Tóm tắt lý thuyết và bài tập Vật lý hạt nhân

Tóm tắt lý thuyết và bài tập Vật lý hạt nhân là tài liệu tổng hợp kiến thức về chuyên đề vật lý hạt nhân, giúp các bạn ôn tập và củng cố kiến thức về nguyên tử, phản ứng hạt nhân, phóng xạ, phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch. Các bài tập có đáp án đi kèm, giúp các bạn luyện đề dễ dàng hơn. Mời các bạn cùng tham khảo.

• 600 câu trắc nghiệm lý thuyết môn vật lý lớp 12
• 153 câu hỏi dao động điều hòa
• Bài tập trắc nghiệm Vật lý hạt nhân

CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN

PHẦN 1: TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Bài 1: Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử - Độ hụt khối

I. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

1. Cấu hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp gọi là nuclon gồm:

• Proton: kí hiệu:

mp = 1,67262.10^-27 kg, điện tích: +e.

• Notron: kí hiệu: n = ¹₀n

mn = 1,67493.10^-27kg, không mang điện tích.

a. Kí hiệu hạt nhân: ^A_ZX

A = số nuctron: số khối

Z = số proton = điện tích hạt nhân: nguyên tử số

N = A - Z: số ntron

b. Bán kính hạt nhân nguyên tử:

R = 1,2.10^-15 A^1/3 (m)

2. Đồng vị:

Những nguyên tử đồng vị là những nguyên tử có cùng số prôtôn (Z), nhưng khác số nơtrôn (N) hay số nuclôn (A).

Ví dụ: Hidrô có ba đồng vị:

• đồng vị bền: trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị loại này.
• đồng vị phóng xạ (không bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo.

3. Đơn vị khối lượng nguyên tử:

• u: có giá trị bằng 1/12 khối lượng đồng vị cacbon ¹²₆C
• 1u = 1,66058.10^-27kg = 931,5 MeV/c²; 1 MeV = 1,6.10^-13J.

II. Độ hụt khối - Năng lượng liên kết của hạt nhân

1. Lực hạt nhân

• Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn, bán kính tương tác khoảng 10^-15m.
• Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân gọi là tương tác mạnh.

2. Độ hụt khối Δm của hạt nhân ^A_ZX.

Khối lượng hạt nhân m_hn luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó một lượng Δm.

Δm = [Z.m_p + (A - Z).m_N - m_hn].

3. Năng lượng liên kết W_lk của hạt nhân ^A_ZX.

Năng liên kêt Là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân (hay năng lượng thu vào để phá vỡ một hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt).

Khi đơn vị của: [W_lk] = J; [m_p] = [m_n] = [m_hn] = kg.

Thì: W_lk = [Z.m_p + N.m_n - m_hn].c² = Δm.c²

4. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân ^A_ZX.

• Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn W_lk/A.
• Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

§ 2. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

I. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

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

Có hai loại phản ứng hạt nhân

o Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác (phóng xạ)

o Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thành các hạt nhân khác.

Chú ý: Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân

Prôtôn, Nơtrôn, Heli , Electrôn, Pôzitrôn 

II. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

1. Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A)

A₁ + A₂ = A₃ + A₄

2. Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z)

Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄

3. Định luật bảo toàn động lượng: 

ΣP_t = ΣP_s

4. Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần

W_t = W_s

Chú ý:

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

W = mc² + 1/2mv²

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

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

- Liên hệ giữa động lượng và động năng

P² = 2mW_d hay W_d = P²/2m

III. NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

m₀ = m₁+m₂ và m = m₃ + m₄

- Trong trường hợp m (kg), W (J)

W = (m₀-m)c² = (m - m₀)c² (J)

- Trong trường hợp m (u) W(MeV)

W = (m₀-m)931,5 = (m - m₀)931,5

Nếu m₀ > m: W>0: phản ứng tỏa năng lượng

Nếu m₀ < m: W<0: phản ứng thu năng lượng

Bài 3. PHÓNG XẠ 

I. PHÓNG XẠ

Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành các hạt nhân khác.

(Còn tiếp)

Trên đây Tìm Đáp Án vừa giới thiệu tới các bạn Tóm tắt lý thuyết và bài tập Vật lý hạt nhân. Mong rằng qua đây các bạn có thể học tập tốt hơn môn Vật lý lớp 12 nhé. Mời các bạn cùng tham khảo thêm các môn Toán 12, Ngữ văn 12, Tiếng Anh 12, đề thi học kì 1 lớp 12, đề thi học kì 2 lớp 12...