Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm

Đóng

Điểm danh hàng ngày

Hôm nay +3
Ngày 2 +3
Ngày 3 +3
Ngày 4 +3
Ngày 5 +3
Ngày 6 +3
Ngày 7 +5

Bạn đã điểm danh Hôm nay và nhận 3 điểm! Đăng nhập ngay để nhận điểm

Nhắn tin Zalo VNDOC để nhận tư vấn mua gói Thành viên hoặc tải tài liệu Hotline hỗ trợ: 0936 120 169

VnDoc.com

Bài tập thực tế về phản ứng hạt nhân có đáp án

Bài tập Vật lý 12 có đáp án

Bài trước

Tải về

Bài sau

Lớp: Lớp 12

Môn: Vật Lý

Dạng tài liệu: Chuyên đề

Loại File: Word

Phân loại: Tài liệu Tính phí

Các bài tập vận dụng thực tiễn phản ứng hạt nhân Vật lý 12

Phản ứng hạt nhân không chỉ là nội dung quan trọng trong chương trình Vật lý 12 mà còn có nhiều ứng dụng thiết thực trong đời sống, y học, năng lượng và nghiên cứu khoa học. Các bài tập thực tế về phản ứng hạt nhân giúp học sinh hiểu rõ hơn mối liên hệ giữa kiến thức sách giáo khoa và các hiện tượng xảy ra trong thực tiễn. Thông qua việc giải quyết các tình huống thực tế có đáp án, học sinh sẽ phát triển tư duy vận dụng, nâng cao khả năng phân tích dữ kiện và chuẩn bị tốt cho các dạng câu hỏi mới trong kỳ thi tốt nghiệp THPT.

Ví dụ 1: Một tàu ngầm có công suất 160kW dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân $^{235}U$ $^{235}U$ với hiệu suất 20%. Trung bình mỗi hạt $^{235}U$ $^{235}U$ phân hạch tỏa ra năng lượng 200MeV. Sau bao nhiêu ngày tiêu thụ hết 0,5 kg $^{235}U$ $^{235}U$ nguyên chất? Coi N_A = 6,023.10²³mol^-1.

Hướng dẫn giải

Số phản ứng bằng số hạt nhân $^{235}U$ $^{235}U$ phân hạch là:

$N=\frac{m}{A} .N_A$ $N=\frac{m}{A} .N_A$

Năng lượng tỏa ra của N phản ứng phân hạch là N.200MeV

Do H = 20% nên lượng năng lượng tỏa ra cung cấp cho tàu

$A=H.200MeV.N=200MeV.\frac{H.m.N_A}{A}$ $A=H.200MeV.N=200MeV.\frac{H.m.N_A}{A}$

Thời gian sử dụng hết 0,5 kg $^{235}U$ $^{235}U$ là:

$t=\frac{A}{P} =\frac{200.H.m.N_A}{p.A} =\frac{200.1,6.10^{-13}.0,2.0,5.10^3.6,023.10^23}{160.10^3.235} =51234043s\approx 593$ $t=\frac{A}{P} =\frac{200.H.m.N_A}{p.A} =\frac{200.1,6.10^{-13}.0,2.0,5.10^3.6,023.10^23}{160.10^3.235} =51234043s\approx 593$ ngày.

Ví dụ 2: Một nhà máy điện nguyên tử có công suất phát điện 182.10⁷W dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân $^{235}U$ $^{235}U$ với hiệu suất 30%. Trung bình mỗi hạt $^{235}U$ $^{235}U$ phân hạch tỏa ra năng lượng 200MeV. Lấy số Avogadro là 6,023.10²³mol^-1 . Trong 365 ngày hoạt động nhà máy tiêu thụ một khối $^{235}U$ $^{235}U$ nguyên chất bằ ng bao nhiêu kg?

Hướng dẫn giải

Năng lượng có ích A_i = P.t

Năng lượng có ích 1 phân hạch Q_i = H.∆E

Số hạt cần phân hạch $^{235}U$ $^{235}U$: $N=\frac{A_i}{Q_i} =\frac{P.t}{H.\Delta E}$ $N=\frac{A_i}{Q_i} =\frac{P.t}{H.\Delta E}$

Khối lượng $^{235}U$ $^{235}U$ cần phân hạch là: $m=\frac{N.A_U}{N_A} =\frac{P.t.A_U}{N_A.H.\Delta E}$ $m=\frac{N.A_U}{N_A} =\frac{P.t.A_U}{N_A.H.\Delta E}$

$\Leftrightarrow m = \frac{{182 \cdot {{10}^7} \cdot \left( {365 \cdot 24 \cdot 60 \cdot 60} \right)235}}{{6,023 \cdot {{10}^{23}} \cdot 0,3 \cdot 200 \cdot 1,6 \cdot {{10}^{ - 13}}}}$ $\Leftrightarrow m = \frac{{182 \cdot {{10}^7} \cdot \left( {365 \cdot 24 \cdot 60 \cdot 60} \right)235}}{{6,023 \cdot {{10}^{23}} \cdot 0,3 \cdot 200 \cdot 1,6 \cdot {{10}^{ - 13}}}}$ $\approx 2332715{\rm{ g}} \approx 2333{\rm{ }}kg.$ $\approx 2332715{\rm{ g}} \approx 2333{\rm{ }}kg.$

Ví dụ 3: Mặt Trời có công suất bức xạ toàn phần là ${{\rm{P}}_{{\rm{tp}}}} = 3,{8.10^{26}}\;{\rm{W}}{\rm{.}}$ ${{\rm{P}}_{{\rm{tp}}}} = 3,{8.10^{26}}\;{\rm{W}}{\rm{.}}$ Giả thiết sau mỗi giây trên Mặt Trời có 200 triệu tấn helium tạo ra do chu trình: $4_1^1H \to _2^4{\rm{He}} + 2{\beta ^ - }.$ $4_1^1H \to _2^4{\rm{He}} + 2{\beta ^ - }.$ Lấy khối lượng mol của helium là 4g/mol. Biết mỗi chu trình này tỏa năng lượng 26,8meV. Hỏi chu trình này đóng góp bao nhiêu phần trăm vào công suất của Mặt Trời?

Hướng dẫan giải

Cứ một hạt helium tạo thành tỏa ra năng lượng $26,8{\rm{ MeV}} = 4,{288.10^{ - 12}}\;{\rm{J}}$ $26,8{\rm{ MeV}} = 4,{288.10^{ - 12}}\;{\rm{J}}$

Số hạt helium tạo thành mỗi giây là hạt:

${\rm{N}} = \frac{m}{M}{N_A} = \frac{{200 \cdot {{10}^6} \cdot {{10}^3}}}{{4 \cdot {{10}^{ - 3}}}} \cdot 6,02 \cdot {10^{23}} = 3,01 \cdot {10^{37}}$ ${\rm{N}} = \frac{m}{M}{N_A} = \frac{{200 \cdot {{10}^6} \cdot {{10}^3}}}{{4 \cdot {{10}^{ - 3}}}} \cdot 6,02 \cdot {10^{23}} = 3,01 \cdot {10^{37}}$

Năng lượng của chu trình tạo ra trong mỗi giây ${\rm{E}} = {\rm{N}} \cdot 4,288 \cdot {10^{ - 12}} = 1,3 \cdot {10^{26}}\;{\rm{J}}$ ${\rm{E}} = {\rm{N}} \cdot 4,288 \cdot {10^{ - 12}} = 1,3 \cdot {10^{26}}\;{\rm{J}}$

Công suất của chu trình là ${\rm{P$ ${\rm{P'}} = 1,{3.10^{26}}\;{\rm{W}}$

Phần trăm đóng góp của chu trình này ${\rm{H}} = \frac{{{\rm{P$ ${\rm{H}} = \frac{{{\rm{P'}}}}{{{{\rm{P}}_{{\rm{tp}}}}}} \cdot 100\% \approx 34\%$

Ví dụ 4: Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: ${}_1^2D + {}_1^3T \to {}_2^4He + {}_0^1n.$ ${}_1^2D + {}_1^3T \to {}_2^4He + {}_0^1n.$ Cho biết khối lượng của các nguyên tử ${}_1^2D,\,\,{}_1^3T,\,\,{}_2^4He$ ${}_1^2D,\,\,{}_1^3T,\,\,{}_2^4He$ và khối lượng hạt neutron lần lượt là: $2,0141u; 3,0160u; 4,0026u$ và $1,0087u$.

a. Tính năng lượng tỏa ra nếu có 1,000kg He được tạo thành do vụ nổ.

b. Năng lượng nói trên tương đương với năng lượng tỏa ra khi bao nhiêu kg ${}_{92}^{235}U$ ${}_{92}^{235}U$ phân hạch hết nếu mỗi phân hạch tỏa ra 200,0MeV?

Hướng dẫn giải

a) Năng lượng toả ra của một phản ứng là:

${\rm{W}} = \left( {{m_{tr}} - {m_s}} \right){c^2}$ ${\rm{W}} = \left( {{m_{tr}} - {m_s}} \right){c^2}$ $= \left( {2,0141 + 3,0160 - 4,0026 - 1,0087} \right)u{c^2}$ $= \left( {2,0141 + 3,0160 - 4,0026 - 1,0087} \right)u{c^2}$ $= 0,0188.931,5 = 17,5122\,MeV.$ $= 0,0188.931,5 = 17,5122\,MeV.$

- Ta có $1,000\,kg\,\,{}_2^4He$ $1,000\,kg\,\,{}_2^4He$ chứa số hạt nhân là: ${N_1} = \frac{{{m_1}}}{{{A_1}}} \cdot {N_A} = \frac{{1000}}{4} \cdot 6,{023.10^{23}} = 1,{506.10^{26}}\,$ ${N_1} = \frac{{{m_1}}}{{{A_1}}} \cdot {N_A} = \frac{{1000}}{4} \cdot 6,{023.10^{23}} = 1,{506.10^{26}}\,$

- Năng lượng tỏa ra khi $1,000\,kg\,\,{}_2^4He$ $1,000\,kg\,\,{}_2^4He$ được tạo thành là:

${\rm{E}} = {N_1} \cdot {\rm{W}} = 1,{506.10^{26}} \cdot 17,5122 = 2,{637.10^{27\,}}\,MeV.$ ${\rm{E}} = {N_1} \cdot {\rm{W}} = 1,{506.10^{26}} \cdot 17,5122 = 2,{637.10^{27\,}}\,MeV.$

b) Số hạt nhân ${}_{92}^{235}U$ ${}_{92}^{235}U$ phân hạch hoàn toàn là: ${N_2} = \frac{{\rm{W}}}{{200}} = \frac{{2,{{637.10}^{27}}}}{{200}} = 1,{319.10^{25}}\,$ ${N_2} = \frac{{\rm{W}}}{{200}} = \frac{{2,{{637.10}^{27}}}}{{200}} = 1,{319.10^{25}}\,$

- Khối lượng ${}_{92}^{235}U$ ${}_{92}^{235}U$ cần dùng là:

${m_2} = {n_2} \cdot {A_2} = \frac{{{N_2}}}{{{N_A}}} \cdot {A_2}$ ${m_2} = {n_2} \cdot {A_2} = \frac{{{N_2}}}{{{N_A}}} \cdot {A_2}$ $= \frac{{1,{{319.10}^{25}}}}{{6,{{023.10}^{23}}}} \cdot 235 = 5,146\,kg.$ $= \frac{{1,{{319.10}^{25}}}}{{6,{{023.10}^{23}}}} \cdot 235 = 5,146\,kg.$

--------------------

Luyện tập các bài tập thực tế về phản ứng hạt nhân có đáp án là cách hiệu quả để củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề và tăng khả năng vận dụng Vật lý vào đời sống. Đây là nguồn tài liệu hữu ích giúp học sinh lớp 12 tiếp cận kiến thức theo hướng hiện đại, thực tiễn và đạt kết quả cao trong quá trình học tập cũng như ôn thi THPT Quốc gia.

Tải về

Chọn file muốn tải về: