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
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
V t lý h t nhân
Chuyên ñ
V t lý h t nhân
Ebook ðư c Download t i:
ho c
V t lý h t nhân
N i dung
A. Tóm t t ki n th c
1. C u t o c a h t nhân nguyên t
2. Phóng x
3. H th c Anhxtanh gi a năng lư ng và kh i lư ng
4. Năng lư ng liên k t c a h t nhân
5. Ph n ng h t nhân
6. Các lo i ph n ng h t nhân t a năng lư ng
B. Các bài toán cơ b n
C. Bài t p t gi i
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c
1. C u t o c a h t nhân nguyên t
H t nhân nguyên t ñư c c u t o t các h t nh hơn, g i là nuclon. Có
hai lo i nuclon: proton mang ñi n tích nguyên t dương +e và nơtron
không mang ñi n.
Ký hi u h t nhân:
V i Z : s proton
A
Z X N = A – Z : s nơtron
A : S kh i
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c (tt)
2. Phóng x
a) ð nh nghĩa: Phóng x là hi n tư ng m t h t nhân t ñ ng phóng ra
nh ng b c x g i là tia phóng x và bi n ñ i thành h t nhân khác. Có 3 lo i
tia phóng x :
• Tia α
• Tia β (β+ và β )
• Tia γ
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c (tt)
2. Phóng x (tt)
b) ð nh lu t phóng x :
M i ch t phóng x ñư c ñ c trưng b i m t th i gian T g i là chu kỳ bán rã,
c sau m i chu kỳ này thì m t n a s nguyên t h t nhân c a ch t y ñã
bi t ñ i thành ch t khác.
N0 −λ t
N(t)=t / T = N0 e
2 No, m o: s nguyên t , kh i lư ng ban ñ u
m
m(t)=0 = m e −λ t N(t), m(t): s nguyên t , kh i lư ng th i ñi m t
2t / T 0
ln2
V i λ = là h ng s phóng x
T
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c (tt)
2. Phóng x (tt)
c) ð phóng x c a m t m u ch t phóng x ñư c ño b ng s phân rã trong
m t giây:
−dN
H= = λ N
dt
−λ t
H(t)= H0 e
ðơn v ño ñ phóng x : 1 Bq = 1 phân rã trong m t giây.
1 Ci = 3,7.10 10 Bq
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c (tt)
3. H th c Anhxtanh gi a năng lư ng và kh i lư ng
N u m t v t có kh i lư ng m thì nó cũng có m t năng lư ng E t l v i
m, E g i là năng lư ng ngh : E = mc 2
Trong ñó c: v n t c ánh sáng trong chân không.
MeV
: là ñơn v ño kh i lư ng.
c2
1MeV
= 1,7827.10−30 kg
c 2
MeV
1u = 1,66055.10 27 kg = 931,5
c2
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c (tt)
4. Năng lư ng liên k t c a h t nhân
ð h t kh i c a h t nhân: m = Zm p + (A – Z)m n – m
Trong ñó mp, m n và m tương ng là kh i lư ng c a proton, nơtron và
c a h t nhân.
Năng lư ng liên k t c a h t nhân: E = m.c 2
E
Năng lư ng liên k t riêng . H t nhân có năng lư ng liên k t riêng
A
càng l n thì càng b n v ng.
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c (tt)
5. Ph n ng h t nhân
a) Ph n ng h t nhân là tương tác gi a hai h t nhân d n ñ n s bi n ñ i
c a chúng thành các h t nhân khác.
A1A+ A 2 B →A3 C + A 4 D
Z1 Z 2 Z 3 Z 4
b) Ph n ng h t nhân tuân theo các ñ nh lu t b o toàn:
• B o toàn s nuclon: A 1 + A 2 = A 3 + A 4
• B o toàn ñi n tích: Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4
uur uur uur uur
• B o toàn ñ ng lư ng: mA v A + m B v B = m C v C + m D v D
2 2
• B o toàn năng lư ng: (m A+m B)c + K A+ K B = (m C + m D) c + K C + K D
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c (tt)
5. Ph n ng h t nhân (tt)
c) Phóng x cũng là ph n ng h t nhân:
A → B + C
d) Năng lư ng c a ph n ng h t nhân:
2
Q = (M o M)C
V i: M o = m A + m B
M = m C + m D
N u M o > M: Ph n ng t a năng lư ng
Mo < M: Ph n ng thu năng lư ng
V t lý h t nhân
A. Tóm t t ki n th c (tt)
6. Các lo i ph n ng h t nhân t a năng lư ng
Có hai lo i ph n ng h t nhân t a năng lư ng:
• Ph n ng phân h ch : M t h t nhân r t n ng (U235 ho c P u239) h p
th m t nơtron v thành hai h t nhân trung bình và t o ra 2 3 nơtron.
N u ph n ng phân h ch có tính dây chuy n thì nó t a ra năng lư ng
r t l n (có tác d ng tàn phá trong s n bom nguyên t ). Ph n ng
phân h ch ñư c kh ng ch trong lò ph n ng h t nhân.
• Ph n ng nhi t h ch : Hai h t nhân r t nh có th k t h p v i nhau
thành m t h t nhân n ng hơn. Ph n ng này ch x y ra nhi t ñ
hàng trăm tri u ñ nên g i là ph n ng nhi t h ch. Con ngư i m i ch
th c hi n ñư c ph n ng này dư i d ng không ki m soát ñư c (s
n c a bom H).
V t lý h t nhân
B. Các bài toán cơ b n
V t lý h t nhân
Bài toán 1: ð nh lu t phóng x Xác ñ nh tu i c a m u v t
Phương pháp gi i
m
1) Gi a s nguyên t (N) và kh i lư ng (m) có m i liên h : N= N
A A
23 1
V i N A = 6,022.10 mol là s Avôgañrô
A: Kh i lư ng c a m t mol ch t.
m: kh i lư ng c a m u ch t.
2) S nguyên t ho c kh i lư ng ch t phóng x còn l i th i ñi m t
N , m : là s nguyên t ho c kh i lư ng m u
N0 −λ t o o
N(t)= = N0 e
2t / T ch t th i ñi m ban ñ u
m
m(t)=0 = m e −λ t
2t / T 0 T: chu kỳ bán rã
ln2
λ = : h ng s phóng x .
T
V t lý h t nhân
Phương pháp gi i (tt)
3) S nguyên t ho c kh i lư ng ch t phóng x ñã phân rã trong th i 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 h t nhân nguyên t phân rã trong m t ñơn v th i gian
−λt −λ t
H= λ N = λ No e = H o e
5) Tính tu i c a m u v t:
ð tính tu i c a m u v t, ngư i ta thư ng ño t l gi a s nguyên t (ho c
kh i lư ng) c a s n ph m phóng x và s nguyên t (ho c kh i lư ng) còn
l i c a ch t 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 d a vào ñ phóng x ñ tính tu i c a m u v t:
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
V t lý h t nhân
238
U 9
Thí d 1: Chu kỳ bán rã c a 92 là T = 4,5.10 năm. ð phóng x c a 1
238
U 23
gam 92 là (l y 1 năm = 365 ngày; N A = 6,022.10 )
A. 15322 Bq
B. 12358 Bq
C. 13252 Bq
D. M t giá tr khác.
Gi i
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)
V t lý h t nhân
210
Thí d 2: Lúc ñ u có m t m u 84 Po (poloni) nguyên ch t là ch t phóng x
206
có chu kỳ bán rã T = 138 ngày. Poloni phát ra tia α và bi n ñ i thành chì 82 Pb
th i ñi m kh o sát ngư i ta th y kh i lư ng poloni l n g p 4 l n kh i
lư ng chì có trong m u. Tu i c a m u ch t là:
A. 45,2 ngày
B. 90,4 ngày
C. 22,5 ngày
D. 60,3 ngày
V t lý h t nhân
Thí d 2 (tt) Gi i
S nguyên t poloni còn l i th i ñi m t:
λt
N(t) = N 0e ⇒ Kh i lư ng pôloni còn l i:
−λ t
N(t) N0 e .210
m1 = .210 =
NA N A
S nguyên t chì t o thành (b ng s nguyên t polini ñã phân rã)
λt
N = N 0 – N(t) = N 0(1 – e ) ⇒ Kh i lư ng chì t o 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 thi t 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
V t lý h t nhân
60
Thí d 3: Chu kì bán rã c a 27 Co x p x b ng 5 năm. Sau 10 năm, t m t
60
ngu n 27 Co kh i lư ng 1g s còn l i bao nhiêu gam?
A. G n 0,75g
B. G n 0,25g
C. G n 0,50g
D. G n 0,10g
Gi i
m0 m 0 m 0
Áp d ng công th c: m=t / T = 2 = = 0,25(g) ⇒ Chä n B
2 2 4
V t lý h t nhân
222
Thí d 4: T i th i ñi m ban ñ u ngư i ta có 3,0g 86 Rn. Rañon (Rn) là ch t
phóng x có chu kỳ bán rã T = 3,6 ngày. Trong th i 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
Gi i
m 3
S nguyên t Rn ban ñ u là: N=0 .N = .6,022.10 23
0A A 222
S nguyên t Rn b phân rã trong th i 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
V t lý h t nhân
210
Thí d 5: 84 Po là ch t phóng x có chu kỳ bán rã T = 140 ngày. ð ñ
phóng x Ho c a nó gi m xu ng e l n (e là cơ s c a loga t nhiên) thì c n
kho ng th i gian là bao nhiêu?
A. 180 ngày
B. 200 ngày
C. 202 ngày
D. 240 ngày
Gi i
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
V t lý h t nhân
C. Bài t p t gi i
V t lý h t nhân
60
Bài 1 : 27 Co là ñ ng v phóng x phát ra tia β và γ v i chu kỳ bán rã T = 71,3
60
ngày. Tìm xem trong m t tháng (30 ngày) ch t cơ b n 27 Co b phân rã bao
nhiêu ph n trăm.
A. 25,3%
B. 16,4%
C. 30,5%
D. 40,2%
V t lý h t nhân
60
Bài 1 : 27 Co là ñ ng v phóng x phát ra tia β và γ v i chu kỳ bán rã T = 71,3
60
ngày. Tìm xem trong m t tháng (30 ngày) ch t cơ b n 27 Co b phân rã bao
nhiêu ph n trăm.
A. 25,3%
B. 16,4%
C. 30,5%
D. 40,2%
V t lý h t nhân
222
Bài 2 : Ban ñ u có 2g Rañon 86 Rn là ch t phóng x v i chu kỳ bán rã T = 3,8
222
ngày. Tính ñ phóng x c a lư ng 86 Rn nói trên th i ñi m 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)
V t lý h t nhân
222
Bài 2 : Ban ñ u có 2g Rañon 86 Rn là ch t phóng x v i chu kỳ bán rã T =
222
3,8 ngày. Tính ñ phóng x c a lư ng 86 Rn nói trên th i ñi m t = 1,5T.
A. 4,05.1016 (Bq)
B. 4,05.1015 (Bq)
C. 2,02.1015 (Bq)
D. 2,02.1016 (Bq)
V t lý h t nhân
238
Bài 3 : H t nhân urani 92 U phát ra m t s h t α và m t s h t β ñ bi n
226
thành h t nhân rañi 88 Ra . S h t α và s h t β là:
A. Hai h t α và hai h t β
B. Ba h t α và hai h t β
C. Ba h t α và ba h t β
D. Ba h t α và b n h t β
V t lý h t nhân
238
Bài 3 : H t nhân urani 92 U phát ra m t s h t α và m t s h t β ñ bi n
226
thành h t nhân rañi 88 Ra . S h t α và s h t β là:
A. Hai h t α và hai h t β
B. Ba h t α và hai h t β
C. Ba h t α và ba h t β
D. Ba h t α và b n h t β
V t lý h t nhân
238 206
Bài 4 : ð ng v 92 U phóng x α và β ñ thành ñ ng v chì82 Pb . Chu kỳ
238 9 238
bán rã c a 92 U là T = 4,5.10 năm. Trong m t m u ñá lúc ñ u ch có92 U .
T l hi n nay gi a kh i lư ng c a U238 và chì Pb 206 b ng 37. Tu i c a
m u 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
V t lý h t nhân
238 206
Bài 4 : ð ng v 92 U phóng x α và β ñ thành ñ ng v chì82 Pb . Chu kỳ
238 238
bán rã c a 92 U là T = 4,5.109 năm. Trong m t m u ñá lúc ñ u ch có 92 U
T l hi n nay gi a kh i lư ng c a 238 và chì Pb 206 b ng 37. Tu i c a
m u 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
V t lý h t nhân
Bài 5 : M t ngôi m v a ñư c khai qu t. Ván quan tài c a nó có ch a 50g
14
cácbon có ñ phân rã 457 phân rã/phút. (ch có ñ ng v 6C phóng x ). Bi t
r ng ñ phóng x c a cây c i ñang s ng b ng 15 phân rã/phút tính trên
14
1gam cácbon. Chu kỳ bán rã c a 6 C là 5600 năm. Tu i c a ngôi m ñó c
b ng:
A. 2800 năm
B. 1400 năm
C. 4000 năm
D. 8000 năm
V t lý h t nhân
Bài 5 : M t ngôi m v a ñư c khai qu t. Ván quan tài c a nó có ch a 50g
14
cácbon có ñ phân rã 457 phân rã/phút. (ch có ñ ng v 6C phóng x ). Bi t
r ng ñ phóng x c a cây c i ñang s ng b ng 15 phân rã/phút tính trên
14
1gam cácbon. Chu kỳ bán rã c a 6 C là 5600 năm. Tu i c a ngôi m ñó c
b ng:
A. 2800 năm
B. 1400 năm
C. 4000 năm
D. 8000 năm
Các file đính kèm theo tài liệu này:
TaiLieuTongHop.Com---Chuyendevatlyhatnhan phan 1.7785.pdf
