Ví dụ : Một mẫu phóng xạ có khối lượng ban đầu là R 0 = 1mg. Sau 12,5 ngày khối lượng mẫu giảm 95,25%. Tìm chu kỳ phân rã của , biết rằng tốc độ phân rã của một chất phóng xạ tỷ lệ thuận với khối lượng hiện có của nó. Cách giải : Show
Gọi T là chu kỳ bán rã của , ta có : R(T) = e-0,2437T = => T 2, Kết luận : Chu kỳ của chất phóng xạ là 2,8 ngày. Bài 37 trong chương trình vật lý lớp 12 là phần kiến thức vô cùng quan trọng mà các em học sinh cần nắm được. Qua bài viết này, VUIHOC muốn các em nắm được khái niệm, các dạng, định luật, ứng dụng về phóng xạ vật lý 12 và áp dụng vào làm bài tập 1. Hiện tượng phóng xạTrong vật lý 12 phóng xạ có rất nhiều phần kiến thức cần phải nắm được. Trước tiên chúng ta cùng tìm hiểu bài 37 phóng xạ vật lý 12 lý thuyết và sau đó áp dụng làm bài tập nhé! 1.1. Phóng xạ là gì?Phóng xạ được biết đến là quá trình phân rã xảy ra tự phát của một hạt nhân không có sự bền vững (có thể là tự nhiên hoặc nhân tạo). Quá trình phân rã đó sẽ kèm theo sự hình thành các hạt và có thể kèm theo quá trình phát ra của các bức xạ điện từ. Hạt nhân tự phân rã hay còn gọi là hạt nhân mẹ, còn hạt nhân được hình thành sau quá trình phân rã thì được gọi là hạt nhân con. 1.2. Các dạng phóng xạa) Phóng xạ anpha α:– Phản ứng của phóng xạ α: $_{Z}{A}\textrm{X} \rightarrow _{A-4}{Z-2}\textrm{He} + _{2}^{4}\textrm{He}$ \=> Bị lùi đi 2 ô xét trong bảng hệ thống tuần hoàn – Tia α có bản chất là dòng hạt nhân $_{2}^{4}\textrm{He}$ có tốc độ chuyển động là 20000 km/s. Quãng đường tia α đi được trong không khí rơi vào khoảng vài centimét và đi được trong vật rắn vào khoảng vài micromét. - Đặc điểm:
b) Phóng xạ beta trừ β–:– Phản ứng của phóng xạ β–: $_{Z}{A}\textrm{X} \rightarrow _{Z-2}{A-4}\textrm{He} + _{2}^{4}\textrm{He}$ \=> Tiến ra một ô xét trong bảng hệ thống tuần hoàn. – Phóng xạ β– là quá trình tia β– phát ra. Tia β– có bản chất là dòng các electron ($_{-1}^{0}\textrm{e}$).
– Phản ứng phóng xạ β+: $_{Z}{A}\textrm{X} \rightarrow _{Z-1}{A}\textrm{Y} + _{0}^{1}\textrm{n}$ \=> Lùi đi một ô xét trong bảng hệ thống tuần hoàn. – Phóng xạ β+ là quá trình tia β+ phát ra. Tia β+ có bản chất là dòng các pôzitron ($_{1}^{0}\textrm{e}$). Pô zitron mang điện tích +e và có khối lượng bằng với khối lượng của electron. Nó chính là phản hạt của electron. – Các hạt $_{-1}{0}\textrm{e}$ và $_{1}{0}\textrm{e}$ sẽ chuyển động với tốc độ xấp xỉ với tốc độ của ánh sáng, tạo nên 2 tia là β– và β+. Các tia đó có thể được truyền vài mét trong môi trường không khí và vài milimét khi ở trong kim loại. \=> Đặc điểm của tia β:
– Một số hạt nhân con sau khi trải qua quá trình phóng xạ α hay β-, β+ được tạo thành ở trạng thái kích thích trở về trạng thái mang mức năng lượng thấp hơn và từ đó sẽ phát ra bức xạ γ, tia phát ra gọi là tia γ. – Các tia γ có thể đi được vài mét trong môi trường bê tông và vài centimét trong môi trường chì. - Đặc điểm của phóng xạ gamma γ:
- Phương trình:
2. Định luật phóng xạ2.1. Đặc tính của quá trình phóng xạ– Thực chất là một quá trình biến đổi bên trong hạt nhân. – Có tính chất tự phát và không thể điều khiển được (không phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, áp suất,…) – Đây là một quá trình ngẫu nhiên (không xác định được thời gian phân rã). 2.2. Định luật phóng xạTrong quá trình xảy ra phân rã, số hạt nhân phóng xạ sẽ bị giảm đi theo thời gian và theo định luật hàm số mũ. - Lúc đầu có N hạt nhân. Sau một khoảng thời gian t thì số hạt nhân còn lại được tính theo công thức là: $N(t)=N_{0}2^{\frac{-t}{T}}=N_{0}e^{\lambda t}$ Trong đó thì: T được biết là chu kỳ bán rã. Cứ sau khoảng thời gian T thì 1/2 số hạt nhân hiện có sẽ bị phân rã. ???? là hằng số phóng xạ λ được tính = ln2 /T. - Khi đó thì số hạt nhân đã trải qua phóng xạ là: N0 - N(t) - Do khối lượng tỉ lệ thuận với số lượng hạt nhân nên ta có công thức là: $m(t)=m_{0}2^{\frac{-t}{T}}=m_{0}e^{\lambda t}$ 2.3. Chu kì bán rã của phóng xạ– Định nghĩa: Chu kì bán rã thực chất là thời gian mà qua đó số lượng các hạt nhân còn lại là 50% (nghĩa là đã phân rã 50%). – Công thức tính chu kỳ bán rã (T): $T=\frac{ln2}{\lambda}=\frac{0,693}{\lambda}$ – Bảng chu kỳ bán rã của một vài chất phóng xạ thuộc công thức phóng xạ vật lý 12: 3. Ứng dụng của phóng xạNgoài các đồng vị sẵn có ở trong thiên nhiên hay còn gọi là các đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta còn tạo được ra nhiều đồng vị phóng xạ khác nữa hay còn gọi là các đồng vị phóng xạ nhân tạo. Các đồng vị phóng xạ nhân tạo có thể có nhiều ứng dụng trong sinh học, y học, hoá học,... Trong lĩnh vực y học, người ta đưa các đồng vị khác nhau vào trong cơ thể giúp theo dõi quá trình xâm nhập và di chuyển của nguyên tố nhất định nào đó bên trong cơ thể người. Đây chính là phương pháp nguyên tử giúp đánh dấu, có thể sử dụng để theo dõi các tình trạng bệnh lý. Trong lĩnh vực khảo cổ học, người ta dùng phương pháp cacbon C giúp xác định niên đại của những cổ vật được tìm thấy. Tham khảo ngay sách tổng hợp kiến thức và phương pháp giải mọi dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia 4. Một số bài tập trắc nghiệm về phóng xạ Vật lý 12 (có đáp án)Câu 1: Khi nói về hiện tượng phóng xạ, ý nào dưới đây là sai?
Đáp án đúng: C Câu 2: Khi nói đến hiện tượng phóng xạ, phát biểu đúng là phát biểu nào dưới đây?
Đáp án đúng: A Phóng xạ, nhiệt hạch, phân hạch là các phản ứng có trong hạt nhân tỏa năng lượng. Câu 3: Chọn ý sai khi nói về tia gamma?
Đáp án đúng: D Tia gamma là sóng điện từ mang bước sóng cực kỳ ngắn (là chùm hạt phôtôn không mang điện và có năng lượng cực kỳ lớn) và thường được phát ra từ các quá trình của phản ứng hạt nhân (phóng xạ α là một phần). Câu 4: Tia là dòng các hạt:
Đáp án đúng: D Tia là dòng các hạt Electron Câu 4: Chất phóng xạ mà Becơren tìm thấy đầu tiên là chất nào?
Đáp án đúng: B - Năm 1896, trong quá trình nghiên cứu về hợp chất lân quang, nhà bác học Beccơren đã vô tình phát hiện ra miếng urani sunfat phát ra một loại bức xạ mà mắt thường không nhìn thấy, nhưng lại có tác dụng mạnh lên những tấm kính ảnh bọc kỹ trong miếng giấy đen dày. Ông gọi hiện tượng đó chính là sự phóng xạ. Câu 5: Phát biểu sai là phát biểu nào dưới đây khi nói về tia anpha?
Đáp án đúng: C. Vận tốc tia α rơi vào khoảng 20000km/h. Nắm trọn kiến thức Vật lý đạt 9+ thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia ngay!!! Câu 6: Phát biểu nào là sai trong các phát biểu dưới đây khi nói về tia β-?
Đáp án đúng: C Tia β có thể đâm xuyên nhưng chỉ xuyên qua được lá nhôm dày cỡ vài mm. Câu 7: Khẳng định nào trong các khẳng định dưới đây là đúng khi nói về tia γ?
Đáp án đúng: D. Tia γ bản chất là sóng điện từ, có bước sóng < tia X, sở hữu tính chất giống với tia X nhưng khả năng đâm xuyên lại mạnh hơn nhiều tia X. Câu 8: Khẳng định nào trong các khẳng định dưới đây là sai khi nói về độ phóng xạ H?
Đáp án đúng: B. Độ phóng xạ sẽ bị giảm dần theo quy luật hàm số mũ âm. Câu 9: Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về khái niệm của phóng xạ?
Đáp án đúng: B - Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử của một vài nguyên tố kém bền vững tự phát ra các bức xạ rồi biến đổi và tạo nên hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố khác bền vững hơn. - Như vậy phóng xạ là quá trình của một hạt nhân (không bền vững) phân rã tự phát. Câu 10: Phát biểu nào sau đây là sai khi đề cập về định luật phóng xạ:
Đáp án đúng: C - Định luật phóng xạ: Mỗi chất phóng xạ sẽ có duy nhất 1 chu kì phân rã đặc trưng, đó chính là khoảng thời gian mà sau đó lượng chất phóng xạ bị phân rã giảm đi một nửa. - Lưu ý: + Định luật phóng xạ mang tính thống kê, nó chỉ đúng khi số lượng hạt chất phóng xạ rất lớn + Với mỗi hạt nhân phóng xạ, quá trình phân rã xảy ra một cách ngẫu nhiên và không biết trước, tức là không thể áp dụng được định luật phóng xạ cho 1 hạt hay số lượng hạt chất phóng xạ rất ít. - Còn lại số nguyên tử chất phóng xạ sau thời gian t là: $N=N_{0}\frac{-t}{T}=N_{0}.e{-\lambda.t}$ * KL của chất bị phóng xạ sau một khoảng thời gian t: $\Delta m=m_{0} - m = m_{0}(1-e^{\lambda t})$ Câu 11: Kết luận nào trong các kết luận dưới đây là không đúng khi nói về đặc điểm của những tia phóng xạ bay vào một điện trường đều?
Tia alpha (kí hiệu α) bản chất là hạt nhân của nguyên tử Heli $_{2}^{4}\textrm{He}$ - Bị lệch về hướng bản (-) của tụ điện < tia β+ vì chúng có mang q = +2e. - Phát ra với v = 107m/s. - Có thể ion hoá chất khí. - Khả năng đâm xuyên kém. Trong môi trường không khí thì đi được 8cm. Đáp án: D Câu 12: Để đo được chu kì bán rã của chất phóng xạ, ta sử dụng máy đếm xung. Đếm bắt đầu từ t0 = 0 → t1 = 1h, máy đếm ra được X1 xung, đến khi s = 2h thì máy đếm ra được X2 = 1,25X1. Tính chu kỳ của chất phóng xạ đó?
- Máy đếm xung có vai trò là đếm số hạt bị phân rã trong một khoảng thời gian nhất định mà lúc máy ghi. - Do đó ta có: - Thay t1 = 1h, t2 = 2h Chọn đáp án C Câu 13: Tìm phát biểu đúng:
- Phóng xạ hay phản ứng hạt nhân không tuân theo định luật bảo toàn khối lượng, năng lượng nghỉ, số proton, notron, electron, cơ năng (năng lượng cơ học). Các hiện tượng như phóng xạ, phân hạch hay nhiệt hạch luôn là những phản ứng hạt nhân làm năng lượng tỏa ra. Chọn đáp án B Câu 14: Chọn câu sai. Tia α (alpha):
- Tia alpha (α): thực chất là hạt nhân nguyên tử $_{2}^{4}\textrm{He}$: Bị lệch về phía bản (-) của tụ điện vì mang q = +2e. Phóng ra với vận tốc 107m/s. Có khả năng ion hoá chất khí. Đâm xuyên kém. Trong không khí đi được 8cm. Chọn đáp án D Câu 15: Một đồng vị phóng xạ nhân tạo mới hình thành, hạt nhân của nó có số proton bằng số notron. Bức xạ nào dưới đây được phóng ra từ đồng vị đó?
- Ngoại trừ các đồng vị của khí He và H, nhìn chung các hạt nhân trong các nguyên tố khác đều sở hữu số proton ít hơn hoặc bằng với số notron: Z ≤ N ≤ 1,5Z. - Hệ thức này có thể giúp xác định loại tia phóng xạ là β+ hay β- của 1 chất phóng xạ. Ở đó, hạt nhân ban đầu (hạt nhân mẹ) có số proton bằng với số notron nên sau đó sẽ chuyển đổi từ p → n: p → n + v + β+ (v là hạt notrino) Chọn đáp án A PAS VUIHOC – GIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT: ⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+ ⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích ⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô ⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi ⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề ⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập Đăng ký học thử miễn phí ngay!! Phóng xạ trong chương trình vật lý 12 là một phần kiến thức vô cùng quan trọng và bổ ích đối với các em học sinh. Bài viết sẽ giúp các em nắm bắt và vận dụng làm bài tập về phần kiến thức này. Ngoài ra, để tìm hiểu thêm về các phần kiến thức khác trong quá trình ôn thi Vật lý tốt nghiệp THPT Quốc gia, các em truy cập vào Vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ trung tâm hỗ trợ ngay hôm nay để học hỏi thêm thật nhiều kiến thức nhé! |