SBT Vật lí 12 Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch | Giải SBT Vật Lí lớp 12

71 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 39: Phản ứng nhiệt 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:

Giải SBT Vật Lí 12 Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch

Bài 39.1 trang 116 SBT Vật Lí 12: Phản ứng nhiệt hạch là

A. phản ứng phân rã phóng xạ.

B. phản ứng phân hạch.

C. phản ứng tổng hợp hạt nhân.

D. phản ứng hạt nhân tự phát.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết phản ứng nhiệt hạch

Lời giải:

Nhiệt hạch là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại thành hạt nhân nặng hơn

Chọn C

Bài 39.2 trang 116 SBT Vật Lí 12: Nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời là do

A. các phản ứng hóa học xảy ra trong lòng nó.

B. các phản ứng phân hạch xảy ra trong lòng nó.

C. các phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lòng nó.

D. các quá trình phóng xạ xảy ra trong lòng nó.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về năng lượng Mặt Trời

Lời giải:

Nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời là do các phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lòng nó.

Chọn C

Bài 39.3 trang 116 SBT Vật Lí 12: Tổng hợp hạt nhân $_{2}^{4} H e$ từ phản ứng hạt nhân

$_{1}^{1} H +_{3}^{7} L i \to_{2}^{4} H e + X$

Mỗi phản ứng trên tỏa năng lượng $17, 3 M e V .$ Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được $0, 5 m o l$ heli là

A. $2, {6.10}^{24} M e V .$ B. $2, {4.10}^{24} M e V .$

C. $5, {2.10}^{24} M e V .$ D. $1, {3.10}^{24} M e V .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính số hạt $_{2}^{4} H e$ : $N = \frac{m}{A} . N_{A}$

Lời giải:

Phương trình phản ứng hạt nhân: $_{1}^{1} H +_{3}^{7} L i \to_{2}^{4} H e +_{2}^{4} H e$

Vậy một phản ứng tạo ra $2$ hạt $_{2}^{4} H e$

Số hạt $_{2}^{4} H e$ có trong $0, 5 m o l$ là $N = 0, 5. N_{A} = 0, 5.6, {02.10}^{23} = 3, {01.10}^{23} (h a t)$

Vậy số phản ứng cần có là $\frac{N}{2}$

Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được $0, 5 m o l$ heli là $Q = \frac{N}{2} .17, 3 = \frac{3, {01.10}^{23}}{2} .17, 3 = 2, {6.10}^{24} M e V$

Chọn A

Bài 39.4 trang 117 SBT Vật Lí 12: Phản ứng hạt nhân nào dưới đây không phải là phản ứng nhiệt hạch?

A. $_{1}^{1} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} H e$

B. $_{1}^{2} H +_{1}^{2} H \to_{2}^{4} H e$

C. $_{1}^{2} H +_{3}^{6} L i \to 2_{2}^{4} H e$

D. $_{2}^{4} H e +_{7}^{14} N \to_{8}^{17} O +_{1}^{1} H$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết phản ứng nhiệt hạch

Lời giải:

Nhiệt hạch là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại thành hạt nhân nặng hơn

Chọn D

Bài 39.5 trang 117 SBT Vật Lí 12: Năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch vì

A. phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở nhiệt độ rất cao.

B. mỗi phản ứng nhiệt hạch tỏa ra một năng lượng lớn hơn năng lượng mà mỗi phản ứng phân hạch tỏa ra.

C. cùng một lượng nhiên liệu của phản ứng nhiệt hạch tỏa ra một năng lượng lớn hơn năng lượng mà cùng một lượng nhiên liệu của phản ứng phân hạch tỏa ra.

D. các hạt nhân tham gia vào phản ứng nhiệt hạch “nhẹ” hơn các hạt nhân tham gia vào phản ứng phân hạch.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch

Lời giải:

Năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch vì cùng một lượng nhiên liệu của phản ứng nhiệt hạch tỏa ra một năng lượng lớn hơn năng lượng mà cùng một lượng nhiên liệu của phản ứng phân hạch tỏa ra.

Chọn C

Bài 39.6 trang 117 SBT Vật Lí 12: Trong các nhà máy điện hạt nhân thì

A. năng lượng của phản ứng phân hạch được biến đổi trực tiếp thành điện năng.

B. năng lượng của phản ứng nhiệt hạch được biến đổi trực tiếp thành điện năng.

C. năng lượng của phản ứng phân hạch được biến thành nhiệt năng, rồi thành cơ năng và sau cùng thành điện năng.

D. năng lượng của phản ứng nhiệt hạch được biến đổi thành nhiệt năng, rồi thành cơ năng và sau cùng thành điện năng.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về phản ứng nhiệt hạch

Lời giải:

Trong các nhà máy điện hạt nhân thì năng lượng của phản ứng phân hạch được biến thành nhiệt năng, rồi thành cơ năng và sau cùng thành điện năng.

Chọn C

Bài 39.7 trang 117 SBT Vật Lí 12: Tính năng lượng tỏa ra trong các phản ứng sau:

a) $_{3}^{7} L i +_{1}^{1} H \to_{2}^{4} H e +_{2}^{4} H e$

b) $_{1}^{2} H +_{2}^{3} H e \to_{1}^{1} H +_{2}^{4} H e$

c) $_{3}^{6} L i +_{1}^{2} H \to_{2}^{4} H e +_{2}^{4} H e$

d) $_{3}^{6} L i +_{1}^{1} H \to_{2}^{3} H e +_{2}^{4} H e$

Phương pháp giải:

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

Lấy $m_{_{3}^{7} L i} = 7, 0154 u;$ $m_{_{3}^{6} L i} = 6, 0145 u;$ $m_{_{1}^{2} H} = 2, 0140 u;$ $m_{_{1}^{1} H} = 1, 0073 u;$ $m_{_{2}^{3} H e} = 3, 0025 u;$ $m_{_{2}^{4} H e} = 4, 0015 u; 1 u = 931 M e V / c^{2} .$

Lời giải:

a) $Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} = (7, 0154 + 1, 0073 - 4, 0015.2) .931 = 18, 34 M e V$

b) $Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} = (2, 014 + 3, 0025 - 4, 0015 - 1, 0073) .931 = 7, 1687 M e V$

c) $Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} = (6, 0145 + 2, 014 - 4, 0015.2) .931 = 23, 74 M e V$

d) $Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} = (6, 0145 + 1, 0073 - 4, 0015 - 3, 0025) .931 = 16, 73 M e V$

Bài 39.8 trang 118 SBT Vật Lí 12: Trong phản ứng tổng hợp heli:

$_{3}^{7} L i +_{1}^{1} H \to 2 (_{2}^{4} H e)$

Nếu tổng hợp heli từ $1 g$ liti thì năng lượng tỏa ra có thể đun sôi bao nhiêu kilôgam nước ở $0^{o} C ?$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết mỗi một phản ứng trên tỏa ra năng lượng bằng $17, 3 M e V$

Tính số hạt Liti có trong $1 g$ liti suy ra năng lượng thu được nếu tổng hợp heli từ $1 g$ liti

Sử dụng công thức tính năng lượng cần đun sôi nước $Q = m c Δ t$

Lời giải:

+ Số hạt số hạt Liti có trong $1 g$ Liti là $N = \frac{m}{M} . N_{A}$

+ Số hạt Liti chính bằng số phản ứng tổng hợp lên Heli, mỗi phản ứng tỏa ra $17.3 M e V$ , vậy năng năng lượng thu được nếu tổng hợp heli từ $1 g$ liti:

$Q = N .17, 3 = 17, 3 \frac{m}{M} . N_{A} (M e V)$

+Năng lượng cần để đun sôi nước là $Q = m c Δ t$

$\Rightarrow m = \frac{17, 3. \frac{m}{M} . N_{A} .1, {6.10}^{- 13}}{c Δ t} = \frac{17, 3. \frac{1}{7} .6, {02.10}^{23} .1, {6.10}^{- 13}}{4200. (100 - 0)} = 5, {67.10}^{5} k g$

Bài 39.9 trang 118 SBT Vật Lí 12: Rơ-dơ-pho đã làm thí nghiệm sau: Bắn phá $_{7}^{14} N$ bằng hạt $α;$ hạt $_{7}^{14} N$ bắt lấy hạt đạn $α$ đó và lập tức phân rã thành hạt nhân ô xi bền.

a) Viết các phương trình phản ứng trên.

b) Tính năng lượng tỏa ra hay thu vào các phản ứng đó.

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) Phương trình phản ứng hạt nhân:

$_{7}^{14} N +_{2}^{4} H e \to_{8}^{17} O +_{1}^{1} H$

b) Năng lượng:

$\begin{array}{l} Q = (m_{t r u o c} - m_{s a u}) c^{2} \\ = (m_{O} + m_{H} - m_{N} - m_{H e}) c^{2} = - 1, 19 M e V \end{array}$

Bài 39.10 trang 118 SBT Vật Lí 12: Xác định năng lượng cực tiểu của các phô tôn cần thiết để kích thích sự tạo thành các phản ứng:

$_{4}^{9} B e + h f \to 2 (_{2}^{4} H e) +_{0}^{1} n$

$_{6}^{12} C + h f \to 3 (_{2}^{4} H e)$

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:

Năng lượng tối thiểu của photon phải bằng lượng năng lượng phản ứng cần hấp thụ để xảy ra

a) $h f = | Q | = | (m_{B e} - 2. m_{H e}) c^{2} |$

a) $h f = | Q | = | (m_{C} - 3. m_{H e}) c^{2} |$

Bài 39.11 trang 118 SBT Vật Lí 12: Viết phản ứng hạt nhân biến thủy ngân ( $^{198} H g)$ thành vàng (giấc mơ của các nhà giả kim thuật ngày xưa).

Phương pháp giải:

Sử dụng bảo toàn số nuclon và điện tích

Lời giải:

$_{80}^{198} H g +_{0}^{1} n \to_{79}^{198} A u +_{1}^{1} H$

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12