Bắn một hạt nơtron có động năng 2 MeV vào hạt nhân \({}_{3}^{6}Li\) đang đứng yên thì thu được hạt anpha và hạt nhân X có hướng chuyển động hợp với hướng tới của hạt nơtron các góc lần lượt là 25° và 30°. Phản ứng này tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiVận dụng các định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối, ta viết được phương trình phản ứng hạt nhân đã xảy ra như sau:
\({}_{0}^{1}n+{}_{3}^{6}Li\to {}_{2}^{4}\alpha +{}_{1}^{3}X\)
Vận dụng định luật bảo toàn động lượng, ta vẽ được giản đồ các véc tơ động lượng như hình vẽ.
.png)
Theo định lí hàm số sin trong tam giác, ta có:
\(\frac{{{p}_{n}}}{\sin 125{}^\circ }=\frac{{{p}_{X}}}{\sin 25{}^\circ }=\frac{{{p}_{\alpha }}}{\sin 30{}^\circ }\)
\(\Rightarrow \frac{{{p}_{n}}}{{{p}_{X}}}=\sqrt{\frac{{{m}_{n}}{{K}_{n}}}{{{m}_{X}}{{K}_{X}}}}=\sqrt{\frac{1.2}{3.{{K}_{X}}}}=\frac{\sin 125{}^\circ }{\sin 25{}^\circ }\Rightarrow {{K}_{X}}=0,177MeV\)
\(\Rightarrow \frac{{{p}_{n}}}{{{p}_{\alpha }}}=\sqrt{\frac{{{m}_{n}}{{K}_{n}}}{{{m}_{\alpha }}{{K}_{\alpha }}}}=\sqrt{\frac{1.2}{4.{{K}_{\alpha }}}}=\frac{\sin 125{}^\circ }{\sin 30{}^\circ }\Rightarrow {{K}_{\alpha }}=0,186MeV\)
Năng lượng tỏa ra của phản ứng có thể được tính thông qua động năng của các hạt tham gia phản ứng, ta có:
\(\text{W}={{K}_{He}}+{{K}_{X}}-{{K}_{n}}=0,177+0,186-2=-1,637MeV<0\)
Do \(W<0\) nên phản ứng thu năng lượng 1,637 MeV.
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý
Trường THPT Lạng Giang
