Tel: 024.7300.7989 - Phone: 1800.6947 (Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)

Giỏ hàng của tôi
Trang chủ
Luyện thi đại học môn lí

Người ta sử dụng máy gia tốc để tăng tốc hạt nhân X và bắn vào hạt nhân Nhôm

Câu hỏi số 957214:
Vận dụng

Người ta sử dụng máy gia tốc để tăng tốc hạt nhân X và bắn vào hạt nhân Nhôm ${}_{13}^{27}\text{Al}$ đang đứng yên gây ra phản ứng hạt nhân: $\text{X} +_{13}^{27}\text{Al}\rightarrow_{15}^{30}\text{P} +_{0}^{1}\text{n}$, phản ứng thu năng lượng có độ lớn 2,64 MeV. Biết hai hạt sinh ra sau phản ứng có cùng vận tốc.

Đúng Sai
a) Phản ứng hạt nhân trên gọi là phản ứng phân hạch.
b) Hạt nhân X có 2 proton và 2 neutron.
c) Phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo toàn khối lượng.
d) Động năng của hạt X có giá trị xấp xỉ 3,03 MeV.

Đáp án đúng là: S; Đ; S; Đ

Quảng cáo

Xem lời giải
Câu hỏi:957214
Phương pháp giải

Sử dụng định luật bảo toàn số khối (A) và bảo toàn điện tích (Z) để xác định hạt nhân.

Nắm vững khái niệm về các loại phản ứng hạt nhân và các định luật bảo toàn (động lượng, năng lượng toàn phần).

Sử dụng các công thức động lực học: $\overset{\rightarrow}{p} = m\overset{\rightarrow}{v}$, $K = \dfrac{1}{2}mv^{2}$ và lấy gần đúng khối lượng bằng số khối ($m \approx A$).

Giải chi tiết

Áp dụng định luật bảo toàn số khối và điện tích cho phản ứng $\text{X} +_{13}^{27}\text{Al}\rightarrow_{15}^{30}\text{P} +_{0}^{1}\text{n}$, ta có:

$\left. A_{X} + 27 = 30 + 1\Rightarrow A_{X} = 4 \right.$

$\left. Z_{X} + 13 = 15 + 0\Rightarrow Z_{X} = 2 \right.$

Vậy hạt nhân X là ${}_{2}^{4}\text{He}$ (hạt $\alpha$).

a) Sai. Phản ứng phân hạch là hiện tượng một hạt nhân rất nặng hấp thụ một neutron chậm rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình. Phản ứng trên là quá trình dùng hạt nhân nhẹ (X) bắn phá hạt nhân trung bình (Al) để tạo ra hạt nhân khác, đây là phản ứng hạt nhân nhân tạo thông thường.

b) Đúng. Hạt nhân X (${}_{2}^{4}\text{He}$) có số proton là $Z = 2$ và số neutron là $N = A - Z = 4 - 2 = 2$.

c) Sai. Trong các phản ứng hạt nhân không có định luật bảo toàn khối lượng (khối lượng nghỉ). Sự chênh lệch khối lượng trước và sau phản ứng (độ hụt khối) sẽ được chuyển hóa thành năng lượng tỏa ra hoặc thu vào của phản ứng theo hệ thức Einstein. Phản ứng hạt nhân chỉ tuân theo định luật bảo toàn năng lượng toàn phần.

d) Đúng.

Gọi $\overset{\rightarrow}{v}$ là vận tốc chung của hai hạt P và n sinh ra sau phản ứng.

Theo định luật bảo toàn động lượng:

${\overset{\rightarrow}{p}}_{X} = {\overset{\rightarrow}{p}}_{P} + {\overset{\rightarrow}{p}}_{n} = m_{P}\overset{\rightarrow}{v} + m_{n}\overset{\rightarrow}{v} = (m_{P} + m_{n})\overset{\rightarrow}{v}$

Về độ lớn, ta có: $m_{X}v_{X} = (m_{P} + m_{n})v$

Lấy gần đúng khối lượng hạt nhân bằng số khối ($m \approx A$), ta được:

$\left. 4v_{X} = (30 + 1)v = 31v\Rightarrow v = \dfrac{4}{31}v_{X} \right.$

Tổng động năng của các hạt sau phản ứng ($K_{\text{sau}}$) so với động năng của hạt X ($K_{X}$) là:

$K_{\text{sau}} = K_{P} + K_{n} = \dfrac{1}{2}(m_{P} + m_{n})v^{2} = \dfrac{1}{2} \cdot 31 \cdot \left( {\dfrac{4}{31}v_{X}} \right)^{2} = \dfrac{1}{2} \cdot 31 \cdot \dfrac{16}{31^{2}}v_{X}^{2} = \dfrac{8}{31}v_{X}^{2}$

Mà $\left. K_{X} = \dfrac{1}{2}m_{X}v_{X}^{2} = \dfrac{1}{2} \cdot 4 \cdot v_{X}^{2} = 2v_{X}^{2}\Rightarrow v_{X}^{2} = \dfrac{K_{X}}{2} \right.$

Thay $v_{X}^{2}$ vào, ta được:

$K_{\text{sau}} = \dfrac{8}{31} \cdot \dfrac{K_{X}}{2} = \dfrac{4}{31}K_{X}$

Mặt khác, do phản ứng thu năng lượng ($\Delta E = 2,64$ MeV), theo định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:

$K_{X} = K_{\text{sau}} + \Delta E$

$\left. \Leftrightarrow K_{X} = \dfrac{4}{31}K_{X} + 2,64 \right.$

$\left. \Leftrightarrow\dfrac{27}{31}K_{X} = 2,64\Rightarrow K_{X} = \dfrac{2,64 \cdot 31}{27} \approx 3,03 \right.$ (MeV).

Đáp án cần chọn là: S; Đ; S; Đ

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>>  2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.

Hỗ trợ - Hướng dẫn

  • 024.7300.7989
  • 1800.6947 free

(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com

Đăng ký nhận tư vấn