Chuyên đề Về vật lý hạt nhân

bài 4: đồng vị phóng xạ α và βđể thành đồng vị chì . Chu kỳ

bán rã của là T = 4,5.10

9

năm. Trong một mẫu đá lúc đầu chỉ có .

Tỉ lệ hiện nay giữa khối lượng của U238 và chì Pb 206 bằng 37. Tuổi của

mẫu đá là:

A. 1,73.10

8

năm

B. 1,73.10

7

năm

C. 3,46.10

8

năm

D. 3,46.10

7

năm

pdf32 trang | Chia sẻ: NamTDH | Lượt xem: 1455 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang nội dung tài liệu Chuyên đề Về vật lý hạt nhân, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Vt lý ht nhân Chuyên ñ Vt lý ht nhân Ebook ðưc Download ti: hoc Vt lý ht nhân Ni dung A. Tóm tt kin thc 1. Cu to ca ht nhân nguyên t 2. Phóng x 3. H thc Anhxtanh gia năng lưng và khi lưng 4. Năng lưng liên kt ca ht nhân 5. Phn ng ht nhân 6. Các loi phn ng ht nhân ta năng lưng B. Các bài toán cơ bn C. Bài tp t gii Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc 1. Cu to ca ht nhân nguyên t  Ht nhân nguyên t ñưc cu to t các ht nh hơn, gi là nuclon. Có hai loi nuclon: proton mang ñin tích nguyên t dương +e và nơtron không mang ñin.  Ký hiu ht nhân: Vi Z : s proton A Z X N = A – Z : s nơtron A : S khi Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc (tt) 2. Phóng x a) ðnh nghĩa: Phóng x là hin tưng mt ht nhân t ñng phóng ra nhng bc x gi là tia phóng x và bin ñi thành ht nhân khác. Có 3 loi tia phóng x: • Tia α • Tia β (β+ và β) • Tia γ Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc (tt) 2. Phóng x (tt) b) ðnh lut phóng x: Mi cht phóng x ñưc ñc trưng bi mt thi gian T gi là chu kỳ bán rã, c sau mi chu kỳ này thì mt na s nguyên t ht nhân ca cht y ñã bit ñi thành cht khác. N0 −λ t N(t)=t / T = N0 e 2 No, m o: s nguyên t, khi lưng ban ñu m m(t)=0 = m e −λ t N(t), m(t): s nguyên t, khi lưng thi ñim t 2t / T 0 ln2 Vi λ = là hng s phóng x T Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc (tt) 2. Phóng x (tt) c) ð phóng x ca mt mu cht phóng x ñưc ño bng s phân rã trong mt giây: −dN H= = λ N dt −λ t H(t)= H0 e ðơn v ño ñ phóng x: 1 Bq = 1 phân rã trong mt giây. 1 Ci = 3,7.10 10 Bq Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc (tt) 3. H thc Anhxtanh gia năng lưng và khi lưng  Nu mt vt có khi lưng m thì nó cũng có mt năng lưng E t l vi m, E gi là năng lưng ngh: E = mc 2 Trong ñó c: vn tc ánh sáng trong chân không. MeV  : là ñơn v ño khi lưng. c2 1MeV = 1,7827.10−30 kg c 2 MeV 1u = 1,66055.1027 kg = 931,5 c2 Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc (tt) 4. Năng lưng liên kt ca ht nhân  ð ht khi ca ht nhân: m = Zm p + (A – Z)m n – m Trong ñó mp, m n và m tương ng là khi lưng ca proton, nơtron và ca ht nhân.  Năng lưng liên kt ca ht nhân: E = m.c 2 E  Năng lưng liên kt riêng . Ht nhân có năng lưng liên kt riêng A càng ln thì càng bn vng. Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc (tt) 5. Phn ng ht nhân a) Phn ng ht nhân là tương tác gia hai ht nhân dn ñn s bin ñi ca chúng thành các ht nhân khác. A1A+ A 2 B →A3 C + A 4 D Z1 Z 2 Z 3 Z 4 b) Phn ng ht nhân tuân theo các ñnh lut bo toàn: • Bo toàn s nuclon: A 1 + A 2 = A 3 + A 4 • Bo toàn ñin tích: Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 uur uur uur uur • Bo toàn ñng lưng: mA v A + m B v B = m C v C + m D v D 2 2 • Bo toàn năng lưng: (m A+m B)c + K A+ K B = (m C + m D) c + K C + K D Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc (tt) 5. Phn ng ht nhân (tt) c) Phóng x cũng là phn ng ht nhân: A → B + C d) Năng lưng ca phn ng ht nhân: 2 Q = (M o M)C Vi: M o = m A + m B M = m C + m D Nu M o > M: Phn ng ta năng lưng Mo < M: Phn ng thu năng lưng Vt lý ht nhân A. Tóm tt kin thc (tt) 6. Các loi phn ng ht nhân ta năng lưng  Có hai loi phn ng ht nhân ta năng lưng: • Phn ng phân hch : Mt ht nhân rt nng (U235 hoc P u239) hp th mt nơtron v thành hai ht nhân trung bình và to ra 23 nơtron. Nu phn ng phân hch có tính dây chuyn thì nó ta ra năng lưng rt ln (có tác dng tàn phá trong s n bom nguyên t). Phn ng phân hch ñưc khng ch trong lò phn ng ht nhân. • Phn ng nhit hch : Hai ht nhân rt nh có th kt hp vi nhau thành mt ht nhân nng hơn. Phn ng này ch xy ra nhit ñ hàng trăm triu ñ nên gi là phn ng nhit hch. Con ngưi mi ch thc hin ñưc phn ng này dưi dng không kim soát ñưc (s n ca bom H). Vt lý ht nhân B. Các bài toán cơ bn Vt lý ht nhân Bài toán 1: ðnh lut phóng x Xác ñnh tui ca mu vt Phương pháp gii m 1) Gia s nguyên t (N) và khi lưng (m) có mi liên h: N= N A A 23 1 Vi N A = 6,022.10 mol là s Avôgañrô A: Khi lưng ca mt mol cht. m: khi lưng ca mu cht. 2) S nguyên t hoc khi lưng cht phóng x còn li thi ñim t N , m : là s nguyên t hoc khi lưng mu N0 −λ t o o N(t)= = N0 e 2t / T cht thi ñim ban ñu m m(t)=0 = m e −λ t 2t / T 0 T: chu kỳ bán rã ln2 λ = : hng s phóng x. T Vt lý ht nhân Phương pháp gii (tt) 3) S nguyên t hoc khi lưng cht phóng x ñã phân rã trong thi gian t. −λ t N = N0 − N(t) = N 0 (1 − e ) −λ t m = m0 − m(t) = m 0 (1 − e ) 4) ð phóng x là s ht nhân nguyên t phân rã trong mt ñơn v thi gian −λt −λ t H= λ N = λ No e = H o e 5) Tính tui ca mu vt: ð tính tui ca mu vt, ngưi ta thưng ño t l gia s nguyên t (hoc khi lưng) ca sn phm phóng x và s nguyên t (hoc khi lưng) còn li ca cht phóng x. −λ t NNo (λ − e ) λt ln( α + 1) ln( α + 1) α = =−λ t =e − 1 ⇒ t = = T N(t) No eλ ln2 Cũng có th da vào ñ phóng x ñ tính tui ca mu vt: H0   H 0  ln  Tln   −λt λ t H0 H 0  H(t)   H(t)  H(t)= H0 e ⇒ e = ; λ t = ln  ; t = = H( t )  H(t)  λ ln2 Vt lý ht nhân 238 U 9 Thí d 1: Chu kỳ bán rã ca 92 là T = 4,5.10 năm. ð phóng x ca 1 238 U 23 gam 92 là (ly 1 năm = 365 ngày; N A = 6,022.10 ) A. 15322 Bq B. 12358 Bq C. 13252 Bq D. Mt giá tr khác. Gii Ta có: ln 2 m H= λ N = . .N T A A ln 2 1 = . .6,022.10 23 4,5.109 .365.24.3600 238 =12358 (Bq) ⇒ Chä n (B) Vt lý ht nhân 210 Thí d 2: Lúc ñu có mt mu 84 Po (poloni) nguyên cht là cht phóng x 206 có chu kỳ bán rã T = 138 ngày. Poloni phát ra tia α và bin ñi thành chì 82 Pb thi ñim kho sát ngưi ta thy khi lưng poloni ln gp 4 ln khi lưng chì có trong mu. Tui ca mu cht là: A. 45,2 ngày B. 90,4 ngày C. 22,5 ngày D. 60,3 ngày Vt lý ht nhân Thí d 2 (tt) Gii S nguyên t poloni còn li thi ñim t: λt N(t) = N 0e ⇒ Khi lưng pôloni còn li: −λ t N(t) N0 e .210 m1 = .210 = NA N A S nguyên t chì to thành (bng s nguyên t polini ñã phân rã) λt N = N 0 – N(t) = N 0(1 – e ) ⇒ Khi lưng chì to thành: −λ t N No (1− e ).206 m2 = .206 = NA N A −λt −λ t N0 e .210 4N 0 (1− e ).206 Theo gi thit m 1 = 4m 2 ⇒ = NA N A −λ t 824 824  Do ® ó: e= ; − λ t = ln   1034 1034  824  824 824 ln Tln 138ln 1034  t =  =1034 = 1034 =45,2 ngày ⇒ Chä n A −λ −ln2 − ln2 Vt lý ht nhân 60 Thí d 3: Chu kì bán rã ca 27 Co xp x bng 5 năm. Sau 10 năm, t mt 60 ngun 27 Co khi lưng 1g s còn li bao nhiêu gam? A. Gn 0,75g B. Gn 0,25g C. Gn 0,50g D. Gn 0,10g Gii m0 m 0 m 0 Áp dng công thc: m=t / T = 2 = = 0,25(g) ⇒ Chä n B 2 2 4 Vt lý ht nhân 222 Thí d 4: Ti thi ñim ban ñu ngưi ta có 3,0g 86 Rn. Rañon (Rn) là cht phóng x có chu kỳ bán rã T = 3,6 ngày. Trong thi gian 3 ngày, s nguyên t Rañon b phân rã là: A. 4,56.10 21 B. 45,6.10 21 C. 35,7.10 21 D. 3,57.10 21 Gii m 3 S nguyên t Rn ban ñu là: N=0 .N = .6,022.10 23 0A A 222 S nguyên t Rn b phân rã trong thi gian t = 3 ngày là: −λ t N = N0 − N(t) = N 0 (1 − e ) ln 2 3 − .3 =.6,022.1023 (1 − e3,6 ) = 3,57.10 21 (nguyên tö ) ⇒ Ch ä n D 222 Vt lý ht nhân 210 Thí d 5: 84 Po là cht phóng x có chu kỳ bán rã T = 140 ngày. ð ñ phóng x Ho ca nó gim xung e ln (e là cơ s ca loga t nhiên) thì cn khong thi gian là bao nhiêu? A. 180 ngày B. 200 ngày C. 202 ngày D. 240 ngày Gii H H= H e−λt ⇐ e λ t =0 = e 0 H ⇒ λt = 1 1 T 140 t= = = = 202 (ngày) ⇒ Chä n C λ ln2 ln2 Vt lý ht nhân C. Bài tp t gii Vt lý ht nhân 60 Bài 1 : 27 Co là ñng v phóng x phát ra tia β và γ vi chu kỳ bán rã T = 71,3 60 ngày. Tìm xem trong mt tháng (30 ngày) cht cơ bn 27 Co b phân rã bao nhiêu phn trăm. A. 25,3% B. 16,4% C. 30,5% D. 40,2% Vt lý ht nhân 60 Bài 1 : 27 Co là ñng v phóng x phát ra tia β và γ vi chu kỳ bán rã T = 71,3 60 ngày. Tìm xem trong mt tháng (30 ngày) cht cơ bn 27 Co b phân rã bao nhiêu phn trăm. A. 25,3% B. 16,4% C. 30,5% D. 40,2% Vt lý ht nhân 222 Bài 2 : Ban ñu có 2g Rañon 86 Rn là cht phóng x vi chu kỳ bán rã T = 3,8 222 ngày. Tính ñ phóng x ca lưng 86 Rn nói trên thi ñim t = 1,5T. A. 4,05.10 16 (Bq) B. 4,05.10 15 (Bq) C. 2,02.10 15 (Bq) D. 2,02.10 16 (Bq) Vt lý ht nhân 222 Bài 2 : Ban ñu có 2g Rañon 86 Rn là cht phóng x vi chu kỳ bán rã T = 222 3,8 ngày. Tính ñ phóng x ca lưng 86 Rn nói trên thi ñim t = 1,5T. A. 4,05.1016 (Bq) B. 4,05.1015 (Bq) C. 2,02.1015 (Bq) D. 2,02.1016 (Bq) Vt lý ht nhân 238 Bài 3 : Ht nhân urani 92 U phát ra mt s ht α và mt s ht β ñ bin 226 thành ht nhân rañi 88 Ra . S ht α và s ht β là: A. Hai ht α và hai ht β B. Ba ht α và hai ht β C. Ba ht α và ba ht β D. Ba ht α và bn ht β Vt lý ht nhân 238 Bài 3 : Ht nhân urani 92 U phát ra mt s ht α và mt s ht β ñ bin 226 thành ht nhân rañi 88 Ra . S ht α và s ht β là: A. Hai ht α và hai ht β B. Ba ht α và hai ht β C. Ba ht α và ba ht β D. Ba ht α và bn ht β Vt lý ht nhân 238 206 Bài 4 : ðng v92 U phóng x α và β ñ thành ñng v chì82 Pb . Chu kỳ 238 9 238 bán rã ca 92 U là T = 4,5.10 năm. Trong mt mu ñá lúc ñu ch có92 U . T l hin nay gia khi lưng ca U238 và chì Pb 206 bng 37. Tui ca mu ñá là: A. 1,73.10 8 năm B. 1,73.10 7 năm C. 3,46.10 8 năm D. 3,46.10 7 năm Vt lý ht nhân 238 206 Bài 4 : ðng v92 U phóng x α và β ñ thành ñng v chì82 Pb . Chu kỳ 238 238 bán rã ca 92 U là T = 4,5.109 năm. Trong mt mu ñá lúc ñu ch có 92 U T l hin nay gia khi lưng ca 238 và chì Pb 206 bng 37. Tui ca mu ñá là: A. 1,73.10 8 năm B. 1,73.10 7 năm C. 3,46.10 8 năm D. 3,46.10 7 năm Vt lý ht nhân Bài 5 : Mt ngôi m va ñưc khai qut. Ván quan tài ca nó có cha 50g 14 cácbon có ñ phân rã 457 phân rã/phút. (ch có ñng v6C phóng x). Bit rng ñ phóng x ca cây ci ñang sng bng 15 phân rã/phút tính trên 14 1gam cácbon. Chu kỳ bán rã ca 6 C là 5600 năm. Tui ca ngôi m ñó c bng: A. 2800 năm B. 1400 năm C. 4000 năm D. 8000 năm Vt lý ht nhân Bài 5 : Mt ngôi m va ñưc khai qut. Ván quan tài ca nó có cha 50g 14 cácbon có ñ phân rã 457 phân rã/phút. (ch có ñng v6C phóng x). Bit rng ñ phóng x ca cây ci ñang sng bng 15 phân rã/phút tính trên 14 1gam cácbon. Chu kỳ bán rã ca 6 C là 5600 năm. Tui ca ngôi m ñó c bng: A. 2800 năm B. 1400 năm C. 4000 năm D. 8000 năm

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfTaiLieuTongHop.Com---Chuyendevatlyhatnhan phan 1.7785.pdf
Tài liệu liên quan