Bài tập ôn tập Vật Lí 12 Kết nối tri thức Chương 4 (có đúng sai, trả lời ngắn)

1. Kiến thức trọng tâm

Chương 4 (Bài 21–25) trình bày về vật lí hạt nhân. Hạt nhân gồm prôtôn và nơtron (gọi chung là nuclôn), kí hiệu ${}^{A}{Z}X$, trong đó$Z$là số prôtôn,$A = Z + N$là số khối,$N$là số nơtron. Đồng vị là các hạt nhân có cùng$Z$nhưng khác$N$. Độ hụt khối:$\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$. Năng lượng liên kết:$W{lk} = \Delta m, c^2$; năng lượng liên kết riêng$\varepsilon = \dfrac{W_{lk}}{A}$càng lớn thì hạt nhân càng bền vững. Đơn vị khối lượng nguyên tử:$1u = 931{,}5,\text{MeV}/c^2$.

Phản ứng hạt nhân tuân theo bảo toàn số khối $A$, bảo toàn điện tích $Z$, bảo toàn động lượng và năng lượng. Năng lượng phản ứng: $\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2$; phản ứng toả năng lượng khi m_{\text{trước}} > m_{\text{sau}}. Phân hạch là hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn; nhiệt hạch là hai hạt nhân nhẹ kết hợp thành hạt nhân nặng hơn. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân không bền tự phân rã, phát ra tia $\alpha$, $\beta$, $\gamma$. Định luật phóng xạ: $N = N_0\left(\dfrac{1}{2}\right)^{t/T}$; chu kì bán rã $T = \dfrac{\ln 2}{\lambda}$; độ phóng xạ $H = \lambda N$, đơn vị becơren (Bq).

2. Ví dụ minh họa

Một mẫu chất phóng xạ có chu kì bán rã $T = 12$ giờ, khối lượng ban đầu $m_0 = 8,\text{g}$. Sau $t = 36$ giờ, tức bằng $3T$, khối lượng còn lại là $m = 8 \times \left(\dfrac{1}{2}\right)^3 = 1,\text{g}$; khối lượng đã phân rã là $7,\text{g}$. Độ phóng xạ của mẫu lúc đầu $H_0$ sẽ giảm còn $H = \dfrac{H_0}{8}$ sau $36$ giờ. Các câu hỏi đúng sai thường kiểm tra định nghĩa đồng vị, quy tắc bảo toàn trong phản ứng hạt nhân và tính chất các tia phóng xạ; câu trả lời ngắn thường yêu cầu tính khối lượng còn lại, số hạt nhân còn lại hoặc năng lượng toả ra của một phản ứng.

3. Ghi nhớ

• Cấu trúc hạt nhân: ${}^{A}_{Z}X$, $A = Z + N$; đồng vị: cùng $Z$, khác $N$.
• Độ hụt khối $\Delta m = Zm_p + Nm_n - m_X$; $W_{lk} = \Delta m, c^2$; $1u = 931{,}5,\text{MeV}/c^2$.
• Phản ứng hạt nhân: bảo toàn $A$, $Z$, động lượng, năng lượng; $\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2$.
• Phóng xạ: $N = N_0\left(\dfrac{1}{2}\right)^{t/T}$; sau mỗi chu kì bán rã, lượng chất còn lại giảm một nửa.
• Phân hạch: hạt nhân nặng vỡ ra; nhiệt hạch: hạt nhân nhẹ kết hợp lại.