SBT Vật lí 12 Bài 38: Phản ứng phân hạch | Giải SBT Vật Lí lớp 12

71 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 38: Phản ứng phân hạch 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 38: Phản ứng phân hạch

Giải SBT Vật Lí 12 Bài 38: Phản ứng phân hạch

Bài 38.1 trang 114 SBT Vật Lí 12: Hạt nhân nào sau đây không thể phân hạch?

A. $_{92}^{239} U .$ B. $_{92}^{238} U .$

C. $_{6}^{12} C .$ D. $_{94}^{239} P b .$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch

Lời giải:

Phản ứng phân hạch là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình (kèm theo một vài notron phát ra)

Vậy $_{6}^{12} C$ không thể phân hạch

Chọn C

Bài 38.2 trang 114 SBT Vật Lí 12: Chỉ ra câu trả lời sai.

Những điều kiện cần phải có để tạo nên phản ứng hạt nhân dây chuyền là gì?

A. Sau mỗi lần phân hạch, số $n$ giải phóng phải lớn hơn hoặc bằng $1.$

B. Lượng nhiên liệu (urani, plutôni) phải đủ lớn để tạo nên phản ứng dây chuyền.

C. Phải có nguồn tạo ra nơtron.

D. Nhiệt độ phải được đưa lên cao.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch

Lời giải:

Điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân dây chuyền:

+ . Sau mỗi lần phân hạch, số $n$ giải phóng phải lớn hơn hoặc bằng $1.$

+ Lượng nhiên liệu (urani, plutôni) phải đủ lớn để tạo nên phản ứng dây chuyền.

+ Phải có nguồn tạo ra nơtron.

Chọn D

Bài 38.3 trang 114 SBT Vật Lí 12: Trong phản ứng phân hạch hạt nhân, những phần tử nào sau đây có đóng góp năng lượng lớn nhất khi xảy ra phản ứng?

A. Động năng của các nơtron.

B. Động năng của các prôtôn.

C. Động năng của các mảnh.

D. Động năng của các êlectron.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch

Lời giải:

Trong phản ứng phân hạch hạt nhân, Động năng của các mảnh. đóng góp năng lượng lớn nhất khi xảy ra phản ứng

Chọn C

Bài 38.4 trang 114 SBT Vật Lí 12: Để tạo ra phản ứng hạt nhân có điều khiển cần phải

A. dùng những thanh điều khiển có chứa $B o$ hay $C d .$

B. chế tạo các lò phản ứng chứa nước áp suất cao (có vai trò làm chậm nơtron).

C. tạo ra một chu trình trong lò phản ứng.

D. tạo ra nhiệt độ cao trong lò ( $500^{o} C) .$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch

Lời giải:

Để tạo ra phản ứng hạt nhân có điều khiển cần phải dùng những thanh điều khiển có chứa $B o$ hay $C d .$

Chọn A

Bài 38.5 trang 115 SBT Vật Lí 12: Phóng xạ và phân hạch hạt nhân

A. đều có sự hấp thụ nơtron chậm.

B. đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng.

C. đều không phải là phản ứng hạt nhân.

D. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phóng xạ và phản ứng phân hạch

Lời giải:

Phóng xạ và phân hạch hạt nhân đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

Chọn D

Bài 38.6 trang 115 SBT Vật Lí 12: Trong sự phân hạch của hạt nhân $_{92}^{235} U,$ gọi $k$ là hệ số nhân nơtron. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Nếu $k < 1$ thì phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra và năng lượng tỏa ra tăng nhanh.

B. Nếu $k = 1$ thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra.

C. Nếu $k > 1$ thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra.

D. Nếu $k > 1$ thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự xảy duy trì và gây nên bùng nổ.

Lời giải:

Nếu $k > 1$ thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự xảy duy trì và gây nên bùng nổ.

Chọn D

Bài 38.7 trang 115 SBT Vật Lí 12: Cho rằng trong phản ứng phân hạch của một hạt nhân $_{92}^{235} U$ sau khi bắt nơtron thì năng lượng tỏa ra là $210 M e V .$ Tính tổng khối lượng (theo đơn vị khối lượng nguyên tử $u)$ của các hạt được tạo ra trong phản ứng này.

Lấy khối lượng của hạt nhân, tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử $u,$ bằng số khối của hạt nhân đó. Cho $1 u = 931 M e V / c^{2}; c = {3.10}^{8} m / s;$ khối lượng của hạt nhân $_{92}^{235} U$ là $234, 9933 u$ và của nơtron là $1, 0087 u .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính năng lượng $Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2}$

Lời giải:

Công thức tính năng lượng

$\begin{array}{l} Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} \\ \Leftrightarrow 210 = (234, 9933 + 1, 0087 - m_{s a u}) .931 \\ \Rightarrow m_{s a u} = 235, 777 u \end{array}$

Bài 38.8 trang 115 SBT Vật Lí 12: Cho phản ứng phân hạch sau:

$_{0}^{1} n +_{92}^{235} U \to_{92}^{236} U * \to_{39}^{94} Y +_{53}^{139} I + 3_{0}^{1} n$

Tính năng lượng tỏa ra trong phản ứng này.

Cho khối lượng của các hạt nhân $_{92}^{235} U,_{39}^{94} Y,_{53}^{139} I$ và của nơtron lần lượt là $m_{U} = 234, 9933 u; m_{Y} = 93, 8901 u; m_{I} = 138, 8970 u$ và $m_{n} = 1, 0087 u; 1 u = 1, {66055.10}^{- 27} k g; c = {3.10}^{8} m / s .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính năng lượng $Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2}$

Lời giải:

Công thức tính năng lượng

$\begin{array}{l} Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} \\ = (234, 9933 + 1, 0087 - 93, 8901 - 138, 8970 - 3.1, 0087) .931 \\ = 175, 7728 M e V \end{array}$

Bài 38.9 trang 116 SBT Vật Lí 12: Cho phản ứng phân hạch:

$_{0}^{1} n +_{92}^{235} U \to_{42}^{95} M o +_{57}^{139} L a + 7_{- 1}^{0} e + X_{0}^{1} n$

a) Tính $X .$ Tại sao có cả $_{0}^{1} n$ ở vế phải và vế trái của phương trình phản ứng?

b) Tính năng lượng tỏa ra theo đơn vị $M e V .$

Cho khối lượng của các hạt nhân $_{92}^{235} U,_{42}^{95} M o,_{57}^{139} L a$ và của nơtron lần lượt là $m_{U} = 234, 9933 u; m_{M o} = 94, 8823 u; m_{L a} = 138, 8706 u$ và $m_{n} = 1, 0087 u; 1 u = 931 M e V / c^{2}; c = {3.10}^{8} m / s .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính năng lượng $Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2}$

Lời giải:

a) $X = 2$ . Hạt nhân $_{92}^{235} U$ bắt một nơtron, sau đó bị phân hạch, tạo ra các hạt nhân con và phát ra $2$ nơtron. Do đó, nơtron có mặt ở cả hai vế của phương trình phản ứng.

b) Công thức tính năng lượng

$\begin{array}{l} Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} \\ = (234, 9933 + 1, 0087 - 94, 8823 - 138, 8706 - 2.1, 0087) .931 \\ = 215, 7127 M e V \end{array}$

Bài 38.10 trang 116 SBT Vật Lí 12: Phân hạch một hạt nhân $^{235} U$ trong lò phản ứng sẽ tỏa ra năng lượng $200 M e V / 1$ hạt nhân.

a) Nếu phân hạch $1 k g^{235} U$ thì năng lượng tỏa ra bằng bao nhiêu?

b) Cần phải đốt một lượng than bằng bao nhiêu để có một nhiệt lượng tương đương?

Cho năng suất tỏa nhiệt của than bằng $2, {93.10}^{7} J / k g .$

Phương pháp giải:

+ Sử dụng công thức tính số hạt $^{235} U$ : $N = \frac{m}{A} . N_{A}$

+ Sử dụng công thức tính nhiệt lượng tỏa ra của thán đá $Q = q m$

+ Sử dụng công thức đổi đơn vị $1 M e V = 1, {6.10}^{- 13} J$

Lời giải:

+ Số hạt $^{235} U$ có trong $1 k g^{235} U$ là: $N = \frac{m}{A} . N_{A} = \frac{10^{3}}{235} .6, {023.10}^{23} = 2, {56.10}^{24} (h a t)$

Vậy năng lượng tỏa ra khi phân hạch $1 k g^{235} U$ : $Q = N .200 = 5, {12.10}^{26} M e V$

b) Lượng than đá cần đốt để thu được nhiệt lượng tương đương là:

$Q = q m \Rightarrow m = \frac{Q}{q} = \frac{5, {12.10}^{26} .1, {6.10}^{- 13}}{2, {93.10}^{7}} = 2, {8.10}^{6} (k g)$

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12