SKKN Hướng dẫn học sinh phân loại và giải một số bài toán phóng xạ
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, khoa học tư nhiên, gây rất nhiều hứng thú cho học sinh khi học tập và nghiên cứu nó. Nhưng cũng gây không ít khó khăn khi học sinh chưa hiểu kỹ và sâu các vấn đề cơ bản. Đặc biêt ở khối lớp 12, liên quan trực tiếp đến các em khi ôn thi THPT quốc gia.
Xuất phát từ thực tiễn dạy và học nhiều năm ở trường THPT, đặc biệt liên quan trực tiếp đến việc dạy ôn thi THPT quốc gia, bản thân thấy việc phân loại và giải các bài tập của học sinh gặp rất nhiều khó khăn, nhất là các bài tập về “ Vật lí hật nhân ”.Trong đó đặc biệt là các bài toán liên quan đến khảo sát khảo sát hiện tượng phóng xạ.
Những năm gần đây xu thế ra đề tuyển sinh đại học và cao đẳng rất hay và khó nhằm phân loại đối tượng học sinh, đánh giá đúng đối tượng dạy và học hiện nay. Việc chúng tôi trăn trở nhất là từ một số bài toán thi THPT quốc gia, môn vật lí ngoài việc áp dụng toán vào giải, học sinh cần hiểu được hiện tượng vật lí mới áp dụng đúng vào giải. Nếu học sinh không được rèn luyện nhiều, không được giải trước các dạng bài toán dạng này thì không đủ thời gian để giải quyết các bài tập trong thời gian giờ thi. Từ các yêu cầu đó mà bản thân mạnh dạn nêu lên kinh nghiệm: về “Hướng dẫn học sinh phân loại và giải một số bài toán phóng xạ".
Trang 1. MỞ ĐẦU 1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 3 1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN 3 1.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 3 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3 1.5. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SKKN 3 2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 4 2.1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.2. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG 4 2.3. CÁC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HOẶC GIẢI PHÁP 4 2.3.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 4 2.3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4 2.3.3. CÁCH THỰC HIỆN 4 A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 B. CÁC DẠNG BÀI TẬP MẪU: 5 C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 16 2.4. HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 20 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 21 3.1. KẾT LUẬN 21 3.2. KIẾN NGHỊ 21 1. MỞ ĐẦU 1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, khoa học tư nhiên, gây rất nhiều hứng thú cho học sinh khi học tập và nghiên cứu nó. Nhưng cũng gây không ít khó khăn khi học sinh chưa hiểu kỹ và sâu các vấn đề cơ bản. Đặc biêt ở khối lớp 12, liên quan trực tiếp đến các em khi ôn thi THPT quốc gia. Xuất phát từ thực tiễn dạy và học nhiều năm ở trường THPT, đặc biệt liên quan trực tiếp đến việc dạy ôn thi THPT quốc gia, bản thân thấy việc phân loại và giải các bài tập của học sinh gặp rất nhiều khó khăn, nhất là các bài tập về “ Vật lí hật nhân ”.Trong đó đặc biệt là các bài toán liên quan đến khảo sát khảo sát hiện tượng phóng xạ. Những năm gần đây xu thế ra đề tuyển sinh đại học và cao đẳng rất hay và khó nhằm phân loại đối tượng học sinh, đánh giá đúng đối tượng dạy và học hiện nay. Việc chúng tôi trăn trở nhất là từ một số bài toán thi THPT quốc gia, môn vật lí ngoài việc áp dụng toán vào giải, học sinh cần hiểu được hiện tượng vật lí mới áp dụng đúng vào giải. Nếu học sinh không được rèn luyện nhiều, không được giải trước các dạng bài toán dạng này thì không đủ thời gian để giải quyết các bài tập trong thời gian giờ thi. Từ các yêu cầu đó mà bản thân mạnh dạn nêu lên kinh nghiệm: về “Hướng dẫn học sinh phân loại và giải một số bài toán phóng xạ". Trong khuôn khổ đề tài này tôi chỉ đưa ra một số bài toán thuộc chương trình vật lý 12 để các em tiếp cận kiến thức và áp dụng giải các bài toán một cách dể dàng để các em yêu thích môn học và có kết quả tốt trong các kỳ thi. 1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Giúp học sinh phân tích tình huống, chủ động lựa chọn công thức hợp lí áp dụng vào các bài tập. Rèn luyện kỹ năng vận dụng lý thuyết vào giải bài tập. 1.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đề tài áp dụng cho học sinh khối lớp 12 trường THPT và ôn thi THPT quốc gia. 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp rút ra những kết luận chung nhất cho vấn đề, từ đó áp dụng vào thực tế các bài toán. 1.5. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SKKN Đề tài đã xây dựng công thức tổng quát khảo sát bài toán phóng xạ và những bài toán áp dụng thực tế cho hiện tượng này. 2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM - Từ những kiến thức đã được cung cấp trong sách giáo khoa vật lý 12 và những tài liệu tham khảo về dao động tắt dần chưa hệ thống được đầy đủ và chưa có độ chính xác cao nhất khi áp dụng vào giải các bài này. 2.2. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Trong quá trình giảng dạy trên lớp, dạy bồi dưỡng ôn thi Đại học tại trường THPT Lê Lợi tôi nhận thấy một số em học sinh khi học phần vật lí hạt nhân thường các em vận dụng tài liệu trên mạng Internet một cách thụ động, máy móc. Việc chúng tôi trăn trở nhất là từ một số bài toán thi THPT quốc gia, môn vật lí ngoài việc áp dụng toán vào giải, học sinh cần hiểu được hiện tượng vật lí mới áp dụng đúng vào giải. Nếu học sinh không được rèn luyện nhiều, không được giải trước các dạng bài toán dạng này thì không đủ thời gian để giải quyết các bài tập trong thời gian giờ thi. Từ các yêu cầu đó mà bản thân mạnh dạn nêu lên kinh nghiệm: về “Hướng dẫn học sinh phân loại và giải một số bài toán phóng xạ". Trong phần bài tập này trong sách giáo khoa rất ít, công thức định lượng gần như không có thế nhưng trong các đề thi Đại học lại thường gặp. Bài toán loại này thường sử dụng nhiều kiên thức nhưng thời gian để giải quyết một câu trong đề thi lại ngắn. 2.3. CÁC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HOẶC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ - Đề tài đã giới thiệu, phân loại các dạng bài toán phóng xạ và phương pháp giải tương ứng giúp học sinh dễ dàng nhận biết các dạng bài tập. 2.3.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Dựa vào công trình nghiên cứu về tâm lý lứa tuổi của các nhà khoa học - Dựa vào lý luận chung cho các cấp học - Tôi đã sử dụng đề tài này từ năm 2014 – 2018 cho đến nay với tổng số học sinh 270 em. 2.3.2. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN -Xác định đối tượng học sinh áp dụng đề tài -Trình bày cơ sở lý thuyết về hiện tượng phóng xạ -Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập về hiện tượng phóng xạ -Các ví dụ minh hoạ cho từng dạng bài tập -Đưa ra các bài tập áp dụng trong từng dạng để học sinh luyện tập 2.3.3. CÁCH THỰC HIỆN A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1) Sự phóng xạ 1.1)Định nghĩa Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử tự phát phát ra các bức xạ gọi là tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. 1.2)Định luật phóng xạ - Mọi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kì bán rã. Cứ sau một chu kì này thì một nửa số nguyên tử của chất ấy biến đổi thành chất khác. -Biểu thức: N = No = No e-lt hay m = mo = mo e-lt ; l = 1.3) Độ phóng xạ - Độ phóng xạ H của một lượng chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ và được tính bằng số phân rã trong một giây. - Độ phóng xạ H giảm theo thời gian với quy luật: H = lN = lNo e-lt = Ho e-lt ; với Ho = lNo là độ phóng xạ ban đầu. - Đơn vị Beccơren (Bq) hay Curi (Ci): 1 Bq = 1phân rã/giây; 1Ci = 3,7.1010 Bq. 2)Năng lượng phóng xạ A B + C 2.1)Năng lượng toả ra trong một phân rã + = (mA – mB – mC).c2 Với mA , mB , mC là khối lượng các hạt nhân trước và sau tương tác 1u = 931 MeV/c2 + = 931 (mA – mB – mC) (MeV) + = () c2 = 931() (MeV) Với ,, là độ hụt khối các hạt nhân trước và sau tương tác += Với ,, là năng lượng liên kết của các hạt nhân trước và sau tương tác 2.2)Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân a)Định luật bảo toàn động lượng = + Hạt nhân A đứng yên phóng xạ : =+=0 => =- Hạt B và C chuyển động ngược chiều nhau PB=PC mC.vC= mB.vB = (1) (PB)2 = (PC)2 Mặt khác : P2 = (m.v)2 = m.v2.2m = 2m.Wđ 2.mC.WC = 2mB.WB = (2) Ta có hệ phương trình: = = (3) b)Định luật bảo toàn năng lượng EA + WA = EB + WB + EC +WC EA- EB - EC = WB +WC -WA= WA= 0 WB +WC = (4) Trong đó: E = m .c2 là năng lượng nghỉ B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP VÍ DỤ I)Xác định các đại lượng đặc trưng cho sự phóng xạ I.1)Phương pháp chung 1)Xác định số nguyên tử (khối lượng ) còn lại của chất phóng xạ sau thời gian phóng xạ t -Số nguyên còn lại sau thời gian phóng xạ t: N = N0 = N0 . -Khối lượng còn lại sau thời gian phóng xạ t: m = m0. = m0 Với == -Số nguyên tử có trong m(g) lượng chất : NA = 6,023.1023 hạt/mol là số Avôgađrô Chú ý: + Khi =n với n là một số tự nhiên thì áp dụng các công thức N = N0 . ; m = m0 + Khi là số thập phân thì áp dụng các công thức : N = N0 ; m = m0. + Khi t << T thì áp dụng công thức gần đúng : = 1- 2)Xác định số nguyên tử (khối lượng ) bị phóng xạ của chất phóng xạ sau thời gian phóng xạ t -Khối lượng bị phóng xạ sau thời gian phóng xạ t : m = m0 – m = m0(1-)=m0(1-) -Số nguyên tử bị phóng xạ sau thời gian phóng xạ t : N = N0 – N = N0(1-) = N0(1-) Chú ý: +Phần trăm số nguyên tử (khối lượng) chất phóng xạ bị phóng xạ sau thời gian t phân rã là: %N = .100% = (1-).100% %m = .100% = (1-).100% +Phần trăm số nguyên tử (khối lượng ) còn lại của chất phóng xạ sau thời gian t %N = .100% = .100% %m = .100% = .100% 3) Xác định số nguyên tử (khối lượng ) hạt nhân mới tạo thành sau thời gian phóng xạ t -Một hạt nhân bị phóng xạ thì sinh ra một hạt nhân mới ,do vậy số hạt nhân mới tạo thành sau thời gian phóng xạ t bằng số hạt nhân bị phóng xạ trong thời gian đó =N=N0-N=N0(1-)=N0(1-) -Khối lượng hạt nhân mới tạo thành sau thời gian phóng xạ t: = A’ là số khối của hạt nhân mới tạo thành Chú ý:+Trong sự phóng xạ õ hạt nhân mẹ có số khối bằng số khối của hạt nhân con (A=A’) .Do vậy khối lượng hạt nhân mới tạo thành bằng khối lượng hạt nhân bị phóng xạ + Trong sự phóng xạ ỏ thì A’=A- 4 => =(A- 4) 4)Trong sự phóng xạ ỏ ,xác định thể tích (khối lượng) khí Heli tạo thành sau thời gian t phóng xạ. - Một hạt nhân bị phóng xạ thì sinh ra một hạt ỏ ,do vậy số hạt ỏ tạo thành sau thời gian phóng xạ t bằng số hạt nhân bị phóng xạ trong thời gian đó. He = N = N0 – N = N0(1-) = N0(1-) -Khối lượng khí Heli tạo thành sau thời gian t phóng xạ: mHe = 4. -Thể tích khí Heli được tạo thành(đktc) sau thời gian t phóng xạ: V=22,4. (l) 5)Xác định độ phóng xạ của một chất phóng xạ H = N = H0 = H0 với H0 = N0=.N0 Đơn vị của độ phóng xạ Bp: 1phân rã /1s= 1Bq (1Ci=3,7.1010Bq) Chú ý: Khi tính H0 theo công thức H0 = N0 = .N0 thì phải đổi T ra đơn vị giây(s) I.2.Các ví dụ: Ví dụ 1: Côban là đồng vị phóng xạ phát ra tia và với chu kì bán rã T=71,3 ngày. 1.. Xác định tỷ lệ phần trăm chất Co bị phân rã trong 1 tháng (30 ngày). 2. Có bao nhiêu hạt được giải phóng sau 1h từ 1g chất Co tinh khiết. Giải: 1. Tỷ lệ phần trăm chất Co bị phân rã trong 1 tháng (30 ngày). -%C0 =.100% = (1-).100% = (1-).100% = 25,3% 2. Số hạt được giải phóng sau 1h từ 1g chất Co tinh khiết = N0(1-) = (1-) =.6,023.1023.(1-) = 4,06.1018 hạt Ví dụ 2:Phương trình phóng xạ của Pôlôni có dạng: 1.Cho chu kỳ bán rã của Pôlôni T=138 ngày. Giả sử khối lượng ban đầu m0=1g. Hỏi sau bao lâu khối lượng Pôlôni chỉ còn 0,707g? 2. Tính độ phóng xạ ban đầu của Pôlôni. Cho NA=6,023.1023nguyên tử/mol. Giải: 1.Tính t: = => t = = = 69 ngày 2.Tính H0: H0 = N0=.N0 = ..NA = ..6,023.10 23 H0 = 1,667.1014 Bq Ví dụ 3:Gọi là khoảng thời gian để số hạt nhân của một lượng chất phóng xạ giảm đi e lần (e là số tự nhiên với lne=1), T là chu kỳ bán rã của chất phóng xạ. Chứng minh rằng . Hỏi sau khoảng thời gian 0,51 chất phóng xạ còn lại bao nhiêu phần trăm lượng ban đầu ? Cho biết e0,51=0,6. Giải: Ta có +== .t=1 .t=1 t= += với t=0,51t=0,51. %=.100%= 60% Ví dụ 4:Hạt nhân phóng ra một hạt , một photon và tạo thành . Một nguồn phóng xạ có khối lượng ban đầu m0 sau 14,8 ngày khối lượng của nguồn còn lại là 2,24g. Hãy tìm : 1. m0 2. Số hạt nhân Ra đã bị phân rã và khối lượng Ra bị phân rã ? 3.Khối lượng và số hạt nhân mới tạo thành ? 4.Thể tích khí Heli tạo thành (đktc) Cho biết chu kỳ phân rã của là 3,7 ngày và số Avôgađrô NA=6,02.1023mol-1. Giải 1.Tính m0 : m = m0 m0 = m. = 2,24. = 2,24.24 = 35,84 g 2.- Số hạt nhân Ra đã bị phân rã : N = N0(1-) =.NA(1-) = 6,02.1023(1-2-4) N = 0,903. 1023 (nguyên tử) -Khối lượng Ra đi bị phân rã : m = m0(1-)=35,84.(1-2-4)=33,6 g 3. Số hạt nhân mới tạo thành : = N = N0(1-) = 9,03.1023 hạt -Khối lượng hạt mới tạo thành: = = .220 = 33g 4 Thể tích khí Heli tạo thành (đktc): V = 22,4. = 22,4. = 3,36 (lit) II) Tính chu kỳ bán rã của chất phóng xạ II.1)Phương pháp 1)Tính chu kỳ bán rã khi biết : a) Tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử còn lại sau thời gian phóng xạ t b)Tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử bị phân rã sau thời gian phóng xạ t c)Tỉ số độ phóng ban đầu và độ phóng xạ của chất phóng xạ ở thời điểm t Phương pháp: a) Tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử còn lại sau thời gian phóng xạ t N = N0 => T = b) Tỉ số số nguyên tử ban đầu và số nguyên tử bị phân rã sau thời gian phóng xạ t N = N0(1-) =>=1- => T= - c)Tỉ số độ phóng ban đầu và độ phóng xạ của chất phóng xạ ở thời điểm t H = H0=> T = 2)Tìm chu kì bán rã khi biết số hạt nhân ở các thời điểm t1 và t2 N1 = N0 ;N2 = N0 = => T = 3)Tìm chu kì bán khi biết số hạt nhân bị phân rã trong hai thời gian khác nhau là số hạt nhân bị phân rã trong thời gian t1 Sau đó t (s): là số hạt nhân bị phân rã trong thời gian t2 = t1 -Ban đầu: H0 = -Sau đó t(s) H = mà H = H0=> T = 4)Tính chu kì bán rã khi biết thể tích khí Heli tạo thành sau thời gian phóng xạ t -Số hạt nhân Heli tạo thành : = NA là số hạt nhân bị phân rã N = N0(1-) = NA Mà N0 = NA => (1-) = => T = - II.2)Các ví dụ Ví dụ1: Silic là chất phóng xạ, phát ra hạt và biến thành hạt nhân X. Một mẫu phóng xạ ban đầu trong thời gian 5 phút có 190 nguyên tử bị phân rã, nhưng sau 3 giờ cũng trong thời gian 5 phút chỉ có 85 nguyên tử bị phân rã. Hãy xác định chu kỳ bán rã của chất phóng xạ. Giải: - Ban đầu: Trong thời gian 5 phút có 190 nguyên tử bị phân rã. H0 = 190 phân rã/5phút. - Sau t = 3 giờ: Trong thời gian 5 phút có 85 nguyên tử bị phân rã. H = 85 phân rã /5phút H = H0=> T = = = 2,585 giờ Ví dụ2:Để đo chu kỳ của một chất phóng xạ người ta cho máy đếm xung bắt đầu đếm từ thời điểm t0=0. Đến thời điểm t1=2 giờ, máy đếm được n1 xung, đến thời điểm t2=3t1, máy đếm được n2 xung, với n2=2,3n1. Xác định chu kỳ bán rã của chất phóng xạ này. Giải: - Số xung đếm được chính là số hạt nhân bị phân rã:N = N0(1-) - Tại thời điểm t1: N1 = N0(1-) = n1 - Tại thời điểm t2 : N2 = N0(1-) = n2 = 2,3n1 1 - = 2,3(1-) 1-=2,3(1-) 1 ++ = 2,3 + - 1,3=0 => = x > 0 X2 + x - 1,3 = 0 => T = 4,71 h Ví dụ3:Hạt nhân Pôlôni là chất phóng xạ , sau khi phóng xạ nó trở thành hạt nhân chì bền. Dùng một mẫu Po nào đó, sau 30 ngày, người ta thấy tỉ số khối lượng của chì và Po trong mẫu bằng 0,1595. Tính chu kì bán rã của Po. Giải: Tính chu kì bán rã của Po: = = = (1-) T = - = = 138 ngày Ví dụ 4:Ra224 là chất phóng xạ .Lúc đầu ta dùng m0=1g Ra224 thì sau 7,3 ngày ta thu được V=75cm3 khí Heli ở đktc .Tính chu kỳ bán rã của Ra224 Giải: T = -= - = 3,65 ngày III) Tính tuổi cổ vật III.1)Phương pháp 1)Nếu biết tỉ số khối lượng (số nguyên tử) còn lại và khối lượng (số nguyên tử) ban đầu của một lượng chất phóng xạ có trong mẫu vật cổ = => t = = => t = 2) Nếu biết tỉ số khối lượng (số nguyên tử) bị phóng xạ và khối lượng (số nguyên tử) còn lại của một lượng chất phóng xạ có trong mẫu vật cổ = = (1-) => t = = -1 => t = 3)Nếu biết tỉ số khối lượng (số nguyên tử) còn lại của hai chất phóng xạ có trong mẫu vật cổ ; => => t = với , 4)Tính tuổi của mẫu vật cổ dựa vào (Đồng hồ Trái Đất) -ở khí quyển ,trong thành phần tia vũ trụ có các nơtrôn chậm ,một nơtrôn gặp hạt nhân tạo nên phản ứng + + là đồng vị phóng xạ với chu kỳ bán rã 5560 năm - có trong điôxit cacbon .Khi thực vật sống hấp thụ CO2 trong không khí nên quá trình phân rã cân bằng với quá trình tái tạo -Thực vật chết chỉ còn quá trình phân rã ,tỉ lệ trong cây giảm dần Do đó: +Đo độ phóng xạ của trong mẫu vật cổ => H +Đo độ phóng xạ của trong mẫu vật cùng loại ,cùng khối lượng của thực vật vừa mới chết =>H0 H=H0=> t= với T=5560 năm -Động vật ăn thực vật nên việc tính toán tương tự III.2)Các ví dụ Ví dụ 1 : Hiện nay trong quặng thiên nhiên có chứa cả và theo tỉ lệ nguyên tử là 140 :1. Giả sử ở thời điểm tạo thành Trái Đất, tỷ lệ trên là 1:1. Hãy tính tuổi của Trái Đất. Biết chu kỳ bán rã của là 4,5.109 năm. có chu kỳ bán rã 7,13.108năm Giải: Phân tích : t= = = 60,4 .108 (năm) Ví dụ 2 :Thành phần đồng vị phóng xạ C14 có trong khí quyển có chu kỳ bán rã là 5568 năm. Mọi thực vật sống trên Trái Đất hấp thụ cacbon dưới dạng CO2 đều chứa một lượng cân bằng C14. Trong một ngôi mộ cổ, người ta tìm thấy một mảnh xương nặng 18g với độ phóng xạ 112 phân rã/phút. Hỏi vật hữu cơ này đã chết cách đây bao nhiêu lâu, biết độ phóng xạ từ C14 ở thực vật sống là 12 phân rã/g.phút. Giải: Phân tích :Bài này tính tuổi dựa vào C14 H=H0=> t= == 5268,28 (năm) Chú ý:Khi tính toán cần lưu ý hai mẫu vật phải cùng khối lượng Ví dụ 3 :Trong các mẫu quặng Urani người ta thường thấy có lẫn chì Pb206 cùng với Urani U238. Biết chu kỳ bán rã của U238 là 4,5.109 năm, hãy tính tuổi của quặng trong các trường hợp sau: 1. Khi tỷ lệ tìm thấy là cứ 10 nguyên tử Urani thì có 2 nguyên tử chì. 2. Tỷ lệ khối lượng giữa hai chất là 1g chì /5g Urani. Giải :Phân tích:Trong bài này tính tuổi khi biết tỉ số số nguyên tử(khối lượng) còn lại và số nguyên tử (khối lượng ) hạt mới tạo thành: =,= = =(1-) =>t = = = 1,35.109 năm = -1 => t = = = 1,18.109 năm IV) Năng lượng trong phóng xạ IV.1)Phương pháp: 1.Động năng các hạt B,C = = = 2. % năng lượng toả ra chuyển thành động năng của các hạt B,C % WC==100% %WB=100%-%WC 3.Vận tốc chuyển động của hạt B,C WC=mv2 v= Chú ý: Khi tính vận tốc của các hạt B,C - Động năng của các hạt phải đổi ra đơn vị J(Jun) - Khối lượng các hạt phả đổi ra kg - 1u=1,66055.10-27 kg - 1MeV=1,6.10-13 J IV.2)Các ví dụ Ví dụ 1 : Randon là chất phóng xạ phóng ra hạt và hạt nhân con X với chu kì bán rã T=3,8 ngày.Biết rằng sự phóng xạ này toả ra năng lượng 12,5MeV dưới dạng tổng động năng của hai hạt sinh ra (W + WX). Hãy tìm động năng của mỗi hạt sinh ra. Khi tính, có thể lấy tỉ số khối lượng của các hạt gần đúng bằng tỉ số số khối của chúng (m/mXA/AX). Cho NA=6,023.1023mol-1. Giải : W + WX ==12,5 =.12,5= 12,275 MeV = 12,5 -12,275=0,225MeV Ví dụ 2 :Hạt nhân có chu kì bán rã 1570 năm, đứng yên phân rã ra một hạt và biết đổi thành hạt nhân X. Động năng của hạt trong phân rã là 4,8MeV. Hãy xác định năng lượng toàn phần toả ra trong một phân rã.Coi khối lượng của hạt nhân tính theo đơn vị u xấp xỉ bằng khối lượng của chúng. Giải : == WX = .Wỏ = .4,8= 0,0865 MeV W + WX ==4,8 +0,0865 =4,8865 MeV Ví dụ 3 :. Hạt nhân có tính phóng xạ . Trước khi phóng xạ hạt nhân Po đứng yên. Tính động năng của hạt nhân X sau phóng xạ. Cho khối lượng hạt nhân Po là mPo=209,93733u, mX=205,92944u, m=4,00150u, 1u=931MeV/c2. Giải : = 931 (mA – mB – mC) = 931.( 209,93733-205,92944 - 00150) = 5,949(MeV) W + WX ==5,949 =.5,949 = 0,1133 MeV Ví dụ 4 :Hãy viết phương trình phóng xạ của Randon ().Có bao nhiêu phần trăm năng lượng toả ra trong phản ứng trên được chuyển thành động năng của hạt ? Coi rằng hạt nhân Randon ban đầu đứng yên và khối lượng hạt nhân tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của nó. Giải : % WC = = 100% = .100% = 98,2% Ví dụ 5 :Pôlôni là một chất phóng xạ , có chu kì bán rã T = 138 ngày. Tính vận tốc của hạt , biết rằng mỗi hạt nhân Pôlôni khi phân rã toả ra một năng lượng E=2,60MeV. Giải : W + WX == 2,6 = = => W = 0,04952MeV=0,07928 .10-13J v = = 1,545.106m/s C. BÀI TẬP TRÁC NGHIỆM Câu 1 Khi nói về sự phóng xạ, phát biểu nào dưới đây là đúng? A. Sự phóng xạ phụ thuộc vào áp suất tác dụng lên bề mặt của khối chất phóng xạ. B. Chu kì phóng xạ của một chất phụ thuộc vào khối lượng của chất đó. C. Phóng xạ là phản ứng hạt nhân toả năng lượng. D. Sự phóng xạ phụ thuộc vào nhiệt độ của chất phóng xạ. Câu 2 Hệ thức giữa chu kì bán rã T, hằng số rã λ là: A. λ = C.T-1 (C là hằng số) B. T = C. T = D. T = ln2.λ Câu 3 Hằng số phóng xạ của rubidi là 0,00077 s-1. Chu kỳ bán rã của nó tính theo đơn vị phút nhận giá trị nào sau đây: A. 150 phút B. 15 phút C. 900 phút D. 600 phút Câu 4 Nếu N0, N lần lượt là số nguyên tử ban đầu, và số nguyên tử ở thời điểm t, λ là hằng số rã (hay hằng số phóng xạ) thì biểu thức của định luật phóng xạ là: A. N=N0e-λt B. N=N0eλ/t C. N=N0e1/λt D. N0 =Ne-λt Câu 5 Một nguồn phóng xạ có chu kì bán rã T và tại thời điểm ban đầu có 32N0 hạt nhân. Sau các khoảng thời gian T/2, 2T và 3T, số hạt nhân còn lại lần lượt bằng bao nhiêu? A. 16N0 , 8N0 , 4N0 B. 24N0 ,12N0 , 6N0 C. 16N0 , 8N0 , 4N0 D. 16N0 , 8N0 , 4N0 Câu 6 Giả sử sau 4 giờ (kể từ thời điểm ban đầu) số hạt nhân của mẫu chất đồng vị phóng xạ bị phân rã bằng 75% số hạt nhân ban đầu. Chu kỳ bán rã của chất phóng xạ đó bằng: A. 4 giờ B. 3 giờ C. 2 giờ D. 8 giờ Câu 7 Chu kỳ bán rã của là T. Sau thời gian T/2, lượng đồng vị phóng xạ ban đầu bị mất đi là 0,250 mg. Số hạt ban đầu là: A. 8,5.1022 B. 0,85.1020 C. 0,2.1020 D. 2.1022 Câu 8 Đồng vị phóng xạ có hằng số phóng xạ là 0,011179 s-1. Sau bao lâu số hạt phóng xạ bằng 1/10 số hạt ban đầu? A. 20,597s B. 205,96s C. 41,194s D. 411,93s Câu 9 Một ch
Tài liệu đính kèm:
- skkn_huong_dan_hoc_sinh_phan_loai_va_giai_mot_so_bai_toan_ph.doc