Bài tập phản ứng nhiệt hạch có lời giải năm 2024
Phản ứng phân hạch là dạng bài nằm trong chương trình vật lý 12 và thường gặp trong bài thi THPT Quốc Gia. Bài viết dưới đây sẽ tổng hợp đầy đủ lý thuyết về phản ứng phân hạch, nhiệt hạch, cơ chế, đặc điểm của phản ứng phân hạch và kèm bài tập tự luyện có đáp án. Show
1. Phản ứng phân hạch là gì?Theo kiến thức trong chương trình Vật Lý 12, phản ứng phân hạch là phản ứng mà khi đó hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân trung bình. Năng lượng của mỗi phản ứng phân hạch tỏa ra ~200 MeV, trong đó phần lớn chính là động năng của các mảnh vỡ. Phản ứng phân hạch tạo ra một số nơtron và các phôtôn. 2. Phản ứng nhiệt hạch là gì?Là phản ứng tổng hợp hạt nhân nặng từ 2 hoặc nhiều hạt nhân nhẹ hơn. Phản ứng phân hạch và nhiệt hạch khác nhau vì phản ứng nhiệt hạch thường sản sinh ra nhiệt lượng lớn hơn phản ứng phân hạch, tuy nhiên chúng vẫn cần phải có các điều kiện cần thiết thì mới có thể xảy ra được. Phương trình phản ứng nhiệt hạch được viết như sau: 3. Cơ chế của phản ứng phân hạchMuốn xảy ra phản ứng phân hạch thì cần phải truyền cho hạt nhân mẹ XX năng lượng đủ lớn (giá trị tối thiểu của loại năng lượng này chính là năng lượng kích hoạt). Để có thể truyền năng lượng kích hoạt đến hạt nhân mẹ XX thì đó phải là một nơtron bắn vào XX để XX hấp thụ nơtron rồi chuyển sang trạng thái kích thích. Trạng thái này thường không bền và cho kết quả theo sơ đồ n + X → X∗ → Y + Z + kn Vậy nên quá trình phân hạch hạt nhân XX không xảy ra trực tiếp mà cần phải qua trạng thái kích thích. 4. Đặc điểm của phản ứng phân hạch4.1. Phản ứng phân hạch kích thíchĐể có phản ứng phân hạch thì cần cho 1 nơron bắn vào hạt nhân X, đưa hạt nhân X thành trạng thái kích thích X* từ đó X* vỡ thành 2 hạt nhỏ trung bình có kèm theo vài nơron phát ra: n + X → X* → Y + Z + kn Vậy nên quá trình phân hạch của X không diễn ra trực tiếp mà phải trải qua trạng thái kích thích X*. 4.2. Phản ứng phân hạch tỏa năng lượngPhản ứng phân hạch Urani chính là phản ứng phân hạch tỏa năng lượng và năng lượng đó được gọi là năng lượng phân hạch. Mỗi phân hạch tỏa năng lượng ~210 MeV. 4.3. Phản ứng phân hạch dây chuyềnGiả thiết mỗi phân hạch có k nơtron sẽ được giải phóng và đến kích thích các hạt nhân khác tạo ra phân hạch mới. Sau n lần phân hạch số lượng nơtron được giải phóng sẽ kích thích tạo phân hạch mới.
Khi khối lượng chất phân hạch đạt đến một một giá trị tối thiểu nào đó ta gọi nó là khối lượng tới hạn. Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập và xây dựng lộ trình ôn thi tốt nghiệp THPT môn Vật lý hiệu quả 4.4. Phản ứng phân hạch có điều khiểnPhản ứng phân hạch có điều kiện được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân (trong trường hợp k = 1). Sử dụng các thanh điều khiển chứa bo hay cadimi hấp thụ các nơron thừa sao cho k = 1. Nhiên liệu phân hạch tại các lò phản ứng thường đạt 235U (uranium 235) hoặc 239Pu (plutonium 239). 5. Phản ứng dây chuyềnKhi các nơtron tạo thành sau phân hạch có động năng lớn khi đó U238 sẽ hấp thụ hết hoặc sẽ thoát ra Urani. Tuy nhiên nếu chúng chậm lại có thể gây ra sự phân hạch các hạt U235 khác khiến cho sự phân hạch biến thành phản ứng dây truyền. Nhưng trên thực tế không phải tất cả nơtron đều gây ra hiện tượng phân hạch. Vì vậy nếu muốn có phản ứng dây chuyền thì phải xét đến các nơtron trung bình k còn lại sau các lần phân hạch.
6. Lò phản ứng hạt nhân
7. Một số bài tập về phản ứng phân hạch (có lời giải)Để nắm chắc kiến thức về phản ứng phân hạch vật lý 12 hãy cùng tham khảo một số bài tập dưới đây nhé! Câu 1: Loại năng lượng được tỏa ra trong phản ứng phân hạch chúng chủ yếu ở dạng nào?
Đáp án: C Vì năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch thường chủ yếu ở dạng động năng của các hạt nhân con. Câu 2: Vật liệu nào sau đây có thể đóng vào trò “chất làm chậm” tốt nhất đối với nơtron?
Đáp án: B Vì than chì chính là vật liệu có thể làm “chất làm chậm” tốt nhất nơtron. Câu 3: Sự phân hạch chính là sự vỡ một hạt nhân nặng:
Đáp án: C Vì phản ứng phân hạch là hiện tượng một hạt nhân nặng sau khi hấp thụ một nơtron chậm sẽ vỡ thành vài nơtron và 2 hạt nhân trung bình. Câu 4: Số nơtron trung bình còn lại sau mỗi phân hạch được gọi là k vậy cần điều kiện gì để phản ứng dây chuyền xảy ra?
Đáp án: D Giải thích: + k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền và tắt nhanh. + k = 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, theo thời gian, công suất phát ra không đổi. + k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, công suất phát ra tăng nhanh và có thể gây nên bùng nổ. Câu 5: Để tạo nên phản ứng hạt nhân dây chuyền cần có những điều kiện gì? Chọn đáp án sai?
Đáp án: D Vì nhiệt độ thường không ảnh hưởng đến việc xảy ra phản ứng phân hạch. Đăng ký ngay để nhận bộ tài liệu tổng hợp trọn kiến thức và phương pháp giải mọi dạng bài tập Vật Lý độc quyền của VUIHOC ngay Câu 6: Phát biểu nào SAI khi nói về phản ứng phân hạch?
Đáp án: C Con người kiểm soát được phản ứng phân hạch trong lò phản ứng hạt nhân với k = 1. Câu 7: Năng lượng giải phóng trong phản ứng phân hạch là gì?
Đáp án: B Vì năng lượng được giải phóng trong phản ứng phân hạch thường sẽ là động năng của các mảnh. Câu 8: Cho phản ứng phân hạch 235U cùng các thanh nhiên liệu và các thanh điều khiển Cd, B trong lò phản ứng. Vậy mục đích của các thanh điều khiển là gì?
Đáp án: A Trong lò phản ứng phân hạch 235U cùng các thanh nhiên liệu và các thanh điều khiển Cd, B. Vậy mục đích của các thanh điều khiển là hấp thụ nơtron khi số nơtron tăng quá nhiều, để luôn giữ k = 1. Câu 9: Cho phản ứng phân hạch 235U xảy ra ở lò phản ứng hạt nhân và trong bom nguyên tử. Vậy sự khác nhau của bom nguyên tử và lò phản ứng là gì?
Đáp án: C 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 Trên đây là toàn bộ kiến thức về phản ứng phân hạch và bài tập vận dụng có hướng dẫn giải các em có thể tham khảo. Hy vọng với bài viết trên sẽ giúp các em có những kiến thức cần thiết phục vụ cho quá trình ôn thi học kì cũng như ôn thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia môn Vật Lý. Nếu muốn luyện tập thêm em có thể truy cập địa chỉ Vuihoc.vn nhé! |