Ôn tập Vật lí 12 - Chuyên đề: Bài toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân

Nội dung tài liệu: Ôn tập Vật lí 12 - Chuyên đề: Bài toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân

1. BÀI TOÁN ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG VÀ BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG TOÀN PHẦN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. I. LÝ THUYẾT CƠ BẢN. 1. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: - Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi sự biến đổi của hạt nhân. AAAA1 2 3 4 AAAA1 2 3 4 XXXX hay ABCD ZZZZ11 2 2 3 3 4 4 ZZZZ1 2 3 4 - Các ĐLBT trong PƯHN: a. Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z): ZZZZ1 2 3 4 - 0 (không phải bảo toàn số proton vì có trường hợp tia β có -1 e b. Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A): AAAA1 2 3 4 (không bảo toàn số notron) c. Định luật bảo toàn động lượng: Pt Ps p1 p 2 p 3 p 4 d. Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: WWtr s Chú ý: - Năng lượng toàn phần của hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ và năng lượng thông thường (động năng): 2 2 W E0 K mc Động năng: K W E00 m m c - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần có thể viết: 2 2 2 2 Wđ1 + Wđ2 + m1.c + m2.c = Wđ3 + Wđ4 + m3.c + m4.c 2 => (m1 + m2 - m3 - m4) c = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - Wđ2 = Q tỏa /thu Năng lượng tỏa ra, thu vào trong PƯN: EmmcmmcKK()()WW()()22  AA   AA  tr s s tr s tr lks lk tr 1 1 2 2 3 3 4 4 P2 - Liên hệ giữa động lượng và động năng P2 22 mW mK hay KW d d 2m p 2K v= ; v2= m m II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN Bước 1: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối, viết phương trình phản ứng. Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng với trình tự: - Viết biểu thức vecto bảo toàn động lượng - Căn cứ vào các thông số về phương chiều chuyển động của mỗi hạt đầu bài cho, biểu diễn các vecto động lượng lên sơ đồ hình vẽ. - Từ hình vẽ, suy ra mối liên hệ hình học giữ các đại lượng, kết hợp hệ thức (*) để rút ra phương trình liên hệ giữa các động lượng hoặc động năng (1). Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần, ta được phương trình: K1 + K2 + (m1 + 2 2 m2).c = K3 + K4 + (m3 + m4).c (2). 1
2. Bước 4: Kết hợp giải hệ (1),(2) thiết lập ở trên ta được nghiệm của bài toán. Dạng 1: các hạt sinh ra chuyển động cùng phương. TH1: Các vec tơ ậv n tốc có mối liên hệ vCD a.v hoặc vCA b.v hoặc vAD b.v Thay trực tiếp vào định luật bảo toàn động lượng: mv2 m v m v m v để biểu diễn vCD , v theo vA và lưu ý: K ACDACD 2 2 mv 2mK . Biểu diễn KC và KD theo KA rồi thay vào công thức: EKKK CDA và từ đây sẽ giải quyết được 2 bài toán: − Cho KA tính ΔE − Cho ΔE tính KA TH2: Các hạt tham gia có động năng ban đầu không đáng kể Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho phản ứng: ABCD  (nếu bỏ qua bức xạ gama): mCD vCD m v mACD vACD m v m v mCCDD K m K VA=0 Chứng tỏ hai hạt sinh ra chuyển động theo hai hướng ngược nhau, có tốc độ và động năng tỉ lệ nghịch với khối lượng. mD KEC mmCD Mặt khác: KKEKE nên CDA m KE C D mmCD Dạng 2: Các hạt chuyển động theo hai phương vuông góc với nhau 2 p 2mK p 2mK mACD vACD m v m v 2 2 2 * Nếu vvCD thì mvAACCDDAACCDD mv mv mK mKmK 2 2 2 * Nếu vvCA thì mvDDCCAADDCCAA mv mv mKmKmK mvD D mvC C mvD D mvC C mvA A mvA A Sau đó, kết hợp với phương trình: EKKK. CDA Dạng 3: Các hạt chuyển động theo hai phương bất kì * Nếu CD vCD , v thì mKCC mK DD 2cos CDCC mK mK DD mK. AA * Nếu CA vCA ;v thì mKCC mK AA 2cos CACC mK mK AA mK DD 2
3. * Nếu v ;v thì mK mK 2cos mK mK mK AD AD DD AA ADDD AA CC Sau đó, kết hợp với EKKK CDA Dạng 4: Cho biết hai góc hợp phương chuyển động của các hạt, tìm tốc độ chuyển động của các hạt hoặc năng lương tỏa ra thu vào của PƯ mvD D mvC C 3 1 2 mvA A * Chiếu mCDA vCDA m v m v lên phương của hạt đạn: mC v C cos 1 m D v D cos 2 m A v A m vmv m v m KmK m K * Áp dụng định lí hàm số sin: AADD CC AADD CC sin 3 sin 2 sin 1 sin 3 sin 2 sin 1 III. BÀI TẬP VẬN DỤNG. Dạng 1: các hạt sinh ra chuyển động cùng phương. Câu 1: Bắn hạt α vào hạt nhân nitơ N14 đứng yên, xảy ra phản ứng tạo thành một hạt nhân oxi và một hạt proton. Biết rằng hai hạt sinh ra có véctơ vận tốc như nhau, phản ứng thu năng lượng 1,21 (MeV). Cho 2 2 khối lượng của các hạt nhân thỏa mãn: m0mα = 0,21(mo + mp) và mpmα = 0,012(mo + mp) . Động năng hạt α là A. 1,555 MeV. B. 1,656 MeV. C. 1,958 MeV. D. 2,559 MeV. Hướng dẫn 4 1417 1 2He 7 N  8 O 1 He; vv0P mv m v m0p v0 m v p  v 0 v 0 vm0P 1 mv K m v2 0 K 0,21K 02 0 0 2 mm0p 1 mm K m v2 K 0,012K P2 p p mm 0p Ta có: E K0P K K K 1,555 MeV Chọn A. 1,21 0,21W 0,012W 2 34 1 Câu 2: Phản ứng hạt nhân: 1H 1 H  2 He 0 n toả ra năng lượng 17,6 MeV. Giả sử ban đầu động năng 1 các hạt không đáng kể. Coi khối lượng xấp xỉ số khối. Động năng của 0 n là A. 10,56 MeV. B. 7,04 MeV. C. 14,08 MeV. D. 3,52 MeV. Hướng dẫn 22 0mv mvnnn mv mv n mK mK n n K 0,25K n E K Knn K 14,08 MeV Chọn C. 17 Câu 3: Hạt nhân hiđrô bắn phá hạt nhân Li7 đứng yên gây ra phản ứng: 13H Li 2.X . Biết tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng ít hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng là 17 MeV, hai hạt nhân X có cùng véctơ vận tốc và không sinh ra bức xạ γ. Cho biết khối lượng: mX = 3,97.mp. Động năng mỗi hạt X là 3
4. A. 18,2372 MeV. B. 13,6779 MeV. C. 1,225 MeV. D. 9,11865 MeV. Hướng dẫn. Vì tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng ít hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng là 17 MeV => ΔE=-17MeV 2.KX-Kp=-17MeV Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: 22 pppX 2 => pp=2pX pppX 4  2mpKp =4.2.mXKX Kp=4.3,97.KX => 2.KX-4.3,97.KX=-17 KX 1,225 MeV => chọn C. Dạng 2: Các hạt chuyển động theo hai phương vuông góc với nhau 9 Câu 1: Hạt nhân α có động năng 5,3 (MeV) bắn phá hạt nhân 4 Be đứng yên và gây ra phản ứng: 9 4 Be  n X . Hai hạt sinh ra có phương vectơ vận tốc vuông góc với nhau. Cho biết tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sau phản úng là 5,6791 MeV, khối lượng của các hạt: mα = 3,968mn; mx = 1 l,8965mn. Động năng của hạt X là A. 0,92 MeV. B. 0,95 MeV. C. 0,84 MeV. D. 0,75 MeV. Hướng dẫn Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p pnX p 2 2 2 Vì hai hạt sinh ra chuyển động vuông góc với nhau nên: pnX p p mn K n m X K X m K mN K n m X K X m K mn K n 11,8965m n K X 3,968m n .5,3 E Kn K X K 5,6791 K n K X 5,3 KX 0,92 MeV Chọn A. 9 Câu 2: (ĐH−2010) Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân 4 Be đang đứng yên. Phản úng tạo ra hạt nhân X và hạt α . Hạt α bay ra 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 các phản ứng này bằng A. 4,225 MeV. B. 1,145 MeV. C. 2,125 MeV. D. 3,125 MeV. Hướng dẫn 1 94 6 1H 4 Be  2 3 X. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: pHX p p 2 2 2 Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương của proton nên: p pHX p mHHXXX K m K m K 1.5,45 4.4 6.K KX 3,575 MeV Năng lượng phản ứng: E K KX K H K Be 4 3,575 5,45 0 2,125 MeV 0 Chọn C. 9 9 Câu 3: Hạt α có động 5,3MeV bắn vào hạt nhân 4 Be đứng yên gây ra phản ứng 4 Be n X . Hạt n chuyển động theo phương vuông góc với phương chuyển động của hạt α. Cho biết phản ứng tỏa ra một năng lượng 5,7 (MeV). Tính động năng của hạt nhân X. Coi khối lượng xấp xỉ bằng số khối. A. 18,3 MeV. B. 0,5MeV. C. 8,3 MeV. D. 2,5 MeV. Hướng dẫn: - Hoàn thiện phương trình phản ứng 9 4 1 12 4Be 2 0 n 6 X 4
5. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p pnX p 2 2 2 Hạt n bay ra theo phương vuông góc với phương của α nên: pnX p p mn K n m K m X K X 1.K n 4.5,3 12.K X Năng lượng phản ứng tỏa ra: E Kn K X K 5,7 MeV 12K X 4.5,3 K X 5,3 5,7 K X 2,5MeV=> Chọn D. Dạng 3: Các hạt chuyển động theo hai phương bất kì 9 Câu 1: Hạt α có động năng 5 MeV bắn vào một hạt nhân 4 Be đứng yên, gây ra phản ứng tạo thành một hạt C12 và một hạt nơtron. Hai hạt sinh ra có vectơ vận tốc hợp với nhau một góc 80°. Cho biết phản ứng tỏa ra một năng lượng 5,6 MeV. Coi khối lượng xấp xỉ bằng số khối. Động năng của hạt nhân C có thể bằng A. 7 MeV. B. 0,589 MeV. C. 8 MeV. D. 2,5 MeV. Hướng dẫn 4 912 1 Phương trình phản ứng: 2 4Be  6 C 0 n . Hai hạt sinh ra có vectơ vận tốc hợp với nhau một góc 80° nên: 0 mKC C mK n n 2cos80 mK C C mK n n mK kết hợp với EKKK Cn 12.K 1.K 2cos800 12.K 1.K 4.5 Ta được hệ: C n C n 5,6 KC K n 5 K n 10,6K C 0 11KCCCC 2cos80 12.K . 10,6 K 9,4 K 0,589 MeV Chọn B. 14 Câu 2: Bắn hạt α có động năng 4 (MeV) vào hạt nhân nitơ 7 N đứng yên, xẩy ra phản ứng hạt 14 17 nhân: 7 N  8 O p . Biết động năng của hạt prôtôn là 2,09 (MeV) và hạt prôtôn chuyển động theo hướng hợp với hướng chuyển động của hạt α một góc 60°. Coi khối lượng xấp xỉ bằng số khối. Xác định năng lượng của phản ứng tỏa ra hay thu vào. A. Phản ứng toả năng lượng 2,1 MeV. B. Phản ứng thu năng lượng 1,2 MeV. C. Phản ứng toà năng lượng 1,2 MeV. D. Phản ứng thu năng lượng 2,1 MeV. Hướng dẫn Hạt prôtôn chuyển động theo hướng hợp với hướng chuyển động của hạt a một góc 60° nên 0 mKP P mK 2cos60 mKmK P P mK O 0 1.2,09 4.4 1.2,09.4.4 17K00 K 0,72 MeV Năng lượng: E K0P K K 0,72 2,09 4 1,2 MeV Chọn B. 7 Câu 3: Dùng chùm proton bắn phá hạt nhân 3 Li đang đứng yên tạo ra 2 hạt nhân X giống nhau có cùng động năng là W nhưng bay theo hai hướng hợp với nhau một góc và không sinh ra tia gama. Biết tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng chuyển nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt tạo thành là 2W/3. Coi khối lượng hạt nhân đo bằng đon vị khối lượng nguyên tử gần bằng số khối của nó thì A. cos 7/8. . B. cos 7/8. C. cos 5/ 6 D. cos 5/ 6 . Hướng dẫn 4 1H 7 Li  X 4 X 1 32 2 4W E 2W W W E XPP 3 2 2 2 m vP m v X1 m v m v m v 2m v m v cos P X PP XX1 XX2 XX1XX2 5
6. 4W 5 m W 2m W 2m W cos 1. 2.4W 2.4W cos cos Chọn D. PPXXXX 36 7 Câu 4: (ĐH−2011): Bắn một prôtôn vào hạt nhân 3 Li đứng yên. Phản ứng tạo ra hai hạt nhân X giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo các phương ợh p với phương tới của prôtôn các góc bằng nhau là 60°. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của nó. Tỉ số giữa tốc độ của prôtôn và tốc độ của hạt nhân X là A. 4. B. 1/4. C. 2. D. 1/2. Hướng dẫn 1 74 4 1H 3 Li  2 X 2 X Áp dụng định luật báo toàn ộđ ng lượng: mPXX vP m v X1 m v X2 2 2 2 mvPP mv XX1 mv XX2 2mvmvcos XX1Xx2 vmPX 4 0 2 2cos 2 2cos120 4 Chọn A. vXP m 1 Câu 5: Người ta dùng hạt prôton bắn vào một hạt nhân bia đứng yên, để gây ra phản ứng tạo thành hai hạt giống nhau, bay ra với cùng động năng và theo các hướng lập với nhau một góc 120°. Biết số khối của hạt nhân bia lớn hơn 3. Phản ứng trên tỏa hay thu năng lượng? A. Không đủ dữ liệu để kết luận. B. Phản ứng trên là phản ứng thu năng lượng C. Phản ứng trên là phản ứng tỏa năng lượng. D. Phản ứng trên là phản ứng không tỏa năng lượng, không thu năng lượng. Hướng dẫn 1 2A 1A A 1p 2z 1 Y  z X z X Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: mPXX vP m v X1 m v X2 2 2 2 mvPP mv XX1 mv XX2 2mvmvcos XX1Xx2 0 mP 2mKPPXXXXXP 4mK 4mKcos120 K K mX Năng lượng của phản ứng: 2mP E  Ksau K truoc 2K X K P 1 K P 0 thu được năng lượng (vì 2A 1 3 hay A2 hay mX 2mPX m ) Chọn B 7 Câu 6: (Quốc gia – 2015) Bắn hạt proton có động năng 5,5 MeV vào hạt nhân 3 Li đang đứng yên, gây ra 7 phản ứng hạt nhân p+ 3 Li +→2 . Giả sử phản ứng không kèm theo phóng xạ , hai hạt có cùng động năng và bay theo hai hướng tạo với nhau góc 1600 . Coi khối lượng của mỗi hạt tính theo đơn vị u gần đúng bằng số khối của nó. Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là A. 14,6 MeV. B. 10,2 MeV. C. 17,3 MeV. D. 20,4 MeV Hướng dẫn giải ΔE=2Kα-Kp=2Kα-5,5 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: pp p 12 p 2 2 2 0 pp p 1 p 2 2 p 1 p 2 . c os160 6
7. 0 Kp 4 K 1 4 K 1 2 4 K 1 4 K 1 c os160 0 Kp 8 K 8 K . c os160 Kα=11,4MeV ΔE=2Kα-Kp=2.11,4-5,5=17,3MeV 14 Câu 7: (Quốc gia – 2018) Dùng hạt nhân có động năng 5,00 MeV bắn vào hạt nhân 7 N đứng yên gây 4 14 1 ra phản ứng: 2He 7 N X 1 H . Phản ứng này thu năng lượng 1,21 MeV và không kèm theo bức xạ gama. Lấy khối lượng của các hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng. Khi hạt nhân X bay ra theo hướng lệch với hướng chuyển động của hạt một góc lớn nhất thì động năng của hạt nhân X có giá trị gần nhất giá trị nào dưới đây? A. 0,62 MeV. B. 0,92 MeV. C. 0,82 MeV. D. 0,72 MeV. Hướng dẫn giải: 4 14 17 1 2He 7 N 8 X 1 H Gọi φlà góc bay ra giữa hạt α và X Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p pXH p => pHX p p 2 2 2 pHXX p p2 p p . c os p2 p 2 p 2 4 K 16 K K cos XHXH 2pp X 2 4.17.KK . X ΔE=KX+KH-KαKH=ΔE+Kα-KX=3,79 4.5 17KKK (3,79 ) 16,21 18 16,21 18 K => cos XXX X 2 4.17.5.KKKXXX 4 85 4 85 4 85 16,2118 KX 65 φmax  cosφmin KX 0,902 MeV 4 85KX 4 85 72 chọn B. 27 Câu 8: ( HSG Bắc Ninh 2021) Dùng hạt α có động năng 5,5 MeV bắn phá hạt nhân 13 Al đang đứng yên, 30 tạo ra hạt nhân 15 P và nơtron. Biết phản ứng thu vào 2,64 MeV năng lượng và không phát ra tia gama . Lấy khối lượng các hạt tính theo u bằng số khối. Hạt bay ra hợp với hướng chuyển động của hạt α một góc lớn nhất là A. 15,7o. B. 18,53o. C. 20,3o. D. 24,6o. Hướng dẫn: ΔE=Kp+Kn-Kα=> Kp+Kn=ΔE+Kα=2,86(MeV) Gọi φ là góc bay ra của P hợp với hướng chuyển động của hạt α. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: p pPn p 2 2 2 p pP p n 2 p n p P . c os  mKn n mK PPP mK 2 mKmKc P . os mP KP m K m n K n 30KKP 4.5,5 (2,86 P ) cos 2mP KPP m K 2 30.4.5,5. K 31KP 19,14 31 KP 19,14 31.19,14 cos 2 0,948 2 660.WPP 2 660. 2 660.K 4.660 0 φmax cosφmin=0,948=> φmax=18,53 7
8. Dạng 4: Cho biết hai góc hợp phương chuyển động của các hạt, tìm tốc độ chuyển động của các hạt hoặc năng lương tỏa ra thu vào của PƯ Câu 1: Một proton có khối lượng mp có tốc độ vP bắn vào hạt nhân bia đứng yên Li7. Phản ứng tạo ra 2 hạt X giống hệt nhau có khối lượng mX bay ra với vận tốc có độ lớn bằng nhau và hợp với nhau một góc 120°. Tốc độ của các hạt X là A. vXPPX 3m v / x . B. vXPPX m v / m 3 . v m v .m v 3m v / m C. XPPX . D. XPXP . Hướng dẫn mPXX vP m v X1 m v X2 chiếu lên hướng của vP 00mvPP mPPXXXXX v m v cos60 m v cos60 v Chọn C. mX 6 Câu 2: Hạt nơtron có động năng 2 (MeV) bắn vào hạt nhân 3 Li đứng yên. gây ra phản ứng hạt nhân tạo thành một hạt α và một hạt T. Các hạt α và T bay theo các hướng hợp với hướng tới của hạt nơtron những góc tương ứng bẳng 150 và 300. Bỏ qua bức xạ  . Phản ứng thu hay tỏa năng lượng? (cho tỷ số giữa các khối lượng hạt nhân bằng tỉ số giữa các số khối của chúng). A. 17,4 (MeV). B. 0,5 (MeV). C. −1,3 (MeV). D. −1,66 (MeV). Hướng dẫn 0 mvT T mv 135 150 300 mvn n m vm v m v m K m K m K n n T T n n T T sin 300 sin 45 0 sin14 0 sin 2 30 0 sin 2 45 0 sin 2 15 0 K 0,25 MeV E K KTn K 1,66 MeV KT 0,09 MeV 7 Câu 3: (CĐ – 2011) Bắn một phô tôn vào hạt nhân 3 Li đứng yên. Phản ứng ra hai hạt nhân X giống nhau bay ra với cùng tốc độ và theo các phương ợh p với phương của proton các góc bằng nhau là 600. Lấy khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của nó. Tỉ số giữa tốc độ của proton và tốc độ của hạt nhân X là A. 4. B. 0,25. C. 2. D. 0,25 Hướng dẫn mvx1 mvx2 x 3 x 600 600 mvp p 1 74 4 Phương trình phản ứng hạt nhân: 1H 3 Li  2 X 2 X vmPX Từ tam giác đều suy ra: mPPXX v m v 4 Chọn A. vmXP 7 Li Câu 4: Dùng chùm proton có động năng 1 (MeV) bắn phá hạt nhân 3 đang đứng yên tạo ra 2 hạt nhân X có bản chất giống nhau và không kèm theo bức xạ  . Biết hai hạt bay ra đối xứng với nhau qua phương chuyển động của hạt prôtôn và hợp với nhau một góc 170,5°. Coi khối lượng xấp xỉ bằng số khối. Cho biết phản ứng thu hay toà bao nhiêu năng lượng? A. tỏa 16,4 (MeV). B. thu 0,5 (MeV). C. thu 0,3 (MeV). D. tỏa 17,2 (MeV) Hướng dẫn 8
9. 0 mPXX vP m v X1 m v X2 Chiếu lên hướng của vP mPPXX v 2m v cos85,25 20 mPPXXX W 4m W cos 85,25 W 9,11 MeV E 2WXP W 17,22 MeV Chọn D 7 Câu 5: Cho prôtôn có động năng KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhân Liti:3 Li đứng yên. Sau phản ứng xuất hiện hai hạt X giống nhau, có cùng động năng và có phương chuyển động hợp với phương chuyển động của prôtôn góc φ như nhau. Cho biết mP = 1,0073u; 2 mLi = 7,0142u; mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c . Coi phản ứng không kèm theo phóng xạ gamma giá trị của góc φ là A. 39,450. B. 41,350 C. 78,90 D. 82,70 Hướng dẫn: 1 7 4 1p 3 Li2 2 X 0 mvT T 2 Năngmv lư ợng135 phản ứng tỏa ra: ΔE=[(mp+mLi)-2mX].c =17,23MeV. 2KX-Kp=17,23 MeV KX=9,74MeV 0 0 Từ hình15 vẽ ta có: 2P30Xcosφ=Pp 2 2 pmvpn n m p K p 0 cos 2 => cosφ=0,12=> φ=83,07 4.pXXX 4. m K => Chọn D. 14 Câu 6: (Đề THPT QG 2019) Dùng hạt α có động năng K bắn vào hạt 7 N đứng yên gây ra phản ứng 4 14 1 2He 7 N X 1 H phản ứng này thu năng lượng 1,21MeV và không kèm theo bức xạ gamma. Lấy khối 1 lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng. Hạt nhân X và hạt nhân 1 H bay ra theo các hướng hợp với hướng chuyển động của hạt α các góc lần lượt là 23° và 67°. Động năng của hạt nhân là A. 1,75MeV B. 0,775MeV C. 1,27MeV D. 3,89MeV Giải: 4He 14 N 17 X 1 H 2 7 8 1 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p pXH p ; pX pH 900 230 670 p m vm v m v m K m K m K HHXXHHXX sin 900 sin 23 0 sin 67 0 sin 2 90 0 sin 2 23 0 sin 2 67 0 K 1,6375.KH => Chọn B. KXH 0,3265.K Năng lượng phản ứng thu vào: ΔE=KX+KH-Kα=-1,21=> KH=3,89MeV 9
10. Câu 7: (ĐH - 2013) Dùng một hạt α có động năng 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 14 N đang đứng yên gây ra 14 1 17 phản ứng 7N 1 p 8 O . Hạt proton bay ra theo phương vuông góc với phương bay tới của hạt α. Cho khối lượng các hạt nhân mα =4,0015u; mp =l,0073u; mN14 =13,9992u; mO17 =16,9947W . Biết lu = 2 17 931,5MeV/c . Động năng của hạt 8 O là: A.6,145 MeV. B. 2,214 MeV C. 1,345 MeV D. 2,075 MeV. Hướng dẫn : 2 2 2 Biết vận tốc của prôtôn bắn ra có phương vuông góc với vận tốc hạt α: ppO p p mp K p m K m O K O l,0073Kp+4,0015.7,7=16,9947.KO 2 Năng lượng phản ửng tỏa ra: ΔE=(mα+mN-mp-mO).c =-1,2103(MeV) 16,9947KX 30,81155 ΔE=Kp+KO-Kα= +KO-7,7==-1,2103(MeV) 1,0073  KO=2,075MeV 9 Câu 8: Hạt α có động năng 5 MeV bắn vào một hạt nhân 4Be đứng yên, gây ra phản ứng tạo thành một hạt C12 và một hạt nơtron. Hạt C bay theo hướng hợp với hướng chuyển động của hạt α một góc 30°, còn 0 mvT T mv 135 hạt n bay theo hướng hợp với hướng chuyển động của hạt α một góc 70°. Coi khối lượng xấp xỉ bằng số khối. Độ15ng0 năng hạt 30C0 và hạt n lần lượt là mvn A. 4,8 MeV vàn 2,5 MeV. B. 1,5 MeV và 5,2 MeV. C. 5,2 MeV và 1,5 MeV. D. 2,5 MeV và 4,8 MeV. Hướng dẫn 4 9 1 12 2 4N 0 n 6 C Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p pnC p pC pn 800 300 700 m vm v m v m K m K m K n n CCCC n n sin800 sin 30 0 sin 70 0 sin 2 80 0 sin 2 30 0 sin 2 70 0 K 1,5 MeV => Chọn B. Kn 5,2 MeV p 10