Với giải sách bài tập Vật Lí 12 Bài 15: Năng lượng liên kết hạt nhân sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Sách bài tập Vật Lí 12 Bài 15: Năng lượng liên kết hạt nhân

A. Trăc nghiệm

Câu 15.1 (B) trang 65 Sách bài tập Vật Lí 12: Chọn cụm từ phù hợp để hoàn thành nhận định sau: “Khối lượng của một hạt nhân bất kì ... tổng khối lượng của các nucleon riêng lẻ cấu tạo thành hạt nhân đó”.

A. luôn lớn hơn.           

B. luôn bằng.

C. luôn nhỏ hơn.

D. có lúc lớn hơn, có lúc nhỏ hơn.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

“Khối lượng của một hạt nhân bất kì luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nucleon riêng lẻ cấu tạo thành hạt nhân đó”.

Câu 15.2 (B) trang 65 Sách bài tập Vật Lí 12: Độ hụt khối của một hạt nhân ${}_{\mathrm{Z}}^{\mathrm{A}}\mathrm{X}$

A. là đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.

B. được xác định bằng biểu thức $\mathrm{\Delta m}=\left[{\mathrm{Zm}}_{\text{p}}+(\mathrm{A}-\mathrm{Z}){\mathrm{m}}_{\text{n}}\right]-{\mathrm{m}}_{\text{x}}.$

C. càng lớn khi số khối của hạt nhân càng lớn.

D. là đại lượng đặc trưng cho mức độ phổ biến của hạt nhân.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Độ hụt khối của một hạt nhân ${}_{\mathrm{Z}}^{\mathrm{A}}\mathrm{X}$ được xác định bằng biểu thức $\mathrm{\Delta m}=\left[{\mathrm{Zm}}_{\text{p}}+(\mathrm{A}-\mathrm{Z}){\mathrm{m}}_{\text{n}}\right]-{\mathrm{m}}_{\text{x}}.$

Câu 15.3 (B) trang 65 Sách bài tập Vật Lí 12: Chỉ ra phát biểu sai.

A. Hệ thức Einstein về mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng là E = mc².

B. Khối lượng nghỉ là khối lượng của một vật khi ở trạng thái nghỉ.

C. Khối lượng của một nguyên tử có giá trị gần bằng khối lượng của hạt nhân nguyên tử đó.

D. Một hạt nhân có số khối A thì khối lượng của nó luôn lớn hơn A (amu).

Lời giải:

Đáp án đúng là D

D – sai vì hạt nhân có độ hụt khối.

Câu 15.4 (B) trang 65 Sách bài tập Vật Lí 12: Nhận định nào sau đây sai khi nói về lực hạt nhân?

A. Lực hạt nhân có bản chất là lực hấp dẫn vì nó giúp kết nối các nucleon lại với nhau.

B. Lực hạt nhân có bản chất là lực tương tác mạnh.

C. Lực hạt nhân có cường độ lớn hơn nhiều lần so với cường độ của lực tĩnh điện.

D. Lực hạt nhân có phạm vi tác dụng trong bán kính hạt nhân.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Câu 15.5 (H) trang 66 Sách bài tập Vật Lí 12: Đồ thị nào dưới đây mô tả gần đúng mối liên hệ giữa năng lượng liên kết riêng (E_lkr) với số nucleon (A)?

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Năng lượng liên kết riêng tỉ lệ nghịch với số khối.

Câu 15.6 (H) trang 66 Sách bài tập Vật Lí 12: Các hạt nhân ${}_6^{12}\text{C}{,}_8^{16}\text{O}{,}_2^4\text{He}$ có năng lượng liên kết lần lượt là $92,16\text{MeV};127,6\text{MeV};$$28,3\text{MeV}.$ Thứ tự giảm dần về mức độ bền vững của hạt nhân là:

A. ${}_2^4\text{He}{,}_8^{16}\text{O}{,}_6^{12}\text{C}.$                                   

B. ${}_8^{16}\text{O}{,}_6^{12}\text{C}{,}_2^4\text{He}.$

C. ${}_6^{12}\text{C}{,}_2^4\text{He}{,}_8^{16}\text{O}.$                                      

D. ${}_2^4\text{He}{,}_6^{12}\text{C}{,}_8^{16}\text{O}.$

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Từ năng lượng liên kết, ta tính được năng lượng liên kết riêng. Vì năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân nên thứ tự giảm dần về năng lượng liên kết riêng cũng chính là thứ tự giảm dần về mức độ bền vững của hạt nhân.

Câu 15.7 (H) trang 66 Sách bài tập Vật Lí 12: Cho khối lượng của proton, neutron, hạt nhân ${}_{20}^{42}\text{Ca}$, hạt nhân ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ lần lượt là ${\mathrm{m}}_{\text{p}}=1,007276\text{amu},{\mathrm{m}}_{\text{n}}=1,008665\text{amu},$ ${\mathrm{m}}_{\text{Ca42 }}=41,958622\text{amu,}$ ${\mathrm{m}}_{\text{Ca43 }}=42,958770\text{amu}.$Trong mỗi phát biểu sau, em hãy chọn đúng hoặc sai.

a) ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ và ${}_{20}^{42}\text{Ca}$ đều là đồng vị của ${}_{20}^{40}\text{Ca}.$

b) Độ hụt khối của ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ lớn hơn độ hụt khối của ${}_{20}^{42}\text{Ca}$

c) Năng lượng liên kết của ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ lớn hơn năng lượng liên kết của ${}_{20}^{42}\text{Ca}$ một lượng $9,73\text{MeV}.$

d) Hạt nhân ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ kém bền vững hơn hạt nhân ${}_{20}^{42}\text{Ca}$

Lời giải:

a) Đúng; các đồng vị có cùng số proton.

b) Đúng;

Độ hụt khối của ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ là:

$\mathrm{\Delta }{\mathrm{m}}_{\mathrm{C}\mathrm{a}43}=20.1,007276+23.1,008665-42,958770=0,386\mathrm{a}\mathrm{m}\mathrm{u}$

Độ hụt khối của ${}_{20}^{42}\text{Ca}$ là:

$\mathrm{\Delta }{\mathrm{m}}_{\mathrm{C}\mathrm{a}42}=20.1,007276+22.1,008665-41,958622=0,378\mathrm{a}\mathrm{m}\mathrm{u}$

c) Sai;

Năng lượng liên kết của ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ là:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}}\left({}_{20}^{43}\mathrm{C}\mathrm{a}\right)=0,386.931,5=359,559\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}$

Năng lượng liên kết của ${}_{20}^{42}\text{Ca}$ là:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}}\left({}_{20}^{42}\mathrm{C}\mathrm{a}\right)=0,378.931,5=352,107\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}$

Năng lượng liên kết của ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ lớn hơn năng lượng liên kết của ${}_{20}^{42}\text{Ca}$ một lượng 7,45 MeV.

d) Đúng.

Năng lượng liên kết riêng của ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ là:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}\mathrm{r}}\left({}_{20}^{43}\mathrm{C}\mathrm{a}\right)=\frac{359,559}{43}=8,36\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}/\mathrm{n}\mathrm{u}\mathrm{c}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{o}\mathrm{n}$

Năng lượng liên kết riêng của ${}_{20}^{42}\text{Ca}$ là:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}\mathrm{r}}\left({}_{20}^{42}\mathrm{C}\mathrm{a}\right)=\frac{352,107}{42}=8,38\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}/\mathrm{n}\mathrm{u}\mathrm{c}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{o}\mathrm{n}$

Hạt nhân ${}_{20}^{43}\text{Ca}$ kém bền vững hơn hạt nhân ${}_{20}^{42}\text{Ca}$

Câu 15.8 (VD) trang 67 Sách bài tập Vật Lí 12: Cho các hạt nhân sau ${}_{92}^{238}\text{U}{,}_{92}^{235}\text{U}{,}_{11}^{23}\text{Na}{,}_{79}^{197}\text{Au}.$ Sắp xếp các hạt nhân nói trên theo mức độ bền vững tăng dần, biết rằng khối lượng của các hạt nhân nói trên và khối lượng của proton, neutron lần lượt là ${\mathrm{m}}_{\text{U}238}=238,050788\text{amu,}$ ${\mathrm{m}}_{\text{U}235}=234,993422\text{amu,}$ ${\mathrm{m}}_{\text{Na}23}=22,983730\text{amu},$ ${\text{m}}_{\text{Au}197}=196,966552\text{amu,}$ ${\mathrm{m}}_{\text{p}}=1,007276\text{amu}$ và ${\mathrm{m}}_{\text{n}}=1,008665\text{amu}.$

A. ${}_{11}^{23}\text{Na}{,}_{79}^{197}\text{Au}{,}_{92}^{235}\text{U}{,}_{92}^{238}\text{U}.$                  

B. ${}_{92}^{238}\text{U}{,}_{92}^{235}\text{U}{,}_{11}^{23}\text{Na}{,}_{79}^{197}\text{Au}.$

C. ${}_{92}^{238}\text{U}{,}_{92}^{235}\text{U}{,}_{79}^{197}\text{Au}{,}_{11}^{23}\text{Na}.$                        

D. ${}_{11}^{23}\text{Na}{,}_{79}^{197}\text{Au}{,}_{92}^{238}\text{U}{,}_{92}^{235}\text{U}.$

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân nói trên lần lượt là:

${\mathrm{E}}_{\text{lkr(U238) }}\approx 7,37\text{MeV}/\text{ nucleon, }{\mathrm{E}}_{\mathrm{lkr}\left(\text{U}235\right)}\approx 7,59\text{MeV}/\text{ nucleon, }$

${\mathrm{E}}_{\mathrm{lkr}\text{(Na23) }}\approx 8,11\text{MeV}/\text{ nucleon, }{\mathrm{E}}_{\mathrm{lkr}\left(\text{Au}197\right)}\approx 7,71\text{MeV}/\text{ nucleon. }$

Suy ra thứ tự tăng dần về mức độ bền vững của hạt nhân là: ${}_{92}^{238}\text{U}{,}_{92}^{235}\text{U}{,}_{79}^{197}\text{Au}{,}_{11}^{23}\text{Na. }$

Câu 15.9 (VD) trang 67 Sách bài tập Vật Lí 12: Cho khối lượng của proton, neutron, hạt nhân ${}_1^3 \text{T}$, hạt nhân ${}_{95}^{244}\text{Am}$ lần lượt là ${\mathrm{m}}_{\text{p}}=1,007276\text{amu,}$${\mathrm{m}}_{\text{n}}=1,008665\text{amu},$${\mathrm{m}}_{\text{T}}=3,016049\text{amu}$ và ${\mathrm{m}}_{\text{Am}}=244,064279\text{amu}.$ Nhận xét nào sau đây đúng?

A. Hai hạt nhân này có độ hụt khối bằng nhau.

B. Năng lượng liên kết của ${}_{95}^{244}\text{Am}$ lớn hơn năng lượng liên kết của ${}_1^3 \text{T}$

C. Năng lượng liên kết riêng của ${}_{95}^{244}\text{Am}$ nhỏ hơn năng lượng liên kết riêng của ${}_1^3 \text{T}$

D. Mức độ bền vững của hai hạt nhân ${}_1^3 \text{T}$ và ${}_{95}^{244}\text{Am}$ là bằng nhau.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Độ hụt khối của ${}_1^3 \text{T}$ là:

$\mathrm{\Delta }{\mathrm{m}}_{\text{T}}=\left[{\mathrm{Z}}_{\text{T}}{\mathrm{m}}_{\text{p}}+\left({\mathrm{A}}_{\text{T}}-{\mathrm{Z}}_{\text{T}}\right){\mathrm{m}}_{\text{n}}\right]-{\mathrm{m}}_{\text{T}}$

$=[1,007276+2.1,008665]-3,016049$

$=8,{557.10}^{-3}\text{amu}$

Độ hụt khối của ${}_{95}^{244}\text{Am}$ là:

$\mathrm{\Delta }{\mathrm{m}}_{\text{Am}}=\left[{\mathrm{Z}}_{\text{Am}}{\mathrm{m}}_{\text{p}}+\left({\mathrm{A}}_{\text{Am}}-{\mathrm{Z}}_{\text{Am}}\right){\mathrm{m}}_{\text{n}}\right]-{\mathrm{m}}_{\text{Am}}$

$=[95.1,007276+149.1,008665]-244,064279=1,918026\text{amu}$

Vì độ hụt khối của ${}_{95}^{244}\text{Am}$ lớn hơn độ hụt khối của ${}_1^3 \text{T}$ nên năng lượng liên kết của ${}_{95}^{244}\text{Am}$ cũng lớn hơn năng lượng liên kết của ${}_1^3 \text{T}$

B. Tự luận

Bài 15.1 (B) trang 67 Sách bài tập Vật Lí 12: Tính năng lượng liên kết của ${}_{13}^{27}\text{Al}$, biết khối lượng của hạt nhân ${}_{13}^{27}\text{Al}$, proton và neutron lần lượt là ${\mathrm{m}}_{\text{Al}}=26,97435\text{amu},{\mathrm{m}}_{\text{p}}=1,00728\text{amu}$ và ${\mathrm{m}}_{\text{n}}=1,00867\text{amu}.$

Lời giải:

Độ hụt khối của ${}_{13}^{27}\text{Al}$ là: $\mathrm{\Delta m}=\left[{\mathrm{Zm}}_{\text{p}}+(\mathrm{A}-\mathrm{Z}){\mathrm{m}}_{\text{n}}\right]-{\mathrm{m}}_{\text{Al}}$

$=[13.1,00728+14.1,00867]-26,97435=0,24167\text{amu}$

Năng lượng liên kết của ${}_{13}^{27}\text{Al}$ là:

${\mathrm{E}}_{\text{lk}}=\mathrm{\Delta }\mathrm{m}{\mathrm{c}}^2=0,24167.931,5=225,115605\text{MeV}$

Bài 15.2 (B) trang 67 Sách bài tập Vật Lí 12: Tính năng lượng liên kết riêng của ${}_{15}^{30}\text{P}$, biết khối lượng của hạt nhân ${}_{15}^{30}\text{P}$, proton và neutron lần lượt là ${\mathrm{m}}_{\text{p}}=29,97005\text{amu},$ ${\mathrm{m}}_{\text{p}}=1,00728\text{amu}$ và ${\mathrm{m}}_{\text{n}}=1,00867\text{amu}.$

Lời giải:

Độ hụt khối của ${}_{15}^{30}\text{P}$ là: $\mathrm{\Delta }\mathrm{m}=\left[\mathrm{Z}{\mathrm{m}}_{\text{p}}+(\mathrm{A}-\mathrm{Z}){\mathrm{m}}_{\text{n}}\right]-{\mathrm{m}}_{\text{p}}$

$=[15.1,00728+15.1,00867]-29,97005=0,2692\text{amu}$

Năng lượng liên kết riêng của ${}_{15}^{30}\text{P}$ là:

${\mathrm{E}}_{\text{hr}}=\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{m}{\mathrm{c}}^2}{\mathrm{A}}=\frac{0,2692.931,5}{30}=8,35866\text{MeV}/\text{nucleon.}$

Bài 15.3 (H) trang 67 Sách bài tập Vật Lí 12: Hình 15.1 cho thấy sự phụ thuộc của năng lượng liên kết riêng theo số khối ở một số hạt nhân. Dựa vào Hình 15.1, em hãy sắp xếp mức độ bền vững theo thứ tự giảm dần của các hạt nhân sau: ${}_{52}^{126}\text{Te}{,}_{92}^{238}\text{U}{,}_{72}^{180}\text{Hf}{,}_{26}^{56}\text{Fe}{,}_{83}^{209}\text{Bi}{,}_{48}^{110}\text{Cd}.$ Từ đó, em có nhận xét gì về tính bền vững của các hạt nhân có khối lượng lớn (từ sau ${}_{26}^{56}\text{Fe}$) theo chiều tăng dần về số khối.

Lời giải:

Vì năng lượng liên kết riêng là đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân nên ta có thứ tự sắp xếp sau: ${}_{26}^{56}\text{Fe}{,}_{48}^{110}\text{Cd}{,}_{52}^{126}\text{Te}{,}_{72}^{180}\text{Hf}{,}_{83}^{209}{{\text{Bi}}^2}_{92}^{238}\text{U}.$ Về tính bền vững của các hạt nhân có khối lượng lớn (từ sau ${}_{26}^{56}\text{Fe}$) theo chiều tăng dần về số khối: năng lượng liên kết riêng giảm dần nên độ bền vững của các hạt nhân cũng giảm dần.

Bài 15.4 (H) trang 68 Sách bài tập Vật Lí 12: Hạt nhân ${}_{26}^{56}\text{Fe}$ là một trong những hạt nhân bền vững nhất trong tự nhiên (độ phổ biến đến 91,754% trữ lượng các đồng vị sắt trong tự nhiên), trong khi đó hạt nhân nhẹ deuteri ${}_1^2\text{D}$ lại kém bền (độ phổ biến vào khoảng 0,015% trữ lượng các đồng vị hydrogen). Hãy cho biết năng lượng liên kết riêng của ${}_{26}^{56}\text{Fe}$ lớn hơn năng lượng liên kết riêng của ${}_1^2\text{D}$ bao nhiêu lần. Cho biết ${\mathrm{m}}_{\text{Fe}}=55,93494\text{amu},$ ${\mathrm{m}}_{\text{D}}=2,01355\text{amu},$ ${\mathrm{m}}_{\text{p}}=1,00728\text{amu}$ và ${\mathrm{m}}_{\text{n}}=1,00867\text{amu}.$

Lời giải:

Năng lượng liên kết riêng của ${}_{26}^{56}\text{Fe}$:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}\mathrm{r}}\left({}_{26}^{56}\mathrm{F}\mathrm{e}\right)=\frac{\left(26.1,00728+30.1,00867-55,93494\right).931,5}{56}$

$=8,5571\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}/\mathrm{n}\mathrm{u}\mathrm{c}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{o}\mathrm{n}$

Năng lượng liên kết riêng của ${}_1^2\text{D}$:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}\mathrm{r}}\left({}_1^2\mathrm{D}\right)=\frac{\left(1.1,00728+1.1,00867-2,01355\right).931,5}{2}=1,1178\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}/\mathrm{n}\mathrm{u}\mathrm{c}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{o}\mathrm{n}$

Vì năng lượng liên kết riêng của ${}_{26}^{56}\text{Fe}$ và ${}_1^2\text{D}$ lần lượt là 8,5571 MeV/nucelon và 1,1178 MeV/nucleon nên ${}_{26}^{56}\text{Fe}$ có năng lượng liên kết riêng lớn hơn ${}_1^2\text{D}$ xấp xỉ 7,66 lần.

Bài 15.5 (VD) trang 68 Sách bài tập Vật Lí 12: Xét hai hạt nhân X và Y, nếu số proton của hạt nhân X bằng số neutron của hạt nhân Y và ngược lại, số neutron của hạt nhân X bằng số proton của hạt nhân Y thì hai hạt nhân đó được gọi là một cặp hạt nhân gương. Xét một cặp hạt nhân gương ${}_{12}^{23}\text{Mg}$ và ${}_{11}^{23}\text{Na}$ có khối lượng lần lượt là ${\mathrm{m}}_{\text{Mg}}=22,99413\text{amu}$ và ${\mathrm{m}}_{\text{Na}}=22,98373\text{amu}.$ Hạt nhân nào có năng lượng liên kết lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu MeV? Biết rằng ${\mathrm{m}}_{\text{p}}=1,00728\text{amu},{\mathrm{m}}_{\text{n}}=1,00867\text{amu}.$

Lời giải:

Năng lượng liên kết riêng của ${}_{12}^{23}\text{Mg}$:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}}\left({}_{12}^{23}\mathrm{M}\mathrm{g}\right)=\left(12.1,00728+11.1,00867-22,99413\right).931,5$

$=175,6809\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}$

Năng lượng liên kết riêng của ${}_{11}^{23}\text{Na}$:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}}\left({}_{11}^{23}\mathrm{N}\mathrm{a}\right)=\left(11.1,00728+12.1,00867-22,98373\right).931,5$

$=186,6633\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}$

Vì năng lượng liên kết của ${}_{12}^{23}\text{Mg}$ và ${}_{11}^{23}\text{Na}$ lần lượt là 175,6809 MeV và 186,6633 MeV nên ${}_{11}^{23}\text{Na}$ có năng lượng liên kết lớn hơn ${}_{12}^{23}\text{Mg}$ một lượng bằng 10,9824 MeV

Bài 15.6 (VD) trang 69 Sách bài tập Vật Lí 12: Cần phải bắn một photon có năng lượng tối thiểu bằng bao nhiêu vào hạt nhân deuteri ${}_1^2\text{D}$ (là đồng vị của hydrogen với một neutron và một proton trong hạt nhân) để phân tách hạt nhân này thành một neutron và một proton riêng rẽ? Biết rằng m_D = 2,01355 amu, m_p =1,00728 amu và m_n = 1,00867 amu.

Lời giải:

Độ hụt khối của ${}_1^2\text{D}$ là:

$\mathrm{\Delta }\mathrm{m}=\left[\mathrm{Z}{\mathrm{m}}_{\text{p}}+(\mathrm{A}-\mathrm{Z}){\mathrm{m}}_{\text{n}}\right]-{\mathrm{m}}_{\text{D}}$

$=(1,00728+1,00867)-2,01355$

$=2,{4.10}^{-3}\text{amu}$

Năng lượng liên kết của hạt nhân ${}_1^2\text{D}$ là:

${\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{k}}=\mathrm{\Delta }\mathrm{m}{\mathrm{c}}^2=2,4\cdot {10}^{-3}\cdot 931,5=2,2356\text{MeV}$

Năng lượng để tách hạt nhân tách ${}_1^2\text{D}$ thành các hạt nucleon riêng rẽ chính là năng lượng liên kết của hạt nhân nên năng lượng tối thiểu của photon cần thiết là 2,2356 MeV.

Bài 15.7 (VD) trang 69 Sách bài tập Vật Lí 12: Bắn một photon có năng lượng 3,6 MeV vào hạt nhân deuteri ${}_1^2\text{D}$ để phân tách hạt nhân này thành một neutron và một proton riêng rẽ. Biết rằng, ngoài việc phân tách hạt nhân deuteri, năng lượng của photon còn cung cấp cho các hạt tạo thành một động năng ban đầu. Hãy xác định động lượng của proton và neutron nếu giả sử động năng của các hạt này sau khi được phân tách bằng nhau. Lấy khối lượng của deuteri, proton và neutron lần lượt là m_D = 2,01355 amu, m_p =1,00728 amu và m_n = 1,00867 amu.

Lời giải:

Độ hụt khối của ${}_1^2\text{D}$ là:

$\mathrm{\Delta }\mathrm{m}=\left[\mathrm{Z}{\mathrm{m}}_{\text{p}}+(\mathrm{A}-\mathrm{Z}){\mathrm{m}}_{\text{n}}\right]-{\mathrm{m}}_{\text{D}}$

$=(1,00728+1,00867)-2,01355=2,{4.10}^{-3}\text{amu}$

Theo định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:

$\mathrm{\epsilon }={\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\text{k}}+2{\mathrm{W}}_{\mathrm{\Delta }\left(\text{p}\right)}$

$\Rightarrow {\mathrm{W}}_{\mathrm{\Delta }\left(\text{p}\right)}={\mathrm{W}}_{\mathrm{\Delta }\left(\text{n}\right)}=\frac{\mathrm{\epsilon }-{\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\text{k}}}{2}=\frac{3,6-2,4\cdot {10}^{-3}\cdot 931,5}{2}=0,6822\text{MeV}$

Động lượng của proton và neutron lần lượt là:

$\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{p}}_{\text{p}}=\sqrt{2{\mathrm{m}}_{\text{p}}{\mathrm{W}}_{\text{d}\left(\text{p}\right)}}=\sqrt{2.1,00728.0,6822}\approx 1,1723\frac{\text{MeV}}{\text{c}}\\ {\mathrm{p}}_{\text{n}}=\sqrt{2{\mathrm{m}}_{\text{n}}{\mathrm{W}}_{\text{G}\left(\text{n}\right)}}=\sqrt{2.1,00867.0,6822}\approx 1,1731\frac{\text{MeV}}{\text{c}}\end{array}\right.$

Lý thuyết Năng lượng liên kết hạt nhân

1. Hệ thức Einstein về mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng

Hệ thức mô tả mối liên hệ giữa khối lượng m và năng lượng E:

E = mc²

Trong hệ SI, E và m lần lượt được đo bằng đơn vị jun (J) và kilôgam (kg), hằng số c = 3.10⁸ m/s là tốc độ ánh sáng trong chân không.

2. Khối lượng hạt nhân

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

1amu có giá trị bằng $\frac{1}{12}$ khối lượng của một nguyên tử của đồng vị ${}_6^{12}C$

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

3. Năng lượng liên kết hạt nhân

Lực hạt nhân

Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nucleon và có tác dụng liên kết các nucleon với nhau để tạo thành hạt nhân.

Lực hạt nhân có bản chất liên quan tới tương tác mạnh, không phụ thuộc vào điện tích hay khối lượng của các nucleon. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng (khoảng cách giữa hai nucleon) rất ngắn, bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân, khoảng 10^-15 m. Khi khoảng cách giữa các nucleon lớn hơn kích thước hạt nhân, độ lớn của lực hạt nhân giảm về không.

Độ hụt khối. Năng lượng liên kết hạt nhân

Độ chênh lệch giữa tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân và khối lượng m, của hạt nhân gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu là Δm:

$\Delta m=\left[Z{m}_{\text{p}}+(A-Z)m_{\text{n}}\right]-m_X$

Năng lượng liên kết hạt nhân bằng năng lượng tối thiểu để tách một hạt nhân thành các nucleon riêng rẽ hoặc bằng năng lượng toả ra khi các nucleon riêng rẽ kết hợp thành hạt nhân.

$E_{\text{lk}}=\Delta m\cdot c^2=\left[Z{m}_{\text{p}}+(A-Z)m_{\text{n}}-m_{\text{x}}\right]c^2$

Năng lượng liên kết hạt nhân thường được đo bằng đơn vị MeV.

Năng lượng liên kết riêng hạt nhân

Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nucleon.

$E_{\text{lkr}}=\frac{E_{\text{lk}}}{A}$

Năng lượng liên kết riêng hạt nhân thường được đo bằng đơn vị MeV/nucleon.

Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

Xem thêm các bài giải SBT Vật Lí lớp 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác: