Câu hỏi: Hạt nhân Poloni $\left( _{84}^{210}Po \right)$ đứng yên phát ra tia anpha và biến thành hạt nhân chì Pb. Cho ${{m}_{Po}}=209,9828v,{{m}_{\alpha }}=4,0026v,{{m}_{Pb}}=205,9744u.$ Tốc độ của hạt nhân chi phóng ra bằng
A. $30,{{6.10}^{5}}m/s$
B. ${{5.10}^{5}}m/s$
C. $3,{{06.10}^{5}}m/s$
D. $3,{{06.10}^{5}}m/s$
A. $30,{{6.10}^{5}}m/s$
B. ${{5.10}^{5}}m/s$
C. $3,{{06.10}^{5}}m/s$
D. $3,{{06.10}^{5}}m/s$
Phương pháp:
+ Sử dụng công thức tính năng lượng phản ứng hạt nhân: $\Delta E=\left( {{m}_{Po}}-{{m}_{\alpha }}-{{m}_{Pb}} \right).{{c}^{2}}$
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng
+ Sử dụng biểu thức tính động năng: ${{\text{W}}_{d}}=\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$
Cách giải:
Ta có: $Po\to \alpha +Pb$
$\Delta E=\left( {{m}_{Po}}-{{m}_{\alpha }}-{{m}_{Pb}} \right).{{c}^{2}}=5,{{8.10}^{-3}}u{{c}^{2}}=5,4027MeV$
Ta có: ${{\text{W}}_{{{d}_{\alpha }}}}+{{\text{W}}_{{{d}_{Pb}}}}=\Delta E\left( 1 \right)$
Lại có: $\overrightarrow{{{P}_{Po}}}=\overrightarrow{{{P}_{\alpha }}}+\overrightarrow{{{P}_{Pb}}}$
Có ${{v}_{Po}}=0\Rightarrow {{P}_{Po}}=0\Rightarrow {{P}_{\alpha }}={{P}_{Pb}}\Rightarrow P_{\alpha }^{2}=P_{Pb}^{2}\Rightarrow {{m}_{\alpha }}{{\text{W}}_{{{d}_{\alpha }}}}={{m}_{Pb}}{{\text{W}}_{{{d}_{Pb}}}}\left( 2 \right)$
Từ (1) và (2) $\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{\text{W}}_{{{d}_{\alpha }}}}=5,29MeV \\
& {{W}_{{{d}_{Pb}}}}=0,1029MeV=1,{{6464.10}^{-14}}J \\
\end{aligned} \right.$
Lại có ${{\text{W}}_{{{d}_{Pb}}}}=\dfrac{1}{2}{{m}_{Pb}}.v_{Pb}^{2}\Rightarrow {{v}_{Pb}}=\sqrt{\dfrac{2{{W}_{{{d}_{Pb}}}}}{{{m}_{Pb}}}}=\sqrt{\dfrac{2.1,{{6464.10}^{-14}}}{295,9744.1,{{66055.10}^{-27}}}}=3,{{06.10}^{5}}m/s$
+ Sử dụng công thức tính năng lượng phản ứng hạt nhân: $\Delta E=\left( {{m}_{Po}}-{{m}_{\alpha }}-{{m}_{Pb}} \right).{{c}^{2}}$
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng
+ Sử dụng biểu thức tính động năng: ${{\text{W}}_{d}}=\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$
Cách giải:
Ta có: $Po\to \alpha +Pb$
$\Delta E=\left( {{m}_{Po}}-{{m}_{\alpha }}-{{m}_{Pb}} \right).{{c}^{2}}=5,{{8.10}^{-3}}u{{c}^{2}}=5,4027MeV$
Ta có: ${{\text{W}}_{{{d}_{\alpha }}}}+{{\text{W}}_{{{d}_{Pb}}}}=\Delta E\left( 1 \right)$
Lại có: $\overrightarrow{{{P}_{Po}}}=\overrightarrow{{{P}_{\alpha }}}+\overrightarrow{{{P}_{Pb}}}$
Có ${{v}_{Po}}=0\Rightarrow {{P}_{Po}}=0\Rightarrow {{P}_{\alpha }}={{P}_{Pb}}\Rightarrow P_{\alpha }^{2}=P_{Pb}^{2}\Rightarrow {{m}_{\alpha }}{{\text{W}}_{{{d}_{\alpha }}}}={{m}_{Pb}}{{\text{W}}_{{{d}_{Pb}}}}\left( 2 \right)$
Từ (1) và (2) $\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{\text{W}}_{{{d}_{\alpha }}}}=5,29MeV \\
& {{W}_{{{d}_{Pb}}}}=0,1029MeV=1,{{6464.10}^{-14}}J \\
\end{aligned} \right.$
Lại có ${{\text{W}}_{{{d}_{Pb}}}}=\dfrac{1}{2}{{m}_{Pb}}.v_{Pb}^{2}\Rightarrow {{v}_{Pb}}=\sqrt{\dfrac{2{{W}_{{{d}_{Pb}}}}}{{{m}_{Pb}}}}=\sqrt{\dfrac{2.1,{{6464.10}^{-14}}}{295,9744.1,{{66055.10}^{-27}}}}=3,{{06.10}^{5}}m/s$
Đáp án C.