Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 14

Hạt nhân và mô hình nguyên tử

Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 14: Hạt nhân và mô hình nguyên tử

Giải Vật lí 12 trang 94 Chân trời
- Mở đầu trang 94 SGK Vật lý 12
Giải Vật lí 12 trang 95 Chân trời
- Thảo luận 1 trang 95 SGK Vật lý 12
- Thảo luận 2 trang 95 SGK Vật lý 12
Giải Vật lí 12 trang 97 Chân trời
Giải Vật lí 12 trang 98 Chân trời
- Thảo luận 5 trang 98 SGK Vật lý 12
Giải Vật lí 12 trang 99 Chân trời

VnDoc.com xin gửi tới bạn đọc bài viết Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 14: Hạt nhân và mô hình nguyên tử với hướng dẫn bạn đọc trả lời các câu hỏi trong SGK Vật lý 12 các trang 94, 95, 97, 98, 99. Mời các bạn cùng theo dõi nhé.

Giải Vật lí 12 trang 94 Chân trời

Mở đầu trang 94 SGK Vật lý 12

Hơn 2 000 năm trước, Democritus (Đêmôcrít), một triết gia người Hy Lạp, đã đưa ra ý tưởng vật chất được cấu tạo từ các hạt không thể chia nhỏ, được gọi là nguyên tử. Vào đầu thế kỉ XX, những quan sát thực nghiệm đã chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo từ hạt nhân và các electron. Vậy, kết quả thí nghiệm nào đã giúp các nhà khoa học khẳng định được sự tồn tại của hạt nhân? Từ đó, nguyên tử được mô hình hoá như thế nào?

Lời giải:

Kết quả thí nghiệm tán xạ hạt alpha đã giúp các nhà khoa học khẳng định được sự tồn tại của hạt nhân.

Những kết quả từ thí nghiệm tán xạ hạt alpha đã phủ định mô hình nguyên tử của Thompson và ủng hộ mô hình nguyên tử của Rutherford (Hình 14.5):

- Nguyên tử có cấu trúc rỗng với hạt nhân nằm ở tâm của nguyên tử. Khối lượng của hạt nhân xấp xỉ bằng khối lượng của nguyên tử, điện tích của hạt nhân có giá trị dương (bằng tổng điện tích các hạt proton).

- Các electron phân bố trong không gian trống xung quanh hạt nhân và chuyển động trong các quỹ đạo khép kín quanh hạt nhân giống như chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt Trời. Do đó, mô hình nguyên tử của Rutherford còn được gọi là mô hình hành tinh nguyên.

Giải Vật lí 12 trang 95 Chân trời

Thảo luận 1 trang 95 SGK Vật lý 12

Để đảm bảo độ chính xác của phép đo, nguồn phát hạt alpha trong thí nghiệm phải được đặt trong buồng chứa được hút chân không. Hãy cho biết, nếu buồng chứa không được hút chân không (còn chứa không khí) thì kết quả thí nghiệm sẽ bị ảnh hưởng như thế nào?

Lời giải:

Nếu buồng còn chứa không khí có thể sẽ xảy sự va chạm giữa các hạt alpha phát ra với các phân tử không khí, ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.

Thảo luận 2 trang 95 SGK Vật lý 12

Từ kết quả thí nghiệm tán xạ của Rutherford, thảo luận để trả lời câu hỏi:

a) Nguyên tử có cấu trúc đặc hoàn toàn như mô hình của Thompson không? Giải thích.

b) Nguyên nhân nào có thể làm số ít hạt alpha bị lệch khỏi phương truyền thẳng (bị tán xạ)?

Lời giải:

a) Nguyên tử không có cấu trúc đặc hoàn toàn, nếu nguyên tử đặc hoàn toàn thì 100% các hạt alpha phát ra sẽ bị bật ngược trở lại hoặc bị đổi hướng do chúng va chạm với nguyên tử.

b) Do nguyên tử có cấu trúc rỗng với hạt nhân nằm ở tâm nguyên tử, nên khi hạt alpha xuyên qua khoảng rỗng đó sẽ truyền thẳng, còn những hạt alpha nào va chạm với hạt nhân nguyên tử sẽ bị lệch phương.

Giải Vật lí 12 trang 97 Chân trời

Vận dụng trang 97 SGK Vật lý 12

Tìm hiểu và trình bày sơ lược về mô hình nguyên tử hiện đại.

Lời giải:

Mô hình nguyên tử hiện đại:

Cấu tạo nguyên tử gồm:

+ Hạt nhân (chứa các hạt proton mang điện tích dương và neutron không mang điện).

+ Lớp vỏ gồm các electron mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân.

+ Electron chuyển động không theo quỹ đạo cố định. Electron chuyển động rất nhanh trong cả khu vực không gian xung quanh hạt nhân với xác suất tìm thấy là khác nhau, sự chuyển động này tạo nên một hình ảnh giống như một đám mây electron.

Thảo luận 3 trang 97 SGK Vật lý 12

Nêu những tính chất cơ bản của các hạt proton và neutron.

Lời giải:

- Hạt proton mang điện tích dương.

- Hạt neutron không mang điện.

Thảo luận 4 trang 97 SGK Vật lý 12

Dựa vào Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, hãy xác định số hiệu nguyên tử các hạt nhân của nguyên tử đối với nguyên tố carbon (C), sắt (Fe) và vàng (Au).

Lời giải:

Số hiệu nguyên tử của carbon (C) là 6, sắt (Fe) là 26 và vàng (Au) là 79.

Giải Vật lí 12 trang 98 Chân trời

Thảo luận 5 trang 98 SGK Vật lý 12

Hãy biểu diễn kí hiệu hạt nhân của năm nguyên tố trong Bảng 14.1.

Giải Vật lí 12 trang 98 Chân trời

Lời giải:

Kí hiệu của 5 nguyên tố bất kì trong bảng trên:

Giải Vật lí 12 trang 99 Chân trời

Thảo luận 6 trang 99 SGK Vật lý 12

So sánh bán kính hạt nhân của hai đồng vị của nguyên tố carbon: $_{6}^{12}C$ $_{6}^{12}C$, $_{6}^{14}C$ $_{6}^{14}C$

Lời giải:

Bán kính hạt nhân được biểu diễn bằng biểu thức: r ≈ 1,2A^{$\frac{1}{3}$}(fm)

Do đó A càng lớn thì r càng lớn, nên bán kính của đồng vị $_{6}^{14}C$ $_{6}^{14}C$ lớn hơn.

Luyện tập trang 99 SGK Vật lý 12

a) Hãy nêu tên gọi, số hiệu nguyên tử, số khối và số neutron của các hạt nhân sau: $_{1}^{1}H$ $_{1}^{1}H$, $_{2}^{4}He$ $_{2}^{4}He$, $_{12}^{24}Mg$ $_{12}^{24}Mg$, $_{20}^{40}Ca$ $_{20}^{40}Ca$.

b) Hãy viết kí hiệu hạt nhân X, biết trong hạt nhân X có 14 neutron và 13 proton. Dựa vào Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, hãy gọi tên nguyên tố X.

Lời giải:

a) $_{1}^{1}H$ $_{1}^{1}H$ là hydrogen, số hiệu nguyên tử là 1, số khối là 1, số neutron là 0.

$_{2}^{4}He$ $_{2}^{4}He$e là helium, số hiệu nguyên tử là 2, số khối là 4, số neutron là 2.

$_{12}^{24}Mg$ $_{12}^{24}Mg$ là magnesium, số hiệu nguyên tử là 12, số khối là 24, số neutron là 12.

$_{20}^{40}Ca$ $_{20}^{40}Ca$ là caicium, số hiệu nguyên tử là 20, số khối là 40, số neutron là 20.

b) X có kí hiệu là $_{13}^{27}X$ $_{13}^{27}X$, do đó X là Al (nhôm).

Vận dụng trang 99 SGK Vật lý 12

Tìm hiểu về lịch sử khám phá hạt proton và neutron trong hạt nhân

Lời giải:

- Hạt proton: Lịch sử Ernest Rutherford được xem là người đầu tiên khám phá ra proton. Năm 1918, Rutherford nhận thấy rằng khi các hạt alpha bắn vào hơi nitơ, máy đo sự nhấp nháy chỉ ra dấu hiệu của hạt nhân hydro. Rutherford tin rằng hạt nhân hydro này chỉ có thể đến từ nitơ, và vì vậy nitơ phải chứa hạt nhân hydro.

- Hạt neutron: Trong khi tiến hành một thí nghiệm vào năm 1932, James đã tiến hành một thử nghiệm tán xạ các hạt alpha bằng cách bắn phá các hạt này bằng tia berili. Sau đó ông phát hiện ra bên trong hạt nhân nguyên tử có các hạt trung tính, mà sau này ông đặt tên là hạt neutron.

Bài tập 1 trang 99 SGK Vật lý 12

Hạt nhân nguyên tử có thể được cấu tạo từ

A. nucleon, electron.

B. proton, electron.

C. neutron, electron.

D. proton, neutron.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Hạt nhân nguyên tử có thể được cấu tạo từ proton, neutron.

Bài tập 2 trang 99 SGK Vật lý 12

Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có

A. số neutron và bán kính hạt nhân bằng nhau.

B. số proton bằng nhau nhưng khác số neutron.

C. số neutron bằng nhau nhưng khác số proton.

D. số proton và bán kính hạt nhân bằng nhau.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có số proton bằng nhau nhưng khác số neutron.

Bài tập 3 trang 99 SGK Vật lý 12

Tìm số proton và số neutron trong các hạt nhân sau đây: $_{3}^{7}Li$ $_{3}^{7}Li$, $_{19}^{39}K$ $_{19}^{39}K$, $_{6}^{12}C$ $_{6}^{12}C$, $_{1}^{2}H$ $_{1}^{2}H$, $_{15}^{31}P$ $_{15}^{31}P$

Lời giải:

$_{3}^{7}Li$ $_{3}^{7}Li$ số proton là 3 và số neutron là 4

$_{19}^{39}K$ $_{19}^{39}K$ số proton là 19 và số neutron là 20

$_{6}^{12}C$ $_{6}^{12}C$ số proton là 6 và số neutron là 6

$_{1}^{2}H$ $_{1}^{2}H$ số proton là 1 và số neutron là 1

$_{15}^{31}P$ $_{15}^{31}P$ số proton là 15 và số neutron là 16