Giáo án vật lý 12 - Bài tập về phóng xạ và phản ứng hạt nhân

BÀI TẬP VỀ PHÓNG XẠ VÀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I.MỤC TIÊU: 1. Hệ thống kiến thức và phương pháp giải Bài tập về PHÓNG xạ v phản ứng hạt NHÂN. 2. Rèn luyện kĩ năng phân tích bài toán dựa vào đề ra, các hiện tượng vật lí và các định luật bảo toàn (bảo toàn điện tích, bảo toàn số khối…) để giải các bài toán về phóng xạ và phản ứng hạt nhân. II.CHUẨN BỊ: 1. Phương pháp giải bài tập 2. Lựa chọn bài tập đặc trưng 3. Cc phiếu học tập III.GỢI Ý PHƯƠNG PHÁP: Tiết 1. 1) Bài toán về phương trình phản ứng hạt NHÂN, thực chất l Bài tốn p dụng cc định luật bảo toàn (bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối) để xác định khối lượng, hoặc số hạt nhân đ phn r, hoặc chưa phân r tại một thời điểm nào đó; thông qua phương trình phản ứng hạt NHÂN. Để giải được các bài toán như vậy, sự cần thiết đầu tiên là hoàn thiện phương trình phản ứng hạt NHÂN, trn cơ sở các điều kiện của đề ra và các định luật bảo toàn. + Giáo viên lưu ý học sinh khi giải cc Bài tập về PHÓNG xạ v phản ứng hạt NHÂN cần lưu ý một số điểm sau: Các kiến thức cần để giải nhanh các bài toán này là: + Phương trình phản ứng hạt NHÂN: + Định luật bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 + Bảo tồn nuclơn (số A): A1+ A2 = A3 + A4 + Từ cơng thức số mol: n = A m Nn M N    số hạt NHÂN N = n.NA + Số hạt NHÂN phn r trong thời gian t1 t2 l: N = N1 - N2 = No(et1 - et2) nếu t1 = 0  N = No(1 - et2). 2) Phóng xạ là hiện tượng Bàiến đổi hạt nhân, tự phát, ngẫu nhiên. Số hạt nhân phân r của một nguồn giảm theo hm số mũ: 0 0 2 t t T tN N e N   (trong đó  là hằng số phóng xạ). Hoạt độ phóng xạ có giá trị bằng số hạt nhân phân r trong 1s. 0 0 2 t t TH N H e H    (với Ho = No). Bài toán về độ phóng xạ thực chất là bài toán áp dụng công thức trên, cùng với một số cống thức liên quan; để xác định các đai lượng trong công thức như: số hạt N tại một thời điểm t, hoặc độ phóng xạ H và chu kì bn r T… Muốn giải nhanh Bài tốn loại ny, ngồi việc cần nắm vững cc cơng thức của định luật phóng xạ, cịn cần nắm thm: + Khi cĩ cn bằng PHÓNG xạ: H1 = H2  1N1 = 2N2 + Chu kì bn r: T1/2 = ln2 = 0,693 (sau một chu kì bn r T số hạt NHÂN PHÓNG xạ cịn lại 1/2 số ban đầu No)  T = 0,693/ Cc dạng PHÓNG xạ chính (quy luật dịch chuyển PHÓNG xạ) IV. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1) Kiểm tra Bài cũ: Viết các phương trình mơ tả phản ứng hạt NHÂN tổng qut p dụng cc định luật bảo toàn diện tích và bảo toàn số khối cho phản ứng đó: 2) Bài mới: Hoạt động 1: Cc Bài tập trắc nghiệm: Tổ chức cho HS trả lờỉ các bài tập trắc nghiệm một số bài chọn câu đúng từ các công thức đ được tóm tắt ở phạm đầu, các bài tập trắc nghiệm cho các tổ phải được đổi vị trí các đại lượng mà GV đ chuẩn bị. HS trong từng tồ trao đổi để trả lời theo yêu cầu của từng bài rồi nộp lại cho GV. Có thể yêu cầu đại diện của từng tổ trình by phương án chọn của tổ mình cĩ giải thích. GV cng cả lớp nhận xt v cho điểm từng tổ. Hoạt động 2. Cc dạng tốn cụ thể: GV có thể dùng các bài toán VD trong SGK để hướng dẫn cho cả lớp cùng làm. Trong khi đó mọi 2 HS lên bảng giải dưới sự hướng dẫn của GV. Hoạt động của GV Hoạt động của HS 1. Bài tập về phương trình phản ứng hạt NHÂN: + GV đưa ra các bước giải bài toán về phương trình phản ứng. - Viết phương trình phản ứng p dụng cc định luật bảo toàn. - Tính toán các đại lượng + Học sinh linh hội kiến thức v ghi chp vo vở. + Trả lời cc Câu hỏi của GV + Phương trình phản ứng hạt NHÂN: A1 A2 A3 A4 1 2 3 4Z Z Z ZX Y C D   - Trả lời. + Phương trình tổng qut? + Định luật bảo toàn điện tích? + Bảo tồn nuclơn (số A). + Gio vin Yêu cầu học sinh p dụng giải Bài tốn: - Hạt NHÂN Pơlơni  21084 Po PHÓNG xạ ra hạt  v Bàiến tHÀNH hạt NHÂN chì bền (Pb). a) Viết phương trình diễn tả qu trình PHÓNG xạ. b) Ban đầu mẫu Pôlôni nguyên chất. Bàiết chu kì bn r của pôlôni là 138,38 ngày. Lấy ln2 = 0,693; ln1,71 = 0,536. Để tỉ lệ giữa + Định luật bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 + Bảo tồn nuclơn (số A): A1+ A2 = A3 + A4 a) Phương trình PHÓNG xạ của pơlơni được viết dưới dạng: 210 4 A 84 2 ZPo He Pb  áp dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích ta có: A = 210 - 4 = 206 v Z = 84 - 2 = 82 210 4 206 84 2 82Po He Pb  b) Gọi No là số hạt nhân pôlôni ban đầu (t = 0) N là số hạt nhân pôlôni ở thời điểm t. Số hạt nhân pôlôni bị phân ra bằng số hạt nhân chì được tạo khối lượng chì v khối lượng pôlôni cịn lại trong mẫu l n = 0,7, xc định thời gian phân r của mẫu pơlơni ny. - Yêu cầu HS nghiên cứu bài tập 1 và 2 SGK để củng cố cách giải. - GV tổng kết lại cách giải bài toán phương trình phản ứng hạt NHÂN. thành:  0 1 1 1 1 (1) t t t t N N e N e N e e                  Mặt khác, xét về mặt khối lượng ta có: . . (2) A A N N PbPb Pb N Po N Po Po Po Pb Am N A m A N A AN n N A        từ (1) v (2): 1 1 ln 1 ln1,71 Po t Pb Po Pb An e A At n A                = 0,536  t = 0,536/ = 0 536.T/ln2= 107 ngy. Tiết 2. 2. Bài tốn về PHÓNG xạ hạt NHÂN + Giáo viên đưa ra phương pháp và lưu ý cĩ 4 dạng PHÓNG xạ chính v đặt các câu hỏi cho 4 dạng phóng xạ đó: + Mơ tả phản ứng PHÓNG xạ ? + Mơ tả phản ứng PHÓNG xạ -? + Mơ tả phản ứng PHÓNG xạ +? + Mơ tả phản ứng PHÓNG xạ ? Yêu cầu học sinh giải Bài tập thí dụ: + Muối PHÓNG xạ ClNa, trong đó thay cho + Học sinh lĩnh hội và ghi chép vào vở các vấn đề về phương pháp. + PHÓNG xạ  (hạt NHÂN con li 2 ơ trong bảng tuần hồn so với hạt NHÂN mẹ): A A-4 4 2 2Z ZX Y He  + PHÓNG xạ - (hạt NHÂN con tiến 1 ơ so với hạt NHÂN mẹ): 0A A 0 01 1Z ZX Y e v      % + PHÓNG xạ + (hạt NHÂN con li 1 ơ so với hạt NHÂN mẹ): 0A A 0 01 1Z ZX Y e v      % + PHÓNG xạ : Sự pht tia  thường xảy ra sau phản ứng hạt nhân tự pht hoặc kích thích: A * A Z ZX X   + Học sinh xác định hướng giải và tiến hành giải. a) Độ phóng xạ ban đầu Ho 1mol NaCl = 23 + 35,5 = 58,5g chứa NA đồng vị thông thường không phóng xạ là đồng vị PHÓNG xạ Na24 cĩ chu kì bn r T = 15h. Cĩ một lượng 10g muối ClNa chứa 10-6 tỉ lệ muối PHÓNG xạ. Cho Bàiết Cl = 35,5: a. Xác định độ phóng xạ ban đầu Ho b. Xác định độ phóng xạ H sau 35h. - Yêu cầu học sinh nghiên cứu bài tập 1 và 2 sách giáo khoa để củng cố cch giải. - Giáo viên tổng kết lại cách giải bài toán phương trình phản ứng hạt NHÂN. NGUYÊN tử Na 10g NaCl chứa 23 236,022.10 1,029.10 5,85  NGUYÊN tử Na Ho =  No = 1,029.1017. 100,693 132.10 Bq T  b) Sau 35 giờ độ phóng xạ là: H = Hoe-t = 132.1010.0,198 = 6,1.1010Bq. + Học sinh lỉnh hội v ghi chp vo vở các vấn đề về phương pháp. 3) Củng cố - Hướng dẫn về nhà: - Giáo viên nhấn mạnh các phương pháp giải các dạng bài toán và hướng dẫn cách áp dụng. - Chữa cc Bài tập vo vở. - Lm thm cc Bài tập trắc nghiệm SBT. - Bài tập định lượng: Giải thêm một số đề thi đại học về phản ứng hạt nhân và phóng xạ hạt nhân. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: