Tải bản đầy đủ

skkn một số kinh nghiệm giảng dạy giúp học sinh học tốt phần phản ứng hạt nhân

A.PHẦN MỞ ĐẦU
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Môn Vật lí là một trong những môn học cơ bản và quan trọng
trong trường THPT. Đây có thể là môn thi tốt nghiệp và là môn thi đại
học,cao đẳng ở các khối A,A
1
. Đặc biệt nội dung thi tốt nghiệp và đại
học,cao đẳng đối với môn Vật lí phần lớn nằm trong chương trình lớp
12. Là giáo viên giảng dạy khối 12 tôi luôn nghiên cứu tìm tòi ra các
phương pháp giảng dạy nhằm đem lại hiệu quả cao nhất.
Mặt khác trong giai đoạn hiện nay hình thức thi tốt nghiệp và đại
học được áp dung trong các kì thi tốt nghiệp và đại học nên việc đưa
ra các phương pháp giải nhanh và tối ưu cho các em là rất tốt và cần
thiết để các em có thể đạt được kết quả cao trong các kì thi đó.
Khi dạy phần phản ứng hạt nhân tôi nhận thấy học sinh rất lúng
túng khi làm bài tập. Vì vậy nghiên cứu tìm ra phương pháp giảng dạy
giúp các em học tốt phần này là rất quan trọng.
Vì những lí do trên tôi dã chọn đề tài nghiên cứu “Một số kinh
nghiệm giảng dạy giúp học sinh học tốt phần phản ứng hạt nhân.”
II.MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
II.1.Mục đích nghiên cứu

Tìm ra các phương pháp giảng dạy phần phản ứng hạt nhân giúp
các em học sinh học tốt phần này.
II.2.Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu lí thuyết về phản ứng hạt nhân
Vận dụng lí thuyết để giải các dạng bài tập.
III.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
III.1.Nghiên cứu lí thuyết
Đọc ,tìm hiểu và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến phần
phản ứng hạt nhân.
III.2.Nghiên cứu thực tiễn
Dự giờ bài năng lượng liên kết của hạt nhân.Phản ứng hạt nhân.
Của đồng nghiệp ở một số lớp 12C,12D,12E.
Chọn một lớp và dạy bình thường theo sgk và dạy theo kinh
nghiệm đúc rút được.So sánh đối chiếu kết quả giờ dạy và rút ra kết
luận.
IV.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Trong giới hạn đề tài tôi chỉ đưa ra phần lí thuyết và các dạng
bài tập về phản ứng hạt nhân trong nội dung chương trình THPT.
1
Đối tượng áp dụng:Tất cả học sinh thi đại học,cao đẳng khối A
và A
1
.
B.PHẦN NỘI DUNG
I.CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
Chương hạt nhân nguyên tử là chương thử 7 của chương trình Vật
li 12 cơ bản. Phần phản ứng hạt nhân thuộc bài năng lượng liên kết
của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân là bài quan trọng của chương hạt
nhân nguyên tử.
Nội dung của phần phản ứng hạt nhân trong sgk Vật lí 12 cơ bản
như sau:
1. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Phản ứng hạt là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi sự biến đổi của hạt
nhân.

1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
A A A A
Z Z Z Z
X X X X+ → +
hay A + B → C + D
Có hai loại phản ứng hạt nhân
Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân
khác (phóng xạ)
Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi
thành các hạt nhân khác.
2. CÁC ĐỊNH UẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT
NHÂN
2.1. Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A)

1 2 3 4
A A A A
+ = +
2.2. Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)

1 2 3 4
Z Z Z Z
+ = +
2
2.3. Định luật bảo toàn động lượng
2.4. Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần
3. NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Xét phản ứng hạt nhân:

1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
A A A A
Z Z Z Z
X X X X+ → +

Đặt: m
0
= m
1
+m
2
và m = m
3
+ m
4
Năng lượng của phản ứng là:
∆E = (m
1
+m
2
- m
3
- m
4
)

c
2
= (m
0
-m)c
2
Nếu m
0
> m: ∆E >0: phản ứng tỏa năng lượng.
Nếu m
0
< m : ∆E <0: phản ứng thu năng lượng .
II. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Trong quá trình giảng dạy tôi tôi nhận thấy nếu giáo viên chỉ dạy
theo sgk không tìm tòi sáng tạo thêm những cái mới thì sẽ không gây
được hứng thú học tập cho học sinh đồng thời học sinh sẽ gặp nhiều
khó nhăn và lúng túng khi làm bài tập.Vì lượng kiến thức trong sách
giáo khoa chỉ là lượng kiến thức cơ bản chưa được đào sâu mở rộng.
Trong quá trình nghiên cứu đề thi đại học, cao đẳng của một số
năm gần đây tôi đã thống kê được một số bài tập của phần phản ứng
hạt nhân như sau:
Câu 1: Hạt nhân A dang đứng yên thì phân rã thành hạt nhân B có
khối lượng m
B
và hạt
α
có khối lượng
α
m
. Tỉ số giữa động năng của
hạt nhân B và hạt nhân
α
ngay sau phân rã bằng
A.
B
m
m
α
B.
2








α
m
m
B
C.
α
m
m
B
D.
2








B
m
m
α
( Trích đề thi tuyển sinh đại học, cao đẳng năm 2008)
Câu 2: Cho phản ứng hạt nhân
XHeDT +→+
4
2
2
1
3
1
. Lấy độ hụt khối của
các hạt nhân T,hạt nhân D , hạt nhân He lần lượt là 0,009106u;
0,002491u; 0,030382u và 1u =

931,5 MeV/c
2
. Năng lượng tỏa ra của
phản ứng xấp xỉ bằng
A. 15,017 MeV. B. 200,025MeV C. 17,498 MeV. D.
21,076MeV.
3
(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2009)
Câu 3: Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân
Be
9
4
đang đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt
α
. Hạt
α
bay
theo phương vuông góc với phương tới của prôtôn và có động năng 4
MeV. Khi tính động năng của các hạt , lấy khối lượng các hạt tính
theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. Năng
lượng tỏa ra trong phản ứng này bằng
A. 4,225 MeV. B. 1,145 MeV. C.2,125 MeV. D. 3,125MeV
(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2010)
Câu 4: Bắn một prôtôn vào hạt nhân
Li
7
3
đứng yên. Phản ứng tạo ra
hai hạt nhân x giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo các phương
tới của prôtôn các góc bằng nhau là 60
0
. Lấy khối lượng của mỗi hạt
nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của nó. Tỉ số giưa tốc đọ của
prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là
A. 4. B.
2
1
. C. 2 D.
4
1

(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2011)
Câu 5: Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các
hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng là
0,02u. Phản ứng hạt nhân này
A. tỏa năng lượng 1,863 MeV. B. tỏa năng lượng 18,63
MeV.
C. thu lượng 1,863 MeV. D. thu lượng 18,63 MeV.
(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2011)
Câu 6: Một hạt nhân X, ban đầu đứng yên, phóng xạ
α
và biến thành
hạt nhân Y. Biết hạt nhân X có số khối là A, hạt
α
phát ra có tốc độ v.
Lấy khối lượng của hạt nhân bằng số khối của nó tính theo đơn vị u.
Tốc độ của hạt nhân Y bằng
A.
4
4
+A
v
. B.
4
2
−A
v
. C.
4
4
−A
v
. D.
4
2
+A
v
.
(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2012)
Câu 7: Tổng hợp hạt nhân
He
4
2
từ phản ứng hạt nhân
XHeLiH +→+
4
2
7
3
1
1
.
Mỗi phản ứng trên tỏa năng lượng 17,3 MeV . Năng lượng tỏa ra khi
tổng hợp được 0,5 mol heli là
A. 1,3.10
24
MeV. B. 2,61.10
24
MeV. C. 5,2.10
24
MeV. D.
2,4.10
24
MeV.
(Trích đề thi tuyển sinh đại học năm 2012)
III.GIẢI PHÁP THỰC HIỆN
4
Trước thực trạng nêu trên tôi đã nghiên cứu và đúc rút được kinh
nghiệm khi giảng dạy phần phản ứng hạt nhân như sau:
Cần giúp cho học sinh nhớ lại các kiến thức cũ có liên quan đến
bài học như động lượng ,động năng,năng lượng toàn phần…….
Cần hướng dẫn học sinh dựa vào kiến thức cũ và kiến thức mới
để viết được dạng tường minh của định luật bảo toàn động lượng và
định luật bảo toàn năng lượng toàn phần.
Cần hướng dẫn học sinh xây dựng công thức tính năng lượng
của phản ứng hạt nhân dưới nhiều dạng khác nhau.
Cần giúp học sinh nhận dạng được các bài tập.
Cụ thể nội dung bổ sung cho bài dạy như sau:
1.PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Phần này tôi bổ sung thêm kiến thức sau:
Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân
Prôtôn (
1 1
1 1
p H
=
) ; Nơtrôn (
1
0
n
) ; Heli (
4 4
2 2
He
α
=
) ; Electrôn (
0
1
e
β


=
) ;
Pôzitrôn (
0
1
e
β
+
+
=
); Hiđrô nặng hay Đơteri (
H
2
1
=
D
2
1
); Hiđrô siêu nặng
hay Triti (
=H
3
1
T
3
1
)
Với việc nhắc lại các kiến thức như vậy giúp học sinh nhớ lại các
kiến thưc đã học ở các bài trước và kết hợp với các kiến thức học
trong bài này học sinh sẽ xác định được các hạt trong phản ứng hạt
nhân và làm bài tập về phản ứng hạt nhân tốt hơn.
2. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT
NHÂN
Ngoài kiến thức trong sách giáo khoa khi dạy phần này tôi bổ sung
thêm các kiến thức sau:
2.1. Định luật bảo toàn động lượng

∑∑
=
sPP
t

2.2.Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần

WsW
t
=
Chú ý:
5
- Định luật bảo toàn động lượng viết cụ thể: m
1

1
v
+ m
2

2
v
= m
3

3
v
+ m
4

4
v
.
- Năng lượng toàn phần của một hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ và
năng lượng thông thường ( động năng) .

2 2
1
2
W mc mv
= +

Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần có thể viết:
K
1
+ K
2
+ m
1
.c
2
+ m
2
.c
2
= K
3
+ K
4
+ m
3
.c
2
+ m
4
.c
2
Hay (m
1
+ m
2
)c
2
+
2
1
m
1
v
2
1
+
2
1
m
2
v
2
2
= (m
3
+ m
4
)c
2
+
2
1
m
3
v
2
3
+
2
1
m
4
v
2
4
.
Liên hệ giữa động lượng

p
= m

v
và động năng K =
2
1
mv
2
là:
P
2
=2m.K hay K=
m
P
2
2

3.NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Xét phản ứng hạt nhân:

1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
A A A A
Z Z Z Z
X X X X+ → +

Ngoài công thức tính năng lượng như sgk đã nêu ở trên tôi bổ sung
thêm còn các công thức tính năng lượng của phản ứng như sau:
E∆
=
( )
( )
( )
( )







+−+
−−+
+−+
∆+∆−∆+∆
4)()(
3)()(
2)()(
1)]()[(
2143
22114433
2143
2
2143
KKKK
AAAA
WWWW
cmmmm
lklklklk
εεεε
Qua quá trình giảng dạy tôi đã nghiên cứu và chứng minh các
công thức trên như sau:
Từ các công thức tính độ hụt khối:
∆m
1
=Z
1
.m
p
+(A
1
- Z
1
)m
n
- m
1


m
1
=Z
1
.m
p
+(A
1
- Z
1
)m
n
- ∆m
1
∆m
2
=Z
2
.m
p
+(A
2
- Z
2
)m
n
- m
2


m
2
=Z
2
.m
p
+(A
2
- Z
2
)m
n
- ∆m
2
6
∆m
3
=Z
3
.m
p
+(A
3
- Z
3
)m
3
- m
3


m
3
=Z
3
.m
p
+(A
3
- Z
3
)m
n
- ∆m
3
∆m
4
=Z
4
.m
p
+(A
4
- Z
4
)m
n
- m
4


m
4
=Z
4
.m
p
+(A
4
- Z
4
)m
n
- ∆m
4
Kết hợp với định luật bảo toàn số khối: A
1
+ A
2
= A
3
+ A
4
Và định luật bảo toàn điện tích: Z
1
+ Z
2
= Z
3
+ Z
4
Vậy:
∆E = (m
1
+m
2
- m
3
- m
4
)

c
2
= (∆m
3
+∆m
4
-∆m
1
- ∆m
2
)c
2

Công thức (1) đã được chứng minh.
Mặt khác:
Năng lượng liên kết được tính theo công thức:
W
lk
=∆mc
2
nên
∆E = (∆m
3
+∆m
4
-∆m
1
-∆m
2
)c
2

= ∆m
3
c
2
+ ∆m
4
c
2

-

∆m
1
c
2

-

∆m
2
c
2


=W
lk3
+W
lk4
-W
lk1
-W
lk2

Công thức (2) đã được chứng minh.
Năng lượng liên kết riêng:
A
W
lk
=
ε

AW
lk
.
ε
=
Vậy :
∆E = W
lk3
+ W
lk4
- W
lk1
- W
lk2
=
22114433
AAAA
εεεε
−−+

Công thức (3) đã được chứng minh.
Từ công thức định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:
K
1
+ K
2
+ m
1
c
2
+ m
2
c
2
= K
3
+ K
4
+ m
3
c
2
+ m
4
c
2
Ta có:
∆E = (m
1
+m
2
- m
3
- m
4
)

c
2

=K
3
+ K
4
- K
1
- K
2
7

Công thức (4) đã được chứng minh.
Việc tìm ra được các công thức trên và đưa vào giảng dạy là rất
quan trọng. Nắm được các công thức này học sinh sẽ giải được các bài
tập về phản ứng hạt nhân nhanh chóng dễ dàng, tốn ít thời gian , phù
hợp với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay.
IV. CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Loại 1: Xác định hạt nhân còn thiếu và số hạt (tia phóng xạ) trong
phản ứng hạt nhân
Áp dụng định luật bảo toàn số khối và điện tích .

1 2 3 4
A A A A
+ = +

1 2 3 4
Z Z Z Z
+ = +
Bài 1
Tìm hạt X trong phản ứng sau:
NeXNaH
A
z
20
10
23
11
1
1
+→+
A.
3
1
T B.
2
1
D C.
1
0
n D.
4
2
He
Giải
Áp dụng định luật bảo toàn số khối và điện tích ta có:
1+23=A+20
1+11=Z+10
Khi đó A=5 và Z=1

X là
4
2
He.
Chọn đáp án D.
Bài 2
Trong phản ứng sau đây : n +
235
92
U →
95
42
Mo +
139
57
La + 2X + 7β

. Hạt
X là:
8
A. Electron B. Proton C. Hêli D.
Nơtron
Giải
Ta phải xác định được điện tích và số khối của các tia & hạt còn lại
trong phản ứng :
1
0
n ;
0
1

β


Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối ta được : 2 hạt
X có
2Z = 0+92 – 42 – 57 – 7.(-1) = 0
2A = 1 + 235 – 95 – 139 – 7.0 = 2 .
Vậy suy ra X có Z = 0 và A = 1. Đó là hạt nơtron
1
0
n .


Chọn đáp án : D
Bài 3
Hạt nhân
24
11
Na phân rã β

và biến thành hạt nhân X . Số khối A và
nguyên tử số Z có giá trị
A. A = 24 ; Z =10 B. A = 23 ; Z = 12
C. A = 24 ; Z =12 D. A = 24 ; Z = 11
Giải
Từ đề bài, ta có diễn biến của phản ứng trên là :
24
11
Na → X +
0
1

β

.
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối , ta được :
X có Z = 11 – (-1) = 12. và số khối A = 24 – 0 = 24 ( nói thêm X
chính là
24
12
Mg ).


Chọn đáp án C.
Bài 4
Urani 238 sau một loạt phóng xạ α và β thì biến đổi thành chì.
Phương trình phóng xạ là:
9

238
92
U →
206
82
Pb + x
4
2
He + yβ . Vậy x và y có giá trị là :
A. x=6 và y = 4 B.x=8 và y = 5 C. x=8 và y = 6 D.
x=6 và y = 8
Giải
Bài tập này chính là loại toán giải phương trình hai ẩn , nhưng chú ý
là hạt β


có số khối A = 0 , do đó phương trình bảo toàn số khối chỉ có
ẩn x của hạt α . Sau đó thay giá trị x tìm được vào phương trình bảo
toàn điện tích ta tìm được y.
Chi tiết bài giải như sau :





−=
=
=




=−
=




=−=+
=−=+
1
6
8
102
8
108292.2
32206238.04
z
y
x
zyx
x
yzx
yx
Vậy giá trị x=8 và y = 6.

Chọn đáp án : C
Bài 5
Sau bao nhiêu lần phóng xạ α và bao nhiêu lần phóng xạ β

thì hạt
nhân
232
90
Th biến đổi thành hạt nhân
208
82
Pb ?
A. 4 lần phóng xạ α ; 6 lần phóng xạ β


B. 6 lần phóng xạ α ; 8 lần phóng xạ β

C. 8 lần phóng xạ ; 6 lần phóng xạ β


D. 6 lần phóng xạ α ; 4 lần phóng xạ β

Giải
Theo đề ta có quá trình phản ứng :
232
90
Th →
208
82
Pb + x
4
2
He + y
0
1

β

.
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối , ta được :




=
=




=−
=




=−=−+
=−=+
4
6
82
6
88290).1(2
24208232.04
y
x
yx
x
yx
yx
.
Vậy có 6 hạt α và 4 hạt β

.

Chọn đáp án : D.
10
Loại 2 Động năng và vận tốc của các hạt trong phản ứng hạt
nhân .
Xét phản ứng hạt nhân : A + B → C + D .
a)Khi biết khối lượng đầy đủ của các chất tham gia phản ứng .
Ta sẽ áp dụng định luật bảo toàn năng lượng :
M
0
c
2

+ K
A
+K
B
= Mc
2
+ K
C
+K
D
Với



E = (M
0
– M )c
2
Nên:

E + K
A
+ K
B
= K
C
+ K
D
Dấu của

E cho biết phản ứng thu hay tỏa năng lượng
b)Khi biết khối lượng không đầy đủ và một vài điều kiện về động năng
và vận tốc của hạt nhân .
Ta sẽ áp dụng định luật bảo toàn động lượng :

DCBA
PPPP

+=+
Lưu ý :
m
P
KmKP
2
2
2
2
=⇔=
( K là động năng của các hạt )
Bài 1
Hạt α bắn vào hạt nhân Al đứng yên gây ra phản ứng :
α +
27
13
Al →
30
15
P + n.
Phản ứng này thu năng lượng

E = 2,7 MeV. Biết hai hạt sinh ra có
cùng vận tốc, tính động năng của hạt α . ( coi khối lượng hạt nhân
bằng số khối của chúng).
A. 1,3 MeV B. 13 MeV C. 3,1 MeV D. 31
MeV
Giải
Ta có
n
P
n
p
m
m
K
K
=
=30

K
p
= 30 K
n


E = K
α
─ ( K
p
+ K
n
) (1)
11
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m
α
α
v
= ( m
p
+ m
n
)
v


nP
mm
vm
v
+
=
αα
Mà tổng động năng của hệ hai hạt :
K
p
+ K
n
=
)2(
)(2
)(1
2
)(
2
1
2
2
2
nPnP
nP
nP
nP
mm
Km
mm
vm
mm
vmmm
vmm
+
=
+
=








+
+
=+
αααα
αα
Thế (2) vào (1) ta được K
α
= 3,1MeV

Chọn đáp án C.
Bài 2
Người ta dùng hạt prôtôn có động năng W
p
= 2,69 MeV bắn vào
hạt nhân Liti đứng yên thu được 2 hạt α có cùng động năng . cho m
p
= 1,,0073u; m
Li
= 7,0144u; m
α
=4,0015u ; 1u = 931 MeV/c
2
. Tính
động năng và vận tốc của mổi hạt α tạo thành?
A. 9,755 MeV ; 3,2.10
7
m/s B.10,55 MeV ; 2,2.10
7
m/s
C. 10,55 MeV ; 3,2.10
7
m/s D. 9,755.10
7
; 2,2.10
7
m/s.
Giải
Năng lượng của phản ứng hạt nhân là :


E = ( M
0
– M ).c
2
= 0,0187uc
2
= 17,4097 MeV.
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có
12

E +K
p
= 2K
α


K
α
=
MeV
KE
p
05,10
2
=
+∆
Vận tốc của mổi hạt α là: v =
0015,4.931
2
α
K
c
=2,2.10
7
m/s.

Chọn đáp án B.
Bài 3
Một nơtơron có động năng K
n
= 1,1 MeV bắn vào hạt nhân Liti
đứng yên gây ra phản ứng:

1
0
n +
6
3
Li → X+
4
2
He .
Biết hạt nhân He bay ra vuông góc với hạt nhân X. Cho m
n
= 1,00866
u;m
x
= 3,01600u ; m
He
= 4,0016u; m
Li
= 6,00808u. Động năng của hạt
nhân X và hạt He lần lượt là :
A. 0,12 MeV & 0,18 MeV B. 0,1 MeV &
0,2 MeV
C. 0,18 MeV & 0,12 MeV D. 0,2 MeV &
0,1 MeV
Giải
Ta có năng lượng của phản ứng là :


E = ( m
n
+ m
Li
– m
x
– m
He
).c
2
= – 0,8 MeV
( đây là phản ứng thu năng lượng )
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

→→→
+=
XHe
pppn


222
XHen
PPP
+=



2m
n
K
n
= 2m
He
.K
He
+ 2m
x
K
x
(1)
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng :

E =K
x
+K
He
– K
n
= – 0,8 (2)
Từ (1),(2) ta có hệ phương trình:
13



=
=




=+
=+
1,0
2,0
3,0
1,134
X
He
XHe
X
e
H
K
K
KK
KK
MeV

Chọn đáp án B.
Loại 3 Bài tập về năng lượng trong phản ứng hạt nhân
Loại bài tập này chúng ta sẽ áp dụng các công thức tính năng lượng
của phản ứng như sau:
E∆
=









+−+
−−+
+−+
∆+∆−∆+∆
+−+
)()(
)()(
)()(
)]()[(
)]()[(
2143
22114433
2143
2
2143
2
4321
KKKK
AAAA
WWWW
cmmmm
cmmmm
lklklklk
εεεε
+ nếu

E > 0 : phản ứng toả nhiệt .
+ nếu

E < 0 : phản ứng thu nhiệt .
Bài 1
Thực hiện phản ứng hạt nhân sau :
23
11
Na +
2
1
D →
4
2
He +
20
10
Ne .
Biết m
Na
= 22,9327 u ; m
He
= 4,0015 u ; m
Ne
= 19,9870 u ;
m
D
= 1,0073 u. Phản úng trên toả hay thu một năng lượng bằng bao
nhiêu ?
A.thu 2,2375 MeV B. toả 2,3275 MeV.
C.thu 2,3275 MeV D. toả 2,2375 MeV
Giải
Ta có năng lượng của phản ứng hạt nhân trên là :
∆E = ( M
0
– M ).c
2
= ( m
Na
+ m
He
- m
Ne
- m
D
)c
2
= 2,3275 MeV>
0
đây là phản ứng toả năng lượng .


Chọn đáp án B.
Bài 2
14
Cho phản ứng hạt nhân:
nArHCl
1
0
37
18
1
1
37
17
+→+
phản ứng trên tỏa hay
thu bao nhiêu năng lượng? Biết m
Cl
= 36,956563u, m
H
= 1,007276u,
m
Ar
=36,956889u, 1u = 931MeV/c
2

Giải:
Năng lượng của phản ứng là:
∆E= ( m
Cl
+ m
H
– m
Ar
– m
n
) 931= -1,6 MeV
Phản ứng thu năng lượng 1,6MeV .
Bài 3
Cho phản ứng hạt nhân:
XHeTD
+→+
4
2
3
1
2
1
. Lấy độ hụt khối của hạt
nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u;
0,030382 u và
1u = 931,5 MeV/c
2
. Năng lượng tỏa ra của phản ứng gần bằng :
A. 15,017 MeV. B. 17,498 MeV. C. 21,076 MeV. D.
200,025 MeV.
Giải
Đây là phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng được tính theo độ hụt
khối của các chất.
⇒ Phải xác định đầy đủ độ hụt khối các chất trước và sau phản
ứng.
Hạt nhân X là ≡
n
1
0
là nơtron nên có Δm = 0.
∆E = ( ∑ Δm
sau
– ∑ Δm
trước
)c
2


= (Δm
He
+ Δm
n
– Δm
H
- Δm
T
)
.
c
2
= 17,498 MeV


Chọn đáp án : B
Bài 4
15
Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân
234
92
U
phóng xạ tia α và
tạo thành đồng vị Thôri
230
90
Th
. Cho các năng lượng liên kết riêng của
hạt α là 7,1 MeV, của
234
U là 7,63 MeV, của
230
Th là 7,7 MeV.
A.10,82 MeV. B. 13,98 MeV. C. 11,51 MeV. D. 17,24
MeV.
Giải
Áp dụng công thức
22114433
AAAAE
εεεε
−−+=∆
=(7,7.230+7,1.4 – 7,63.234)MeV=13,98MeV


Chọn đáp án B
Bài 5
Cho phản ứng hạn nhân : D + D ->
He
3
2
+
n
1
0
. 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
3,25MeV. Năng lượng liên kết của hạt nhân
He
3
2

A. 7,235 MeV B. 6,482 MeV C. 7,7188 MeV D. 12,964eV
Giải:
Theo đề ra ta có

E =[(2m
D
) – (
He
m
3
2
+ m
n
)]c
2
= 3,25 (*)
Helk
WE
3
2
(=∆
+W
lk n
) – 2W
lkD
= 3,25

Helk
W
3
2
=3,25 + 2W
lkD
– W
lk n


Helk
W
3
2
= 3,25 + 2

m
D
c
2
-

m
n
c
2

= 3,25 + 2. 0,0024.931 – 0=7,7188MeV

Đáp án C
Loại 4 Tìm năng lượng toả ra của phản ứng phân hạch, nhiệt
hạch khi biết khối lượng và tính năng lượng cho nhà máy hạt
nhân hoặc năng lượng thay thế
Lưu ý phản ứng nhiệt hạch hay phản ứng phân hạch là các phản
ứng tỏa năng lượng
16
Cho khối lượng của các hạt nhân trước và sau phản ứng : M
0

M . Tìm năng lượng toả ra khi xảy 1 phản ứng ( phân hạch hoặc
nhiệt hạch ):
Năng lượng toả ra :

E = ( M
0
– M ).c
2
MeV.
Suy ra năng lượng toả ra trong m gam phân hạch (hay nhiệt
hạch ) :
E =

E .N =

E .
A
N
A
m
.
MeV
Bài 1

235
92
U +
1
0
n →
95
42
Mo +
139
57
La +2
1
0
n + 7e
-
là một phản ứng phân hạch
của Urani 235. Biết khối lượng hạt nhân : m
U
= 234,99 u ; m
Mo
= 94,88
u ; m
La
= 138,87 u:
m
n
=1,0087u .Cho năng suất tỏa nhiệt của xăng là 46106J/Kg.Khối
lượng xăng
cần dùng để có thể toả năng lượng tương đương với 1 gam U phân
hạch ?
A. 1616 kg B. 1717 kg C.1818 kg D.1919 kg
Giải
Số hạt nhân nguyên tử
235
U trong 1 gam vật chất U là :
N =
A
N
A
m
.
=
2123
10.5617,210.02,6.
235
1
=
hạt .
Năng lượng toả ra khi giải phóng hoàn toàn 1 hạt nhân
235
U
phân hạch là:
∆E

= ( m
U
+ m
n
– m
Mo
– m
La
– 2m
n
).c
2
= 215,3403
MeV
Năng lượng khi 1 gam U phản ứng phân hạch :
17
E = ∆E.N = 5,5164.10
23

MeV = 5,5164.10
23

.1,6.10
–3
J
= 8,8262 J
Khối lượng xăng cần dùng để có năng lượng tương đương
Q = E

m
1919
10.46
6
≈=
Q
kg.


Chọn đáp án D
Bài 2
cho phản ứng hạt nhân:
3
1
T +
2
1
D


4
2
He + X +17,6MeV . Tính năng
lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g Hêli.
A. 52,976.10
23
MeV B. 5,2976.10
23
MeV
C. 2,012.10
23
MeV D.2,012.10
24
MeV
Giải
Năng lượng tỏa ra khi một hạt heli được tạo thành:
∆E =17,6MeV
Số nguyên tử hêli có trong 2g hêli:
N =
A
Nm
A
.
=
4
10.023,6.2
23
= 3,01.10
23
MeV
Năng lượng toả ra gấp N lần năng lượng của một phản ứng
nhiệt hạch:
E = N.∆E = 3,01.10
23
.17,6 = 52,976.10
23
MeV

Chọn đáp án A.
IV.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu với đối tượng là lớp 12A năm học 2011-2012 và năm
học 2012- 2013.
1.Giờ dạy ở lớp 12A năm học 2011-2012
18
Năm học 2011-2012 tôi dạy theo dạy theo sgk. Theo quan sát giờ dạy
tôi thấy học sinh hoạt động ít trầm và lúng túng khi giải bài tập.
2. Giờ dạy ở lớp 12A năm học 2012-2013:
Năm học này tôi vận dụng những kinh nghiệm đã trình bày trong
sáng kiến kinh nghiệm (nhất là các công thức ngoài sách giáo khoa)
học sinh học tập sôi nổi, hứng thú hơn và giải được nhiều bài tập hơn.
3.Sau khi học song mỗi giờ học tôi cho học sinh làm bài kiểm tra 15
phút. Kết quả bài kiểm tra tính trung bình như sau:
Lớp
dạy
Tổng
số
Điểm 0-4 Điểm 5-8 Điểm 8-10
Số bài
%
Số bài
%
Số bài
%
Năm
2011-
2012
33 15 45,45%
7 21,21% 11 33,33%
Năm
2012-
2013
33 3 9,09% 13 39,39% 17 51,52%
Như vậy kết quả giờ dạy năm học 2012-2013 cao hơn so với năm
học trước. Đặc biệt là số bài ở mức yếu kém đã giảm đáng kể. Từ đó
tôi tự tin hơn vào phương pháp giảng dạy phần phản ứng hạt nhân và
viết sáng kiến kinh nghiệm này.
C. KẾT LUẬN
Qua thời gian giảng dạy tôi thấy rằng với phương pháp dạy như
trên sẽ giúp học sinh có cái nhìn đúng đắn và hứng thú hơn khi học
phần vật lý hạt nhân. Các em không còn túng túng bỡ ngỡ khi gặp các
bài tập phần phản ứng hạt nhân.Và như vậy kết quả thi đại học của
học sinh sẽ được nâng lên. Trong thực tế giảng dạy tôi thấy còn có
nhiều câu hỏi đi liền với nội dung này .Tuy nhiên do trình độ và thời
gian có hạn nên tôi chưa thể đề cập tới các vấn đề một cách sâu rộng
và triệt để ,rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp để đề tài
được hoàn thiện hơn.
19
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Như Xuân, ngày 10
tháng 05 năm 2013
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình
viết, không sao chép nội dung của người khác
Người viết SKKN

ĐỖ THỊ HẢI
Tài Liệu Tham Khảo
1.Cẩm Nang Ôn Luyện Thi Đại Học Môn Vật Lí
(Tác Ciả Nguyễn Anh Vinh - Nhà xuất bản Đại Học Sư Phạm).
2.Hướng Dẫn Giải Nhanh Các Dạng Bài Tập Trắc Nghiệm Vật Lí
(Tác Giả Hoàng Danh Tài - Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia
Hà Nội).
3.Đề Thi Tuyển Sinh Đại Học Năm 2008,2009,2010,2011,2012.
20
Mục Lục
A. Phần Mở
Đầu 1 B.
Phần Nội
Dung 2
C. Kết
Luận
16
21

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×