90 bài tập về phản ứng hạt nhân (có đáp án năm 2023) - Vật lí 12

Kiến thức cơ bản

1. Định nghĩa và đặc tính:   

- Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi sự biến đổi của hạt nhân.

${}_{Z_1}{}^{A_1}X_1+{}_{Z_2}{}^{A_2}X_2\to {}_{Z_3}{}^{A_3}X_3+{}_{Z_4}{}^{A_4}X_4$   hay   ${}_{Z_1}{}^{A_1}A+{}_{Z_2}{}^{A_2}B\to {}_{Z_3}{}^{A_3}C+{}_{Z_4}{}^{A_4}D$

- Có hai loại phản ứng hạt nhân: 

   + Phản ứng hạt nhân tự phát: quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác. Ví dụ: quá trình phóng xạ.

   + Phản ứng hạt nhân kích thích: quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác. Ví dụ: phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch.

   Chú ý: Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân: ${}_1{}^{1}p={}_1{}^{1}H; {}_0{}^{1}n; {}_2{}^{4}He=\alpha ; {\beta }^{-}={}_{-1}{}^{0}e; {\beta }^{+}={}_{+1}{}^{0}e$

2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:

     a. Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A):    $A_1+A_2=A_3+A_4$

     b. Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z): $Z_1+Z_2=Z_3+Z_4$

     c. Định luật bảo toàn động lượng: $\sum {\overrightarrow{P}}_t=\sum \overrightarrow{P}s\iff {\overrightarrow{p}}_1+{\overrightarrow{p}}_2={\overrightarrow{p}}_3+{\overrightarrow{p}}_4$

     d. Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: ${\text{W}}_{tr}={\text{W}}_s$

Chú ý:

   - Năng lượng toàn phần của hạt nhân: gồm năng lượng nghỉ và năng lượng thông thường (động năng): $\boxed{\text{W}=E_0+K=m{c}^2}\Rightarrow$ Động năng: $\boxed{K=\text{W}-E_0=\left(m-m_0\right)c^2}$

   - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần có thể viết:

          Wđ₁ + Wđ₂ + m₁.c² + m₂.c² = Wđ₃ + Wđ₄ + m₃.c² + m₄.c² 

          => (m₁ + m₂ - m₃ - m₄₎ c² = Wđ₃ + Wđ₄   - Wđ₁ - Wđ_{2  =} Q _{tỏa /thu}

   - Liên hệ giữa động lượng và động năng $P^2=2m{W}_d=2mK$ hay  $K=W_d=\frac{P^2}{2m}$                     

3. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân:

   + Khối lượng trước và sau phản ứng: m_tr = m₁+m₂ và m_s = m₃ + m₄

   + Năng lượng W:

   - Trong trường hợp : $\boxed{W=(m_{tr}-m_s)c^2=(\Delta m_s-\Delta m_{tr})c^2={\text{W}}_{l{k}_s}-{\text{W}}_{l{k}_{tr}}=K_s-K_{tr}}$  (J)

  - Trong trường hợp : (MeV) $\boxed{W=(m_0-m)931,5=(\Delta m-\Delta m_0)931,5={\text{W}}_{l{k}_s}-{\text{W}}_{l{k}_{tr}}=K_s-K_{tr}}$

              Nếu m_tr > m_s: : phản ứng tỏa năng lượng;

              Nếu m_tr < m_s: : phản ứng thu năng lượng.

Các dạng bài tập về phản ứng hạt nhân

Dạng 1: Bài toán liên quan đến năng lượng phản ứng hạt nhân tỏa, thu

1. Năng lượng phản ứng hạt nhân

2. Năng lượng hạt nhân

3. Phô tôn tham gia phản ứng

Dạng 2: Bài toán liên quan đến năng lượng phản ứng hạt nhân kích thích

1. Tổng động năng của các hạt sau phản ứng

2. Tỉ số động năng

3. Quan hệ véc tơ vận tốc

4. Phương chuyển động của các hạt

Bài tập tự luyện có hướng dẫn