Vật lí hạt nhân (Chuyên đề Vật Lí ôn thi Tốt nghiệp 2025)

Chuyên đề Vật lí hạt nhân có trong bộ 14 Chuyên đề ôn thi Tốt nghiệp Vật Lí năm 2025 đầy đủ lý thuyết và bài tập đa dạng có lời giải giúp học sinh có thêm tài liệu ôn tập cho bài thi tốt nghiệp THPT môn Vật Lí.

Vật lí hạt nhân (Chuyên đề Vật Lí ôn thi Tốt nghiệp 2025)

Xem thử Đề thi thử Tốt nghiệp Vật Lí 2025 Xem thử Đề thi Tốt nghiệp Vật Lí 2025 Xem thử Chuyên đề ôn thi Tốt nghiệp Vật Lí Xem thử 1000 câu trắc nghiệm Vật Lí

Chỉ từ 350k mua trọn bộ Chuyên đề ôn thi Tốt nghiệp Vật lí năm 2025 theo cấu trúc mới bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 1053587071 - NGUYEN VAN DOAN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận đề thi

I. CẤU TRÚC HẠT NHÂN

1. Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân nguyên tử có kích thước rất nhỏ (đường kính cỡ 10^-14m đến 10^-15m), nhưng lại được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là các nucleon.

Có hai loại nucleon: proton p (${}_1{}^{1}p$) mang điện tích nguyên tố dương, neutron n (${}_o{}^{1}n$) không mang điện.

     Kí hiệu hạt nhân là ${}_Z{}^{A}X$.

Một nguyên tố có số thứ tự Z trong bảng hệ thống tuần hoàn thì hạt nhân của nó có Z proton và N neutron.

     Tổng số proton và neutron gọi là số khối A. Số khối: A = Z + N.

Mô hình đơn giản của nguyên tử

• Nguyên tử gồm hạt nhân ở giữa mang điện tích dương và các electron mang điện âm chuyển động quanh hạt nhân.

• Hạt nhân gồm proton và neutron. Số proton trong hạt nhân bằng số electron của nguyên tử.

2. Lực hạt nhân

     Các nucleon cấu tạo nên hạt nhân liên kết với nhau bởi các lực hút rất mạnh gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng cỡ 10^{-15 m.}

3. Đồng vị

     Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số proton Z nhưng khác số neutron N nên khác số khối A gọi là các đồng vị, chúng có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn.

     Ví dụ: hiđrô có 3 đồng vị: Hidrô ${}_1{}^{1}H$; đơteri ${}_1{}^{2}H$ (${}_1{}^{2}D$); triti ${}_1{}^{3}H$(${}_1{}^{3}T$).

4. Khối lượng nguyên tử, khối lượng hạt nhân

Trong vật lý nguyên tử và hạt nhân người ta thường dùng đơn vị khối lượng gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu amu, viết tắt là u.

1amu = $\frac{1}{12}$ khối lượng nguyên tử cacbon ${}_6{}^{12}C$, do đó có thể gọi đơn vị này là đơn vị cacbon.

$1amu=\frac{1}{12}{\mathrm{m}}_{{}_6{}^{12}\mathrm{C}}={\mathrm{1,66054.10}}^{-27}\mathrm{kg}=\mathrm{931,5}MeV/c^2$.

Một nguyên tử có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử u. 

Số hạt nhân có trong m (g) chất: $N=\frac{m}{A}.N_A$.

II. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

1. Độ hụt khối và năng lượng liên kết

• Độ hụt khối của một hạt nhân là hiệu số giữa tổng khối lượng của các nucleon cấu tạo nên hạt nhân và khối lượng hạt nhân đó:

Dm = Zm_p + (A – Z)m_n – m_X

• Năng lượng liên kết hạt nhân bằng năng lượng tối thiểu cần cung cấp để tách hạt nhân đó thành các nucleon riêng lẻ:

$E_{\text{lk}}=\Delta m\cdot c^2=\left[Z{m}_{\text{p}}+(A-Z)m_{\text{n}}-m_{\text{x}}\right]c^2$

Năng lượng liên kết hạt nhân thường được đo bằng đơn vị MeV

• Năng lượng liên kết riêng của mỗi hạt nhân là năng lượng liên kết tính cho mỗi nucleon của hạt nhân đó:

$E_{lkr}=\frac{E_{lk}}{A}$

Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

Năng lượng liên kết riêng hạt nhân thường được đo bằng đơn vị MeV/nucleon.

III. SỰ PHÂN HẠCH VÀ SỰ TỔNG HỢP HẠT NHÂN

1. Định nghĩa

2. Ứng dụng của ngành công nghiệp hạt nhân trong đời sống

- Dùng trong các nhà máy điện hạt nhân

- Trong y học: những kiến thức về vật lí hạt nhân đang được ứng dụng rộng rãi trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh, đặc biệt là bệnh ung thư. Ví dụ: hiệu ứng huỷ cặp electron - positron (phản hạt của electron) được ứng dụng trong máy “chụp cắt lớp phát xạ positron" (PET - Positron Emission Tomography).

- Trong nông nghiệp: cải tạo giống cây trồng có các đặc tính mới như: năng suất cao, chất lượng dinh dưỡng tốt, hình dáng đẹp (như cúc Chrysanthemum đột biến, ...).

- Trong công nghiệp: kiểm tra chất lượng sản phẩm, đo mật độ vật liệu mà không phá huỷ mẫu vật, kiểm tra chất lượng mối hàn, ...

- Trong khảo cổ: xác định tuổi và thành phần cấu tạo chất của các mẫu vật.

- Trong thực phẩm: diệt vi sinh vật để khử trùng thực phẩm; làm chậm quá trình chín giúp trái cây được bảo quản lâu hơn ở điều kiện bình thường.

IV. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

1. Sự phóng xạ

     Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác.

     Các tia phóng xạ không nhìn thấy được, nhưng có thể phát hiện được chúng do chúng có khả năng làm đen kính ảnh, làm ion hóa chất khí, bị lệch trong điện trường, từ trường, ...

2. Đặc điểm của hiện tượng phóng xạ

     Hiện tượng phóng xạ do các nguyên nhân bên trong hạt nhân gây ra, hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài như nhiệt độ, áp suất...

Không thể can thiệp để làm cho sự phóng xạ xảy ra nhanh hơn hoặc chậm hơn.

3. Các loại tia phóng xạ

4. Định luật phóng xạ

a. Định luật phóng xạ

Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã. Cứ sau mỗi chu kỳ này thì một nửa số nguyên tử của chất ấy biến đổi thành chất khác.

• Số hạt nhân còn lại: $N=N_0{e}^{-\lambda t}=N_0{2}^{-\frac{t}{T}}$

Trong đó $\lambda =\frac{\ln 2}{T\left(s\right)}$ là hằng số phóng xạ.

• Khối lượng hạt nhân còn lại: $m=m_0{e}^{-\lambda t}=m_0{.2}^{-\frac{t}{T}}$

• Số hạt nhân đã phân rã: $\Delta N=N_0-N=N_0\left(1-2^{\frac{-t}{T}}\right)$

• Khối lượng hạt nhân đã phân rã: $\Delta m=m_0-m=m_0\left(1-2^{\frac{-t}{T}}\right)$

b. Độ phóng xạ:

Độ phóng xạ H được xác định bằng số hạt nhân chất phóng xạ phân rã trong một giây và liên hệ với hằng số phóng xạ và số hạt nhân chất phóng xạ trong mẫu theo công thức: H = λN.

V. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

1. Phản ứng hạt nhân

     Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa các hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt nhân khác.

     Phóng xạ là trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân vì nó làm biến đổi hạt nhân nguyên tử này thành hạt nhân nguyên tử khác. Trong sự phóng xạ, ở vế trái chỉ có một hạt nhân gọi là hạt nhân mẹ.

2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Xét phương trình phản ứng: ${}_{Z_1}{}^{A_1}X_1+{}_{Z_2}{}^{A_2}X_2\to {}_{Z_3}{}^{A_3}X_3+{}_{Z_4}{}^{A_4}X_4$

     Trong phản ứng hạt nhân số nucleon (số khối A), điện tích, động lượng, năng lượng (bao gồm cả năng lượng nghỉ và năng lượng thông thường) của các hạt tham gia phản ứng được bảo toàn.

     Trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn khối lượng.

• Định luật bảo toàn điện tích: Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄

• Định luật bảo toàn số nucleon: A₁ + A₂ = A₃ + A₄

• Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: $\Sigma E_t=\Sigma E_s$

=> $K_1+K_2+(m_1+m_2)c^2=K_3+K_4+(m_3+m_4)c^2$

• Định luật bảo toàn động lượng $\overrightarrow{p}$: $\overrightarrow{p_1}+\overrightarrow{p_2}=\overrightarrow{p_3}+\overrightarrow{p_4}$

Với $\overrightarrow{p}=m.\overrightarrow{v}$

Mối quan hệ giữa động lượng và động năng: $p_X^2=2m_X{K}_X$

................................

................................

................................

Xem thử Đề thi thử Tốt nghiệp Vật Lí 2025 Xem thử Đề thi Tốt nghiệp Vật Lí 2025 Xem thử Chuyên đề ôn thi Tốt nghiệp Vật Lí Xem thử 1000 câu trắc nghiệm Vật Lí

Xem thêm các chuyên đề ôn thi tốt nghiệp THPT môn Vật Lí năm 2025 có đáp án hay khác:

• Chuyên đề: Vật lí nhiệt (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Khí lí tưởng (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Từ trường (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Sai số và chuyển động cơ (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Động lực học (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Năng lượng, công, công suất (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Động lượng (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Chuyển động tròn đều (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Biến dạng vật rắn. Áp suất (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Dao động (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Sóng (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Điện trường (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)
• Chuyên đề: Dòng điện. Mạch điện (Ôn thi Vật Lí Tốt nghiệp 2025)

---