Giải vật lí 12 bài 37: Phóng xạ

Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 37: Phóng xạ - sách giáo khoa vật lí 12. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 12 bài 37: Phóng xạ nhé.


I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. Hiện tượng phóng xạ

1. Định nghĩa

  • Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững ( tự nhiên hay nhân tạo ). Quá trình phân rã này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ. Hạt nhân tự phân rã gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân rã gọi là hạt nhân con.

2. Các dạng phóng xạ

a. Phóng xạ $\alpha $ :                                      

  • Dạng viết gọn: $_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{Z-2}^{A-4}\textrm{Y}+_{2}^{4}\textrm{He}$                                  
  • Tia $\alpha $ là dòng hạt nhân chuyển động với tốc độ 20000 km/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và  trong vật rắn chừng vài micromét.

b. Phóng xạ β-                                     

  • Dạng viết gọn: $_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{Z+1}^{A}\textrm{Y}+_{-1}^{0}\textrm{n}$
  • Phóng xạ β- là quá trình phát ra tia β-. Tia β- là dòng các electron ($_{-1}^{0}\textrm{e}$)                               

c. Phóng xạ β+:                  

  • Dạng viết gọn: $_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{Z+1}^{A}\textrm{Y}+_{1}^{0}\textrm{n}$
  • Phóng xạ β+ là quá trình phát ra tia β+. Tia β+ là dòng các electron ($_{1}^{0}\textrm{e}$). Nó là phản hạt của electron.
  • Các hạt $_{-1}^{0}\textrm{e}$và $_{1}^{0}\textrm{e}$ chuyển động với tốc độ xấp xĩ tốc độ ánh sáng, Các tia này có thể truyền được vài mét trong không khí và vài milimet trong kim loại.

d. Phóng xạ γ:

  • Phóng xạ γ  là phóng xạ đi kèm phóng xạ α hay β+, β-.
  • Tia γ đi được vài mét trong bêtông và vài xentimet trong chì.

II. Định luật phóng xạ

1. Đặc tính của quá trình phóng xạ

  • Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân.
  • Có tính tự phát và không điều khiển được.
  • Là một quá trình ngẫu nhiên.

2. Định luật  phóng xạ

  •  Trong quá trình phân rã, số lượng các hạt nhân (hay khối lượng) của chất phóng xạ giảm theo hàm mũ:

N = N0e-λt

  •  Với T là chu kì bán rã, λ là hằng số phóng xạ.

3. Chu kì bán rã

  • Chu kì bán rã là thời gian qua đó số lượng các hạt nhân còn lại 50% (nghĩa là phân rã 50%).

T =$\frac{ln2}{\lambda }$

III. Đồng vị phóng xạ nhân tạo

1. Phóng xạ nhân tạo và phương pháp nguyên tử đánh dấu

  •  Người ta tạo ra các hạt nhân phóng xạ của các nguyên tố X bình thường không phải là chất phóng xạ theo sơ đồ tổng quát sau :
  •  $_{Z}^{A+1}\textrm{X}$ là đồng vị phóng xạ của X. Khi trộn lẫn với các hạt nhân bình thường không phóng xạ, các hạt nhân phóng xạ được gọi là các nguyên tử đánh dấu, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự chuyển vận của nguyên tố X.

2. Đồng vị$^{14}\textrm{C}$, đồng hồ của Trái Đất

  •  $_{6}^{14}\textrm{C}$ là một đồng vị phóng xạ b-, chu kì bán rã 5730 năm. Tỉ lệ C trong CO2 của khí quyễn là 10-6%. Bằng cách so sánh độ phóng xạ của mẫu cây tươi và mẫu cây đã chết cùng loại và cùng khối lượng ta có thể  xác định được thời gian từ lúc cây ấy chết cho đến nay.

3. Độ phóng xạ

  •  Đơn vị của độ phóng xạ là becơren (Bq) và curi (Ci): 1Bq = 1 phân rã/s.

II. GIẢI BÀI TẬP

Hướng dẫn trả lời các câu hỏi giữa bài

Giải câu 1: Chứng minh rằng, sau thời gian t...

Chứng minh rằng, sau thời gian t = xT thì số hạt nhân phóng xạ còn lại là:

N =$\frac{N_{0}}{2^{x}}$

Bài giải:

Ta có: λ=$\frac{ln2}{T}$

⇒ -λt =$\frac{-t}{T}.ln2$( nhân hai vế với -t )

⇒ -λt.lne =$\frac{-t}{T}.ln2$( Do lne = 1 nên nhân vế trái với lne )

⇒lne-λt = ln2$\frac{-t}{T}$

Theo giả thiết: N = N0e-λT = N0.2$\frac{-t}{T}$

Sau thời gian t = xT, số hạt nhân phóng xạ còn lại là:

N = N0.2$\frac{-t}{T}$= N02$\frac{-xT}{T}$= N0.2-x =$\frac{N_{0}}{2^{x}}$

Hướng dẫn trả lời các câu hỏi cuối bài

Giải câu 1: Một hạt nhân$_{Z}^{A}\textrm{X}$phóng xạ...

Một hạt nhân$_{Z}^{A}\textrm{X}$phóng xạ: α, β-, β+, γ hãy hoàn chỉnh bảng sau:

Bài giải:

Giải câu 2: Hãy chọn câu đúng....

Hãy chọn câu đúng.

Quá trình phóng xạ hạt nhân

A. thu năng lượng.

B. tỏa năng lương.

C. không thu, không tỏa năng lượng.

D. có trường hợp thu, có trường hợp tỏa năng lượng.

Bài giải:

Chọn B.

Giải câu 3: Trong số các tia: α, β-, β+, γ, tia nào...

Trong số các tia: α, β-, β+, γ, tia nào đâm xuyên mạnh nhất? Tia nào đâm xuyên yếu nhất?

Bài giải:

Khả năng đâm xuyên của tia γ là mạnh nhất vì bước sóng ngắn nhất, năng lượng lớn nhất.

Khả năng đâm xuyên của tia α là yếu nhất vì bước sóng dài nhất, năng lượng nhỏ nhất.

Giải câu 4: Quá trình phóng xạ nào không có sự...

Quá trình phóng xạ nào không có sự thay đổi cấu tạo hạt nhân?

A. Phóng xạ α.

B. Phóng xạ β-.

C. Phóng xạ β+.

D. Phóng xạ γ.

Bài giải:

Chọn D.

Phóng xạ$\alpha $

  • $_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{Z-2}^{A-4}\textrm{Y}+_{2}^{4}\textrm{He}$                                  

Hạt nhân con ở vị trí lùi hai ô so với hạt nhân mẹ.

Phóng xạ$\beta ^{-}$

  • $_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{Z+1}^{A}\textrm{Y}+_{-1}^{0}\textrm{n}$

Phóng xạ$\beta ^{+}$

Hạt nhân con ở vị trí tiến 1 ô to với hạt nhân mẹ.

  • $_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{Z+1}^{A}\textrm{Y}+_{1}^{0}\textrm{n}$

Hạt nhân con ở vị trí lùi 1 ô so với hạt nhân mẹ.

Phóng xạ γ

Tia γ có bản chất là sóng điện từ nên không có sự biến đổi hạt nhân.

Giải câu 5: Hãy chọn câu đúng....

Hãy chọn câu đúng.

Trong quá trình phóng xạ, số lượng hạt nhân phân rã giảm đi với thời gian t theo quy luật

A. -αt + β ( α,β >0 )

B.$\frac{1}{t}$

C.$\frac{1}{\sqrt{t}}$

D.$e^{-\lambda t}$

Bài giải:

Chọn D. Số hạt nhân giảm theo quy luật hàm số mũ:

N = N0e-λT

Xem thêm lời giải Giải môn Vật lí lớp 12

Giải vật lí lớp 12, soạn bài vật lí lớp 12, làm bài tập bài thực hành vật lí 12. Ở đây, có kiến thức tất cả các bài học trong chương trình sgk vật lí lớp 12. Ngoài phần tổng hợp lý thuyết, các câu hỏi giữa bài, cuối bài học đều được giải dễ hiểu, dễ nhớ. Học sinh muốn xem bài nào thì click vào tên bài tương ứng ở mục lục sau

Lớp 12 | Các môn học Lớp 12 | Giải bài tập, đề kiểm tra, đề thi Lớp 12 chọn lọc

Danh sách các môn học Lớp 12 được biên soạn theo sách giáo khoa mới của bộ giáo dục đào tạo. Kèm theo lời giải sách bài tập, sách giáo khoa, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và học kì 2 năm học 2024 ngắn gọn, chi tiết dễ hiểu.