Cách giải bài tập Cấu tạo hạt nhân, năng lượng liên kết cực hay - Vật Lí lớp 12

Cách giải bài tập Cấu tạo hạt nhân, năng lượng liên kết cực hay

Với Cách giải bài tập Cấu tạo hạt nhân, năng lượng liên kết cực hay Vật Lí lớp 12 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Cấu tạo hạt nhân, năng lượng liên kết từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 12.

1. Phương pháp giải

Cho khối lượng m hoặc số mol của hạt nhân

. Tìm số hạt p, n có trong mẫu hạt nhân đó.

∗ Nếu có khối lượng m suy ra số hạt hạt nhân X là:

(hạt)

∗ Số mol:

Hằng Số Avôgađrô: N^A = 6,023.1023 nguyên tử/mol

∗ Nếu có số mol suy ra số hạt hạt nhân X là: N = n.N_A (hạt).

+ Khi đó: 1 hạt hạt nhân X có Z hạt proton và (A – Z) hạt hạt notron.

⇒ Trong N hạt hạt nhân X có: N.Z hạt proton và (A - Z) N hạt notron.

Năng lượng nghỉ: E = mc²

Năng lượng liên kết: ΔE = [(Z.m_p + N.m_n) - m_x].c²

Năng lượng liên kết riêng:

2. Ví dụ

Ví dụ 1 : Xác định cấu tạo hạt nhân ( Tìm số Z prôtôn và số N nơtron)

Hướng dẫn:

Hạt nhận có A = 238; Z = 92; N = A – Z = 238 – 92 = 146

Hạt nhân có A = 23; Z = 11; N = A – Z = 23 – 11 = 12

Hạt nhân có A = 4; Z = 2; N = A – Z = 4 – 2 = 2

Ví dụ 2 :Khối lượng nguyên tử của rađi Ra²²⁶ là m = 226,0254u.

a) Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo hạt nhân Rađi?

b) Tính ra kg của 1 mol nguyên tử Rađi, khối lượng 1 hạt nhân, 1 mol hạt nhân Rađi?

c) Tìm khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử cho biết bán kính hạt nhân được tính theo công thức r = r₀.A^1/3, với r₀ = 1,4.10-15 m, A là số khối.

d) Tính năng lượng liên kết của hạt nhân, năng lượng liên kết riêng, biết mP = 1,007276u, mn = 1,008665u; me = 0,00549u; 1u = 931 MeV/c².

Hướng dẫn:

a) Rađi hạt nhân có 88 prôton, N = 226 – 88 = 138 nơtron

b) m = 226,0254u. 1,66055.10^-27 = 375,7.10^-27 kg

Khối lượng một mol: m_mol = m.N^A = 375,7.10^-27. 6,022.1023 = 226,17.10-3 kg = 226,17 g

Khối lượng một hạt nhân: m_HN = m – Z_me = 259,977u = 3,7524.10-25kg

Khối lượng 1mol hạt nhân: m_molHN = m_HN.N_A = 0,22589kg

c) Thể tích hạt nhân: V = 4πr³/3 = 4πr_o³A/ 3.

Khối lượng riêng của hạt nhân:

d) Tính năng lượng liên kết của hạt nhân

ΔE = Δmc² = {ZmP + (A – Z)mN – m}c² = 1,8107uc² = 1,8107.931 = 1685 MeV

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

3. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: 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.

Lời giải:

Hướng dẫn :

Các hạt nhân có cùng độ hụt khối thì có cùng năng lượng liên kết nhưng hạt nhân nào có số nuclôn ít hơn (số khối A nhỏ hơn) thì có năng lượng liên kết riêng lớn hơn nên bền vững hơn.

Đáp án A

Câu 2:Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì có

A. năng lượng liên kết càng lớn.

B. năng lượng liên kết càng nhỏ.

C. năng lượng liên kết riêng càng lớn.

D. năng lượng liên kết riêng càng nhỏ.

Lời giải:

Hướng dẫn :

Ta có: W_lk = Δm.c²

Đáp án A

Câu 3:Trong một phản ứng hạt nhân, có sự bảo toàn

A. số prôtôn.

B. số nuclôn.

C. số nơtron.

D. khối lượng.

Lời giải:

Hướng dẫn :

Trong một phản ứng hạt nhân có sự bảo toàn số khối (số nuclôn), bảo toàn điện tích, động lượng và năng lượng toàn phần.

Đáp án B

Câu 4: Trong một phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng, đại lượng nào sau đây của các hạt sau phản ứng lớn hơn so với trước phản ứng?

A. Tổng véc tơ động lượng của các hạt.

B. Tổng số nuclôn của các hạt.

C. Tổng độ hụt khối của các hạt.

D. Tổng đại số điện tích của các hạt.

Lời giải:

Hướng dẫn :

Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng có tổng khối lượng của các hạt sau phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nên tổng độ hụt khối của các hạt sau phản ứng lớn hơn tổng độ hụt khối của các hạt trước phản ứng.

Đáp án C

Câu 5:Trong các hạt nhân: hạt nhân bền vững nhất là

Lời giải:

Hướng dẫn :

Các hạt nhân nằm ở khoảng giữa bảng tuần hoàn (50 < A < 95) có năng lượng liên kết lớn hơn các hạt nhân ở đầu và cuối bảng tuần hoàn.

Đáp án B

Câu 6:Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì

A. Năng lượng liên kết riêng càng nhỏ.

B. Năng lượng liên kết càng lớn.

C. Năng lượng liên kết càng nhỏ.

D. Năng lượng liên kết riêng càng lớn.

Lời giải:

Hướng dẫn :

Ta có: W_lk = Δm.c². Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì năng lượng liên kết càng lớn.

Đáp án B

Câu 7: Trong các hạt nhân nguyên tử: hạt nhân bền vững nhất là

Lời giải:

Hướng dẫn :

Các hạt nhân bền vững có năng lượng liên kết riêng lớn nhất vào cở 8,8 MeV; đó là những hạt nhân nằm ở khoảng giữa của bảng tuần hoàn ứng với 50 < A < 95.

Đáp án C

Câu 8: Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân được tính bằng

A. tích của năng lượng liên kết của hạt nhân với số nuclôn của hạt nhân ấy.

B. tích của độ hụt khối của hạt nhân với bình phương tốc độ ánh sáng trong chân không.

C. thương số của khối lượng hạt nhân với bình phương tốc độ ánh sáng trong chân không.

D. thương số của năng lượng liên kết của hạt nhân với số nuclôn của hạt nhân ấy.

Lời giải:

Hướng dẫn :

Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân là thương số giữa năng lượng liên kết W_lk của hạt nhân và số nuclôn A của hạt nhân đó.

Đáp án D

Câu 9: Biết số Avôgađrô là 6,02.10²³ mol^-1, khối lượng mol của hạt nhân urani là 238 gam/mol. Số nơtron trong 119 gam urani là:

A. 2,2.1025 hạt

B. 1,2.1025 hạt

C. 8,8.1025 hạt

D. 4,4.1025 hạt

Lời giải:

Hướng dẫn :

Số hạt nhân có trong 119 gam urani là:

Suy ra số hạt nơtron có trong N hạt nhân urani là

(A - Z).N = (238 – 92).3,01.1023 = 4,4.10²⁵ hạt.

Đáp án D