234=7,663(MeV/nuclon)

+ Năng lượng liên kết của 238U là:

ΔE2=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(92.1,0073+146.1,0087237,997)uc2=(92.1,0073+146.1,0087237,997).931,5=1811,5812MeV

+ Năng lượng liên kết riêng của 238U : σ2=ΔE2A2=1811,5812238=7,611(MeV/nuclon)

σ1>σ2 nên 234U bền hơn

Bài 36.16 trang 110 SBT Vật Lí 12: Tính năng lượng liên kết riêng của 49Be;2964Cu;47108Ag. Cho biết: m(49Be)=9,0108u;m(2964Cu)=63,913u;m(47108Ag)=107,878u.

Phương pháp giải:

Sử dụng năng lượng liên kết riêng: σ=ΔEA

Sử dụng công thức tính năng lượng liên kết ΔE=Δmc2

Sử dụng công thức tính độ hụt khối: Δm=Zmp+(AZ)mnm

Lời giải:

+ Năng lượng liên kết của 49Be là:

ΔEBe=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(4.1,0073+5.1,00879,0108)uc2=(4.1,0073+5.1,00879,0108).931,5=57,65985MeV

+ Năng lượng liên kết riêng của 49Be : σBe=ΔEBeABe=57,659859=6,40665(MeV/nuclon)

+ Năng lượng liên kết của 2664Cu là:

ΔECu=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(29.1,0073+35.1,008763,913)uc2=(29.1,0073+35.1,008763,913).931,5=561,8808MeV

+ Năng lượng liên kết riêng của 2664Cu : σCu=ΔECuACu=561,880864=8,78(MeV/nuclon)

+ Năng lượng liên kết của  47108Aglà:

ΔEAg=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(47.1,0073+61.1,0087107,878)uc2=(47.1,0073+61.1,0087107,878).931,5=927,5877MeV

+ Năng lượng liên kết riêng của 47108Ag : σAg=ΔEAgAAg=927,5877108=8,589(MeV/nuclon)

Bài 36.17 trang 110 SBT Vật Lí 12: Dùng một prôtôn có động năng 5,45MeV bắn vào hạt nhân 49Be đang đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α. Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương tới của prôtôn và có động năng 4MeV. Khi tính động năng của các hạt, lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. Tính năng lượng tỏa ra trong phản ứng này theo đơn vị MeV.

Phương pháp giải:

Sử dụng bảo toàn động lượng trong phản ứng hạt nhân

Sử dụng công thức tính năng lượng phản ứng: Q=WdsauWdtruoc

Lời giải:

Phương trình phản ứng: 11p+49Be36X+α

Bảo toàn động lượng pp=pX+pα

SBT Vật lí 12 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 2)

Do pp vuông góc với pα nên ta có

pX2=pp2+pα22mXWX=2mpWP+2mαWαWX=mpWP+mαWαmX=1.5,45+4.46=3,575MeV

Năng lượng phản ứng

 Q=WdsauWdtruoc=WX+WαWp=3,575+45,45=2,125MeV

Bài 36.18 trang 110 SBT Vật Lí 12: Hạt nhân 410Be có khối lượng 10,0135u. Khối lượng của nơtron mn=1,0087u, khối lượng của prôtôn mp=1,0073u,1u=931Mev/c2. Tính năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 410Be.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính năng lượng liên kết ΔE=Δmc2

Sử dụng công thức tính độ hụt khối: Δm=Zmp+(AZ)mnm

Sử dụng năng lượng liên kết riêng: σ=ΔEA

Lời giải:

+ Năng lượng liên kết của 410Be là:

ΔEBe=Δmc2=(Zmp+(AZ)mnm)c2=(4.1,0073+6.1,008710,0135)uc2=(4.1,0073+6.1,008710,0135).931=63,2149MeV

+ Năng lượng liên kết riêng của 410Be : σBe=ΔEBeABe=63,2149106,32(MeV/nuclon)

Bài 36.19 trang 110 SBT Vật Lí 12: Bắn một đơteri vào một hạt nhân 36Li, ta thu được hai hạt nhân X giống nhau.

a) Viết phương trình phản ứng và cho biết hạt nhân X là hạt nhân gì?

b) Phản ứng này tỏa hay thu năng lượng? Tính năng lượng này.

Cho khối lượng của hạt nhân 36Li là mLi=6,0145u; của hạt đơteri là mH=2,0140u; của hạt nhân X là mX=4,0015u;1u=931MeV/c2.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính năng lượng phản ứng Q=(mtruocmsau)c2

Lời giải:

a) Phương trình phản ứng 12D+36Li224X

b) Năng lương phản ứng:

Q=(mtruocmsau)c2=(2mXmDmLi)c2=(2.4,00152,0146,0145)uc2=(2.4,00152,0146,0145).931=1,3965MeV>0

Phản ứng tỏa năng lượng

Bài 36.20 trang 110 SBT Vật Lí 12: Theo thuyết tương đối, một êlectron có động năng bằng một nửa năng lượng nghỉ của nó thì vận tốc của nó sẽ bằng bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính động năng: Wd=[11(vc)21]E0

Lời giải:

Ta cóWd=[11(vc)21]E0=0,5E0v=53c