Với giải Tìm hiểu thêm trang 92 Vật lí 12 Cánh diều chi tiết trong Bài 1: Cấu trúc hạt nhân giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Vật lí 12 Bài 1: Cấu trúc hạt nhân

Tìm hiểu thêm trang 92 Vật Lí 12: Nhiều thí nghiệm chứng tỏ rằng hạt nhân (được giả thiết là hình cầu) có bán kính R được cho bởi công thức: $R=R_0{A}^{1/3}$ (1.1)

Với A là số khối của hạt nhân và R₀ = 1,2.10^-15 m.

Do đó, thể tích của hạt nhân được tính theo công thức: $V=\frac{4}{3}\pi R^3=\frac{4}{3}\pi R_0^{3}A$ (1.2)

Công thức (1.2) cho thấy, thể tích hạt nhân tỉ lệ thuận với số khối A.

Biết rằng, khối lượng của mỗi hạt nhân tính theo đơn vị amu xấp xỉ số khối A của nó.

Hãy tính khối lượng riêng của hạt nhân để chứng tỏ rằng hầu hết các hạt nhân đều có khối lượng riêng giống nhau.

So sánh khối lượng riêng của hạt nhân với khối lượng riêng của vàng (1,93.10⁴ kg/m³).

Lời giải:

- Ví dụ ${}_3{}^{7}Li$:

Khối lượng của hạt nhân ${}_3{}^{7}Li$ là $m_{Li}=7amu=7.1,{66054.10}^{-27}=1,{16.10}^{-26}kg$

Thể tích của hạt nhân ${}_3{}^{7}Li$ là $V=\frac{4}{3}\pi R^3=\frac{4}{3}\pi R_0^{3}A=\frac{4}{3}\pi .{\left(1,{2.10}^{-15}\right)}^3.7=5,{067.10}^{-44}\left(m^3\right)$

Khối lượng riêng của hạt nhân ${}_3{}^{7}Li$  là $D=\frac{m}{V}=\frac{1,{16.10}^{-26}}{5,{067.10}^{-44}}=2,{29.10}^{17}kg/m^3$

- Ví dụ ${}_{79}{}^{198}Au$ :

Khối lượng của hạt nhân ${}_{79}{}^{198}Au$  là $m_{Au}=198amu=198.1,{66054.10}^{-27}=3,{29.10}^{-25}kg$

Thể tích của hạt nhân ${}_{79}{}^{198}Au$ là $V=\frac{4}{3}\pi R^3=\frac{4}{3}\pi R_0^{3}A=\frac{4}{3}\pi .{\left(1,{2.10}^{-15}\right)}^3.198=1,{433.10}^{-42}\left(m^3\right)$

Khối lượng riêng của hạt nhân ${}_{79}{}^{198}Au$ là $D=\frac{m}{V}=\frac{3,{29.10}^{-25}}{1,{433.10}^{-42}}=2,{29.10}^{17}kg/m^3$

$\Rightarrow$Như vậy hầu hết các hạt nhân đều có khối lượng riêng giống nhau và đều bằng

$D=\frac{m}{V}=\frac{A.1,{66054.10}^{-27}}{\frac{4}{3}.\pi .R_0^3.A}=\frac{1,{66054.10}^{-27}}{\frac{4}{3}.\pi .{(1,{2.10}^{-15})}^3}=2,{29.10}^{17}kg/m^3$

- So sánh: khối lượng riêng của hạt nhân lớn hơn rất nhiều khối lượng riêng của vàng (1,93.10⁴ kg/m³).

Lý thuyết Cấu trúc hạt nhân

1. Cấu tạo hạt nhân

Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là proton và neutron, hai loại hạt này được gọi chung là nucleon.

Hạt nhân cấu tạo gồm A nucleon, trong đó có Z proton và N = A - Z neutron.

Các hạt nhân đồng vị có cùng số proton Z nhưng khác số neutron N

Ví dụ: Hydrogen có ba đồng vị: hydrogen thường ${}_1^{1}H$; hydrogen nặng ${}_1^{2}H$ còn gọi là deuterium (${}_1^{2}D$); hydrogen siêu nặng ${}_1^{3}H$ còn gọi là tritium (${}_1^{3}T$).

2. Kích thước và khối lượng hạt nhân

Đơn vị khối lượng nguyên tử được kí hiệu là amu (viết tắt là u):

$1\text{\hspace{0.17em}amu}=1,66054\cdot {10}^{-27}\text{kg}=931,5\text{MeV}/{\text{c}}^2$

Công thức gần đúng tính bán kính của hạt nhân:

$R=\left(1,2\cdot {10}^{-15}\text{m}\right)\cdot A^{1/3}$