Title Chủ đề 2. Năng lượng liên kết hạt nhân.doc ✅

CHỦ ĐỀ 2. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT 1. Lực hạt nhân - Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn (các nuclôn trong hạt nhân hút nhau một lục rất mạnh nên hạt nhân bền vững), bán kính tương tác khoảng 1510m . - Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là lực tương tác mạnh. 2. Độ hụt khối m của hạt nhân A ZX Khối lượng hạt nhân hnm luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó một lượng m : Khối lượng hạt nhân Khối lượng Z Prôtôn Khối lượng N Nơtrôn Độ hụt khối m m hn (m X ) Zm p (A – Z)m n m = Zm p + (A – Z)m n – m hn = m rời - m hn 3. Năng lượng liên kết lkW của hạt nhân A ZX - Năng liên kết là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân (hay năng lượng thu vào để phá vỡ một hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt). Công thức: 2 .lkWmc Hay: 22oi...()lkpnhnrhnWZmAZmmcmmc  4. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân - Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn  = W lkr = lkW A - Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. - Ví dụ: 56 26Fe có năng lượng liên kết riêng lớn  = lkW A =8,8 (MeV/nuclôn) B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN Xét hạt nhân: AZX. Độ hụt khối của hạt nhân: *PnnXHn XmZmAZmmmZmAZmm với *Xm là khối lượng của nguyên tử X: *XeXmmZm và m H là khối lượng của hạt nhân hidro: HPemmm. Năng lượng liên kết: 2lkpNXWZmAZmmc  Hay 2lkWmc Năng lượng liên kết riêng: lkW . A Ví dụ 1: Xét đồng vị Côban 27 Co 60 hạt nhân có khối lượng m Co = 59,934u. Biết khối lượng của các hạt: m p = 1,007276u; m n = l,008665u. Độ hụt khối của hạt nhân đó là A. 0,401u. B. 0,302u. C. 0,548u. D. 0,544u. Hướng dẫn PnCom27m6027mm0,548u Chọn C. Ví dụ 2: Khối lượng của nguyên tứ nhôm 2713Al là 26,9803u. Khối lượng của nguyên tử 11H là l,007825u, khối lượng của prôtôn là l,00728u và khối lượng của nơtron là 1,00866u. Độ hụt khối của hạt nhân nhôm là A. 0,242665u. B. 0,23558u. C. 0,23548u. D. 0,23544u. Hướng dẫn * HNAlm13m14mm13.1,007825u14.2,00866u26,9803u0,242665u  Chọn A. Ví dụ 3: (CĐ 2007) Hạt nhân càng bền vững khi có A. số nuclôn càng nhỏ. B. số nuclôn càng lớn. C. năng lượng liên kết càng lớn. D. năng lượng liên kết riêng càng lớn. Hướng dẫn Hạt nhân càng bền vững khi có năng lượng liên kết riêng càng lớn  Chọn D. Ví dụ 4: (CĐ 2007) Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết A. tính cho một nuclôn. B. tính riêng cho hạt nhân ấy.
C. của một cặp prôtôn-prôtôn. D. của một cặp prôtôn-nơtrôn (nơtron). Hướng dẫn Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn  Chọn A. Ví dụ 5: (ĐH − 2009) Giả sử hai hạt nhân X và Y có độ hụt khối bằng nhau và số nuclôn của hạt nhân X lớn hơn số nuclôn của hạt nhân Y thì A. hạt nhân Y bền vững hơn hạt nhân X. B. hạt nhân X bền vững hơn hạt nhân Y. C. năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân bằng nhau. D. năng lượng liên kết của hạt nhân X lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân Y. Hướng dẫn Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Y lớn hơn năng lượng liên kết riêng của hạt nhân X nên hạt nhân Y bền hơn  Chọn A. Ví dụ 6: (ĐH − 2010) Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuclôn tương ứng là A X , A Y , A Z với A X = 2A Y = 0,5A Z . Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là ΔE X , ΔE Y , ΔE Z với ΔE Z < ΔE X < ΔE Y . 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. Hướng dẫn Đặt XYZA2A0,5Aa thì YY Y Y XX XYXZ X ZZ Z Z EE A0,5a EE Aa EE A2a             Chọn A. Ví dụ 7: (ĐH − 2010) Cho khối lượng của prôtôn; nơtron; 4018Ar ; 63Li lần lượt là 1,0073 u; 1,0087 u; 39,9525 u; 6,0145 u và 1 u = 931,5 MeV/c 2 . So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 3 Li thì năng lượng hên kết riêng của hạt nhân Ar A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV. B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV. C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV. D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV. Hướng dẫn Áp dụng công thức: 2pnX lkZmAZmmcW AA       2 Ar Li 18.1,007340181,008739,9525uc 5,20MeV/nuclon 40 68,62MeV/nuclon        ArLi8,625,203,42MeV Chọn B. Ví dụ 8: (ĐH 2012) Các hạt nhân đơteri 21H ; triti 31H , heli 42He có năng lượng liên kết lần lượt là 2,22 MeV; 8,49 MeV và 28,16 MeV. Các hạt nhân trẽn được sắp xếp theo thứ tự giám dần về độ bền vững cứa hạt nhân là  A. 243121H;He;H. B. 234112H;H;He. C. 432211He;He;H. D. 342121H;He;H. Hướng dẫn Áp dụng công thức:    2 1 3 1 4 2 H lk H He 2,2 1,11MeV/nuclon 2 W8,49 2,83MeV/nuclon A3 28,16 7,04MeV/nuclon 4            432 211HeHH Chọn C. Ví dụ 9: (CĐ − 2012) Trong các hạt nhân 47562326He,Li;Fe và 23592U , hạt nhân bền vững nhất là A. 23592U. B. 5626Fe. C. 73Li. D. 42He. Hướng dẫn Theo kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm thì hạt nhân có khối lượng trung bình là bền nhất rồi đến hạt nhân nặng và kém bền nhất là hạt nhân nhẹ  Chọn B.
Ví dụ 10: Khi nói về lực hạt nhân, câu nào sau đây là không đúng? A. Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các prôtôn với prôtôn trong hạt nhân. B. Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các prôtôn với nơtrôn trong hạt nhân. C. Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nơtron với nơtrôn trong hạt nhân. D. Lực hạt nhân chính là lực điện, tuân theo định luật Culông. Hướng dẫn Lực hạt nhân khác bản chất với lực điện  Chọn D. Ví dụ 11: Năng lượng liên kết là A. toàn bộ năng lượng của nguyên tử gồm động năng và năng lượng nghỉ. B. năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân C. năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclon. D. năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử. Hướng dẫn Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân  Chọn B. Ví dụ 12: Tìm phương án sai. Năng lượng liên kết hạt nhân bằng A. năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đó nhân với tổng số nuclon trong hạt nhân. B. năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân đó. C. năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân đó thành các nuclon riêng rẽ. D. năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân đó. Hướng dẫn Năng lượng liên kết hạt nhân bằng năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân đó thành các nuclon riêng rẽ  Chọn D. Ví dụ 13: (ĐH−2007) Cho: m C = 12,00000 u; m p = 1,00728 u; m n = 1,00867 u; 1u = 1,66058.10 −27 kg; 1 eV =1,6.10 −19 J ; c = 3.10 8 m/s. Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân C12 thành các nuclôn riêng biệt bằng A. 72,7 MeV. B. 89,4 MeV. C. 44,7 MeV. D. 8,94 MeV. Hướng dẫn 12 6C có: 6 proton và 6 notron 22lkpncWmc6m6mmc89,4MeV Chọn B. Ví dụ 14: Năng lượng liên kết của 2010Ne là 160,64 MeV. Khối lượng của nguyên tử 11H là l,007825u, khối lượng của prôtôn là l,00728u và khối lượng của nơtron là l,00866u. Coi 2u = 931,5 MeV/c 2 . Khối lượng nguyên tử ứng với hạt nhân 2010Ne là A. 19,986947u. B. 19,992397u. C. 19,996947u. D. 19,983997u. Hướng dẫn 2lkHnNe*WZmAZmmc Ne*Ne*2 160,64Mev 10.1,008725u10.1,00866umm19,992397u c  Chọn B. Chú ý: Năng lượng toả ra khi tạo thành 1 hạt nhân X từ các prôtôn và nơtron chinh bằng năng lượng liên kết 2lkHnNe*WZmAZmmc . Năng lượng toả ra khi tạo thành n hạt nhân X từ các prôtôn và nơtron bằng: lkQnW ; n = (Số gam/Khối lượng mol).N A . Ví dụ 15: Tính năng lượng toả ra khi tạo thành 1 gam He4 từ các prôtôn và notron. Cho biết độ hụt khối hạt nhân He4 là Δm = 0,0304u; lu = 931 (MeV/c 2 ); 1 MeV = 1,6.10 −13 (J). Biết số Avôgađrô 6,02.10 13 /mol, khối lượng mol của He4 là 4 g/mol. A. 66.10 10 (J). B. 66.10 11 (J). C. 68.10 10 (J). D. 66.10 11 (J). Hướng dẫn 2232310ASogam1Q.N.m.c.6,02.10.0,0004.931.1,6.1068.10J Khoiluongmol4  Chọn C. Chú ý: Nếu cho phương trình phản ứng hạt nhân để tìm năng lượng liên kết ta áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: “Tổng năng lượng nghi và động năng trước bằng tổng năng lượng nghi và động năng sau ” hoặc:
“Tổng năng lượng nghỉ và năng lượng liên kết trước bằng tổng năng lượng nghỉ và năng lượng liên kết sau Ví dụ 16: Cho phản ứng hạt nhân: 31 02DDHen. . Xác định năng lượng liên kết của hạt nhân 32He . Cho biết độ hụt khối của D là 0,0024u và tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng là 3,25 (MeV), 1uc 2 = 931 (MeV). A. 7,7187 (MeV). B. 7,7188 (MeV). C. 7,7189 (MeV). D. 7,7186 (MeV). Hướng dẫn  222 DnHelkHe 22 DDHenHen mcmc0mcW 2mc2WmmcWW    2lkHelkHe3,252.0,0024.ucW0W7,7188MeV Chọn B. Ví dụ 17: Cho phản ứng hạt nhân: T + D 4 2He + n. Xác định năng lượng liên kết riêng của hạt nhân T. Cho biết độ hụt khối của D là 0,0024u; năng lượng liên kết riêng của 42He là 7,0756 (MeV/nuclon) và tổng năng lượng nghỉ các hạt trước phản ứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng là 17,6 (MeV). Lấy 1uc 2 = 931 (MeV). A. 2,7187 (MeV/nuclon). B. 2,823 (MeV/nuclon). C. 2,834 (MeV/nuclon) D. 2,7186 (MeV/nuclon). Hướng dẫn 2222TDTTDHenHeHenmmcAmcmmcAmc 2TT17,363.0,0024uc4.7,075602,823MeV/nuclon Chọn B. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM LUYỆN TẬP Bài 1: Xét hạt nhân 73Li , có khối lượng m Li = 7,01823u. Biết khối lượng các hạt: m p = l,0073u; m n = l,00867u. Độ hụt khối của hạt nhân liti là A. 0,03665u. B. 0,03558u. C. 0,03835u. D. 0,03544u. Bài 2: (ĐH - 2012) Trong một phản ứng hạt nhân, có sự bảo toàn A. số prôtôn. B. số nuclôn. C. số nơtron. D. khối lượng. Bài 3: Hạt nhân đơteri (D) có khối lượng 2,0136u. Năng lượng liên kết của nó là bao nhiêu? Biết m n = 1,0087u; m p = 1,0073u ; 1 uc 2 = 931 (MeV). A.23 MeV. B. 4,86 MeV. C. 3,23 Me D. 1,69 MeV. Bài 4: Xét hạt nhân 73Li , cho khối lượng các hạt: m Li = 7,01823u; m p = l,0073u; m n = l,00867u; luc 2 = 931 (MeV). Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân Li7 thành các nuclôn riêng biệt là: A. 35,7 MeV. B. 35,6 MeV. C. 35,5 MeV. D. 35,4 MeV.  Bài 5: Hạt nhân Đơteri có khối lượng 2,0136u. Biết lu = 931 MeV/c 2 , khối lượng prôtôn là l,0073u, khối lượng nơtrôn là l,0087u và coi 1 eV = 1.6.10 -19 J. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đơteri là A. 3,575.10 -19 J/nuclon. B. 3,43.10 -13 J/nuclon. C. 1,788.10 -13 J/nuclon. D. 1,788.10 -19 J/nuclon. Bài 6: Xác định năng lượng liên kết riêng của hạt nhân U234. Biết khối lượng các hạt theo đơn vị u là: m u = 234,041u; m p = l,0073u; m n = l,0087u; luc 2 = 931,5 (MeV). A. 7,8 (MeV/nuclôn). B. 6,4 (MeV/nuclôn). C. 7,4 (MeV/nuclôn). D. 7,5 (MeV/nuclôn). Bài 7: Năng lượng cần thiết để bứt một nuclon khỏi hạt nhân 11 Na 23 là bao nhiêu? Cho m Na = 22,9837u; m n = l,0087u; m p = l,0073u; lu.c 2 = 931MeV A. 12,4 MeV/nuclon. B. 6,2 MeV/nuclon. C. 3,5 MeV/nuclon. D. 1,788.10 -19 /nuclon Bài 8: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhận 126C . Cho khối lượng của các hạt m C = 12u, m n =l,0073u; m p = l,0087u; luc 2 = 931,5 (MeV). A. 7,46 MeV/nuclon. B. 5,28 MeV/nuclon. C. 5,69 MeV/nuclon. D. 7,43 MeV/nuclon. Bài 9: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 3 Li 7 . Cho khối lượng các hạt: m n = l,00867u; m p = l,007276u; m Li = 7,01691u; 1ue 2 = 931 (MeV). A. 5,389 MeV/nuclon. B. 5,268 MeV/nuclon. C. 5,269 MeV/nuclon. D. 7,425 MeV/nuclon. Bài 10: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt α. Cho biết khối lượng: m α = 4,0015u; m n = l,00867u; m p = 1,00728u; 1uc 2 = 931 (MeV). A. 7,0756 MeV/nuclon. B. 7,0755 MeV/nuclon.