Bài tập — Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân? A. Cấu trúc hạt nhân: $A = Z + N$ ; kiểm tra bảo toàn $A$ và $Z$ trong phương trình phản ứng. B. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. C. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Độ hụt khối $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ; $W_{lk} = \Delta m, c^2$ ; năng lượng liên kết riêng $\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}$ . C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. C. Bài tập về vật lí hạt nhân thường tập trung vào các công thức sau. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. C. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục. D. Độ hụt khối: $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ .

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Chất pôlôni ${}^{210}{84}\text{Po} $phóng xạ anpha thành hạt nhân$ {}^{206}{82}\text{Pb} $với chu kì bán rã$ T = 138 $ngày. Phương trình phản ứng là$ {}^{210}{84}\text{Po} \rightarrow {}^{206}{82}\text{Pb} + {}^{4}_{2}\text{He} $, thoả mãn bảo toàn$ A $($ 210 = 206 + 4 $) và bảo toàn$ Z $($ 84 = 82 + 2 $). Một mẫu có khối lượng ban đầu$ m_0 = 1,\text{g} $. Sau$ t = 276 $ngày, tức bằng$ 2T $, khối lượng pôlôni còn lại là$ m = 1 \times \left(\dfrac{1}{2}\right)^2 = 0{,}25,\text{g} $, khối lượng đã phân rã là$ 0{,}75,\text{g} $. Khối lượng chì tạo thành nhỏ hơn$ 0{,}75,\text{g}$ một chút do một phần khối lượng chuyển thành năng lượng của các hạt anpha.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Cần đổi đơn vị thời gian thống nhất với chu kì bán rã và chú ý phân biệt khối lượng hạt nhân với khối lượng nguyên tử khi số liệu cho theo khối lượng nguyên tử.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một sóng điện từ có tần số $75\ \text{MHz}$ truyền trong chân không. Tính bước sóng và chu kì của sóng đó.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Hai dây dẫn thẳng dài song song, mang dòng điện $I_1 = 5\ \text{A}$ và $I_2 = 5\ \text{A}$ cùng chiều, cách nhau $5\ \text{cm}$ . Tính lực tương tác từ tác dụng lên mỗi mét chiều dài của mỗi dây. Hai dây hút hay đẩy nhau?

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Hạt nhân $^{27}_{13}\text{Al}$ có bao nhiêu nơtron?

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-A, 2-B, 3-C, 4-D.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (A): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Cấu trúc hạt nhân: $A = Z + N$ ; kiểm tra bảo toàn $A$ và $Z$ trong phương trình phản ứng."
- Câu 2 (B): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Độ hụt khối $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ; $W_{lk} = \Delta m, c^2$ ; năng lượng liên kết riêng $\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}$ ."
- Câu 3 (C): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Bài tập về vật lí hạt nhân thường tập trung vào các công thức sau."
- Câu 4 (D): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Độ hụt khối: $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Bài tập về vật lí hạt nhân thường tập trung vào các công thức sau. Cấu trúc hạt nhân: số khối $A = Z + N$ , trong đó $Z$ là số prôtôn, $N$ là số nơtron.
- Tổng kết ghi nhớ: Cấu trúc hạt nhân: $A = Z + N$ ; kiểm tra bảo toàn $A$ và $Z$ trong phương trình phản ứng.; Độ hụt khối $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ; $W_{lk} = \Delta m, c^2$ ; năng lượng liên kết riêng $\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}$ .; Năng lượng phản ứng: $\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2$ ; $1u = 931{,}5,\text{MeV}/c^2$ .
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Chất pôlôni ${}^{210}{84}\text{Po} $phóng xạ anpha thành hạt nhân$ {}^{206}{82}\text{Pb} $với chu kì bán rã$ T = 138 $ngày. Phương trình phản ứng là$ {}^{210}{84}\text{Po} \rightarrow {}^{206}{82}\text{Pb} + {}^{4}_{2}\text{He} $, thoả mãn bảo toàn$ A $($ 210 = 206 + 4 $) và bảo toàn$ Z $($ 84 = 82 + 2 $). Một mẫu có khối lượng ban đầu$ m_0 = 1,\text{g} $. Sau$ t = 276 $ngày, tức bằng$ 2T $, khối lượng pôlôni còn lại là$ m = 1 \times \left(\dfrac{1}{2}\right)^2 = 0{,}25,\text{g} $, khối lượng đã phân rã là$ 0{,}75,\text{g} $. Khối lượng chì tạo thành nhỏ hơn$ 0{,}75,\text{g}$ một chút do một phần khối lượng chuyển thành năng lượng của các hạt anpha.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân (Cấu trúc hạt nhân: $A = Z + N$ ; kiểm tra bảo toàn $A$ và $Z$ trong phương trình phản ứng.; Độ hụt khối $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ; $W_{lk} = \Delta m, c^2$ ; năng lượng liên kết riêng $\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}$ .; Năng lượng phản ứng: $\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2$ ; $1u = 931{,}5,\text{MeV}/c^2$ .).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Cần đổi đơn vị thời gian thống nhất với chu kì bán rã và chú ý phân biệt khối lượng hạt nhân với khối lượng nguyên tử khi số liệu cho theo khối lượng nguyên tử.
Bài 4: $\lambda = \dfrac{3 \times 10^8}{75 \times 10^6} = 4\ \text{m}$ ; $T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{75 \times 10^6} \approx 1,33 \times 10^{-8}\ \text{s}$ .
Bài 5: $F = 2 \times 10^{-7}\dfrac{5 \times 5}{0,05} = 1 \times 10^{-4}\ \text{N}$ trên mỗi mét. Hai dây hút nhau (dòng điện cùng chiều).
Bài 6: Số nơtron $N = A - Z = 27 - 13 = 14$ .

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân? A. Cấu trúc hạt nhân:

A = Z + N

; kiểm tra bảo toàn

A

và

Z

trong phương trình phản ứng. B. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. C. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X

;

W_{lk} = \Delta m, c^2

; năng lượng liên kết riêng

\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}

. C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Chất pôlôni ${}^{210}{84}\text{Po} $phóng xạ anpha thành hạt nhân$ {}^{206}{82}\text{Pb} $với chu kì bán rã$ T = 138 $ngày. Phương trình phản ứng là$ {}^{210}{84}\text{Po} \rightarrow {}^{206}{82}\text{Pb} + {}^{4}_{2}\text{He} $, thoả mãn bảo toàn$ A $($ 210 = 206 + 4 $) và bảo toàn$ Z $($ 84 = 82 + 2 $). Một mẫu có khối lượng ban đầu$ m_0 = 1,\text{g} $. Sau$ t = 276 $ngày, tức bằng$ 2T $, khối lượng pôlôni còn lại là$ m = 1 \times \left(\dfrac{1}{2}\right)^2 = 0{,}25,\text{g} $, khối lượng đã phân rã là$ 0{,}75,\text{g} $. Khối lượng chì tạo thành nhỏ hơn$ 0{,}75,\text{g}$ một chút do một phần khối lượng chuyển thành năng lượng của các hạt anpha.

Cần đổi đơn vị thời gian thống nhất với chu kì bán rã và chú ý phân biệt khối lượng hạt nhân với khối lượng nguyên tử khi số liệu cho theo khối lượng nguyên tử.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một sóng điện từ có tần số

75\ \text{MHz}

truyền trong chân không. Tính bước sóng và chu kì của sóng đó.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Hai dây dẫn thẳng dài song song, mang dòng điện

I_1 = 5\ \text{A}

và

I_2 = 5\ \text{A}

cùng chiều, cách nhau

5\ \text{cm}

. Tính lực tương tác từ tác dụng lên mỗi mét chiều dài của mỗi dây. Hai dây hút hay đẩy nhau?

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Hạt nhân

^{27}_{13}\text{Al}

có bao nhiêu nơtron?

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-A, 2-B, 3-C, 4-D.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (A): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Cấu trúc hạt nhân: $A = Z + N$ ; kiểm tra bảo toàn $A$ và $Z$ trong phương trình phản ứng."
Câu 2 (B): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Độ hụt khối $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ; $W_{lk} = \Delta m, c^2$ ; năng lượng liên kết riêng $\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}$ ."
Câu 3 (C): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Bài tập về vật lí hạt nhân thường tập trung vào các công thức sau."
Câu 4 (D): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Độ hụt khối: $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Bài tập về vật lí hạt nhân thường tập trung vào các công thức sau. Cấu trúc hạt nhân: số khối $A = Z + N$ , trong đó $Z$ là số prôtôn, $N$ là số nơtron.
Tổng kết ghi nhớ: Cấu trúc hạt nhân: $A = Z + N$ ; kiểm tra bảo toàn $A$ và $Z$ trong phương trình phản ứng.; Độ hụt khối $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ; $W_{lk} = \Delta m, c^2$ ; năng lượng liên kết riêng $\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}$ .; Năng lượng phản ứng: $\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2$ ; $1u = 931{,}5,\text{MeV}/c^2$ .

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Chất pôlôni ${}^{210}{84}\text{Po} $phóng xạ anpha thành hạt nhân$ {}^{206}{82}\text{Pb} $với chu kì bán rã$ T = 138 $ngày. Phương trình phản ứng là$ {}^{210}{84}\text{Po} \rightarrow {}^{206}{82}\text{Pb} + {}^{4}_{2}\text{He} $, thoả mãn bảo toàn$ A $($ 210 = 206 + 4 $) và bảo toàn$ Z $($ 84 = 82 + 2 $). Một mẫu có khối lượng ban đầu$ m_0 = 1,\text{g} $. Sau$ t = 276 $ngày, tức bằng$ 2T $, khối lượng pôlôni còn lại là$ m = 1 \times \left(\dfrac{1}{2}\right)^2 = 0{,}25,\text{g} $, khối lượng đã phân rã là$ 0{,}75,\text{g} $. Khối lượng chì tạo thành nhỏ hơn$ 0{,}75,\text{g}$ một chút do một phần khối lượng chuyển thành năng lượng của các hạt anpha.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 25: Bài tập về vật lí hạt nhân (Cấu trúc hạt nhân: $A = Z + N$ ; kiểm tra bảo toàn $A$ và $Z$ trong phương trình phản ứng.; Độ hụt khối $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$ ; $W_{lk} = \Delta m, c^2$ ; năng lượng liên kết riêng $\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}$ .; Năng lượng phản ứng: $\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2$ ; $1u = 931{,}5,\text{MeV}/c^2$ .).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Cần đổi đơn vị thời gian thống nhất với chu kì bán rã và chú ý phân biệt khối lượng hạt nhân với khối lượng nguyên tử khi số liệu cho theo khối lượng nguyên tử.

Bài 4:

\lambda = \dfrac{3 \times 10^8}{75 \times 10^6} = 4\ \text{m}

;

T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{75 \times 10^6} \approx 1,33 \times 10^{-8}\ \text{s}

Bài 5:

F = 2 \times 10^{-7}\dfrac{5 \times 5}{0,05} = 1 \times 10^{-4}\ \text{N}

trên mỗi mét. Hai dây hút nhau (dòng điện cùng chiều).

Bài 6: Số nơtron

N = A - Z = 27 - 13 = 14