Thứ Ba, 24 tháng 6, 2025

hcv2020>Vật lí 12: Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng các hạt nhân tham gia phản ứng là bao nhiêu?

Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng các hạt nhân tham gia phản ứng:

A. được bảo toàn.

B. tăng.

C. giảm.

D. tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng.

Đáp án đúng là: D. tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng.

Giải thích từ hcv2020:

Trong phản ứng hạt nhân, khối lượng không được bảo toàn tuyệt đối như trong các phản ứng hóa học thông thường. Thay vào đó, tổng năng lượng mới là đại lượng luôn được bảo toàn theo định luật bảo toàn năng lượng của Einstein:

E = mc² (khối lượng có thể chuyển hóa thành năng lượng và ngược lại).

Nếu tổng khối lượng sau phản ứng < khối lượng ban đầu ⇒ phản ứng tỏa năng lượng (Q > 0).
Nếu tổng khối lượng sau phản ứng > khối lượng ban đầu ⇒ phản ứng thu năng lượng (Q < 0).

Do đó, tổng khối lượng có thể tăng, giảm hoặc bằng nhau, tùy vào bản chất của từng phản ứng.

👉 Vì vậy, lựa chọn đúng là:
D. tăng hoặc giảm tuỳ theo phản ứng.

SƠ LƯỢC VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

I. Cấu trúc hạt nhân nguyên tử – Những kiến thức nền tảng không thể bỏ qua

Hạt nhân nguyên tử là phần trung tâm cực kỳ nhỏ bé nhưng chứa gần như toàn bộ khối lượng của nguyên tử. Thành phần chính của nó gồm proton (mang điện dương) và nơtron (không mang điện), gọi chung là nuclon. Các nuclon này liên kết với nhau nhờ một loại lực đặc biệt gọi là lực hạt nhân – một lực tương tác mạnh nhưng chỉ phát huy tác dụng ở khoảng cách rất ngắn, khoảng vài femtomet (1 fm = 10^-15 m).

Mỗi nguyên tử có một số proton nhất định, gọi là số hiệu nguyên tử Z. Tổng số proton và nơtron trong hạt nhân được gọi là số khối A. Như vậy, số nơtron là N = A - Z. Mỗi nguyên tử được ký hiệu dưới dạng ^A_ZX, với X là ký hiệu hóa học.

Khối lượng hạt nhân và khái niệm độ hụt khối

Thật bất ngờ khi tổng khối lượng của các nuclon tự do (m₀) bao giờ cũng lớn hơn khối lượng của chính hạt nhân đó (m). Phần khối lượng "thiếu hụt" này được gọi là độ hụt khối Δm = m₀ - m. Theo thuyết tương đối hẹp của Einstein, khối lượng có thể chuyển hóa thành năng lượng theo công thức nổi tiếng E = mc². Vì vậy, độ hụt khối tương ứng với năng lượng liên kết hạt nhân – năng lượng cần thiết để "bẻ gãy" hạt nhân thành các nuclon riêng biệt.

Đơn vị khối lượng phổ biến trong vật lý hạt nhân là đơn vị Cacbon (u), tương đương 1/12 khối lượng hạt nhân nguyên tử C¹². Đơn vị này quy đổi được sang năng lượng: 1 u ≈ 931 MeV/c².

---

II. Phóng xạ – Khi hạt nhân biến đổi tự nhiên

Phóng xạ là hiện tượng tự nhiên hoặc nhân tạo, trong đó một hạt nhân không bền vững sẽ tự động phát ra các tia năng lượng cao như tia alpha (α), beta (β) và gamma (γ) để biến đổi thành một hạt nhân khác ổn định hơn.

Các dạng phóng xạ phổ biến

Phóng xạ α: Hạt nhân phát ra một hạt α (tức một hạt nhân heli gồm 2 proton và 2 nơtron).
Phóng xạ β^-: Một nơtron biến thành proton và phát ra một electron: n → p + e^-.
Phóng xạ β⁺: Một proton biến thành nơtron và phát ra một positron: p → n + e⁺.
Phóng xạ γ: Hạt nhân phát ra photon năng lượng cao (sóng điện từ) mà không thay đổi thành phần hạt.

Chu kỳ bán rã và định luật phóng xạ

Phóng xạ xảy ra một cách hoàn toàn tự phát và không bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh như nhiệt độ, áp suất hay ánh sáng. Sau mỗi khoảng thời gian T gọi là chu kỳ bán rã, số hạt nhân phóng xạ giảm còn một nửa. Sự suy giảm này tuân theo định luật mũ:

N(t) = N₀ · e^-λt       với λ = ln(2)/T

Trong đó, N(t) là số hạt nhân còn lại sau thời gian t, N₀ là số ban đầu, và λ là hằng số phóng xạ. Đơn vị đo độ phóng xạ là Becquerel (Bq): 1 Bq = 1 phân rã/giây. Ngoài ra, 1 Curi (Ci) = 3,7 × 10¹⁰ Bq.

---

III. Phản ứng hạt nhân – Sự tái tổ chức trong thế giới vi mô

Phản ứng hạt nhân là quá trình trong đó các hạt nhân tương tác và biến đổi, tạo thành các hạt nhân mới. Có hai loại chính:

1. Phản ứng phân hạch

Phản ứng này xảy ra khi một hạt nhân nặng (như U-235) hấp thụ một nơtron và vỡ ra thành hai hạt nhân nhẹ hơn, đồng thời giải phóng năng lượng và nhiều nơtron khác. Đây là nguyên lý hoạt động của lò phản ứng hạt nhân và bom nguyên tử.

2. Phản ứng nhiệt hạch

Là quá trình kết hợp hai hạt nhân nhẹ (thường là đồng vị của hydro như deuterium và tritium) thành một hạt nhân nặng hơn, giải phóng năng lượng cực lớn. Nhiệt hạch là nguồn năng lượng chính của Mặt Trời và là "giấc mơ sạch" cho tương lai năng lượng Trái Đất.

Tuy nhiên, để phản ứng nhiệt hạch xảy ra, cần đạt đến nhiệt độ hàng triệu độ C, thường phải nhờ đến phản ứng phân hạch để khởi phát quá trình.

---

IV. Các công thức cần nhớ trong vật lý hạt nhân

1. Cấu trúc hạt nhân

Δm = Z·m_p + (A − Z)·m_n − m_{hạt nhân}
E_lk = Δm · c² (tính bằng MeV nếu Δm tính theo u)

2. Phóng xạ

N(t) = N₀ · e^-λt
H = λN: Hoạt độ phóng xạ tại thời điểm t

3. Phản ứng hạt nhân

Q_tỏa = (m_trước − m_sau) · c²
Bảo toàn: Số khối, điện tích, năng lượng, động lượng

---

V. Bài tập minh họa – Hạt nhân Natri

Đề bài:

Cho biết khối lượng hạt nhân Natri là m = 22,9837 u. Biết m_p = 1,0073 u, m_n = 1,0087 u. Tính:

Số nơtron trong hạt nhân Na
Số nuclon trong 11,5 g Na
Độ hụt khối, năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng

Lời giải:

Số notron: N = 23 - 11 = 12
Số mol Na = 11,5 / 23 = 0,5 mol → N = 0,5 × 6,022 × 10²³ = 3,011 × 10²³
Số nuclon: 3,011 × 10²³ × 23 = 6,925 × 10²⁴ nuclon
Độ hụt khối Δm = 11 × 1,0073 + 12 × 1,0087 − 22,9837 = 0,201 u
Năng lượng liên kết: E_lk = 0,201 × 931 ≈ 187 MeV
Năng lượng liên kết riêng ≈ 187 / 23 ≈ 8,13 MeV/nuclon

---

VI. Kết luận

Kiến thức về cấu trúc hạt nhân, phóng xạ và các phản ứng hạt nhân không chỉ là phần cốt lõi của chương trình vật lý phổ thông mà còn là nền tảng cho các ứng dụng hiện đại như năng lượng nguyên tử, y học hạt nhân và khám phá vũ trụ. Việc nắm vững bản chất các quá trình này giúp học sinh học tốt hơn và có cái nhìn sâu sắc hơn về thế giới vi mô đầy thú vị.

Thứ Tư, 15 tháng 3, 2023

Dao động điều hòa là gì? Lý thuyết – Công thức – Ví dụ áp dụng

📘 Dao động điều hòa là gì? Lý thuyết – Công thức – Ví dụ áp dụng

🔹 1. Dao động điều hòa là gì?

Dao động điều hòa là một dạng chuyển động có tính tuần hoàn, trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hoặc sin) theo thời gian. Đây là nội dung nền tảng quan trọng trong chương trình Vật lí THPT, đặc biệt ở lớp 12.

✅ Định nghĩa:
Dao động điều hòa là dao động có phương trình dạng:
x(t) = A·cos(ωt + φ)

Trong đó:
– x(t): li độ (vị trí tức thời của vật so với vị trí cân bằng)
– A: biên độ dao động (li độ cực đại)
– ω: tần số góc (rad/s)
– φ: pha ban đầu (rad)
– t: thời gian (s)

🔸 2. Ví dụ thực tế về dao động điều hòa

Con lắc lò xo nằm ngang dao động qua lại khi bị kéo ra và thả nhẹ.
Con lắc đơn (dây treo + quả nặng) khi dao động với góc nhỏ cũng là dao động điều hòa.
Dây đàn guitar rung lên khi gảy, dao động theo dạng điều hòa và phát ra âm thanh.

⚡ Những chuyển động trên đều tuân theo một quy luật điều hòa, có vị trí lặp lại theo chu kỳ và biên độ ổn định.

🔹 3. Phương trình dao động điều hòa và các đại lượng đặc trưng

🔹 Phương trình tổng quát:

x(t) = A·cos(ωt + φ)
Phương trình này mô tả chính xác vị trí của vật dao động tại mọi thời điểm.

🔸 Các đại lượng trong phương trình:

Ký hiệu	Tên gọi	Đơn vị	Ý nghĩa
x	Li độ	m (mét)	Khoảng cách từ vị trí tức thời đến vị trí cân bằng
A	Biên độ dao động	m	Độ lớn li độ cực đại trong chu kỳ dao động
ω	Tần số góc	rad/s	Tốc độ quay pha dao động (ω = 2πf)
φ	Pha ban đầu	rad	Pha dao động tại thời điểm ban đầu (t = 0)
t	Thời gian	s (giây)	Biến thời gian

🔸 Mối liên hệ quan trọng:

ω = 2πf = 2π/T

Trong đó:
– f: tần số (Hz) – số dao động trong 1 giây
– T: chu kỳ (s) – thời gian thực hiện một dao động

🔸 Công thức vận tốc và gia tốc:

Vận tốc tức thời: v(t) = –A·ω·sin(ωt + φ) ⇒ v_max = A·ω
Gia tốc tức thời: a(t) = –A·ω²·cos(ωt + φ) ⇒ a_max = A·ω²

📌 Lưu ý:
– Khi vật ở vị trí biên (x = ±A), vận tốc bằng 0 nhưng gia tốc lớn nhất.
– Khi vật ở vị trí cân bằng (x = 0), gia tốc bằng 0 nhưng vận tốc lớn nhất.

🔹 4. Ví dụ minh họa có lời giải

Ví dụ: Một vật dao động điều hòa theo phương trình:
x(t) = 5cos(4πt + π/3) (x tính bằng cm, t tính bằng giây).
a) Xác định biên độ, tần số góc, pha ban đầu.
b) Tính tần số, chu kỳ của dao động.
c) Tính vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật.

Giải:

So sánh với phương trình chuẩn x(t) = Acos(ωt + φ)
Ta có: A = 5 cm, ω = 4π rad/s, φ = π/3 rad
a) Biên độ: A = 5 cm. Tần số góc: ω = 4π rad/s. Pha ban đầu: φ = π/3.
b) Tần số: f = ω / (2π) = 4π / 2π = 2 Hz. ⇒ Chu kỳ: T = 1 / f = 0.5 s.
c) Vận tốc cực đại: v_max = A·ω = 5 × 4π = 20π cm/s ≈ 62.83 cm/s.
Gia tốc cực đại: a_max = A·ω² = 5 × (4π)² = 5 × 16π² ≈ 789.57 cm/s².

✅ Vậy ta đã phân tích đầy đủ các đại lượng trong một dao động điều hòa điển hình.

🔹 5. Bài tập tự luyện có đáp án

Bài 1: Một vật dao động điều hòa có biên độ A = 10 cm, tần số f = 1 Hz. Tính vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật.

👉 Đáp án gợi ý:

ω = 2πf = 2π rad/s
v_max = A·ω = 10 × 2π = 20π cm/s ≈ 62.83 cm/s
a_max = A·ω² = 10 × (2π)² = 10 × 4π² ≈ 394.78 cm/s²

Bài 2: Viết phương trình dao động điều hòa biết A = 4 cm, f = 0.5 Hz, tại t = 0 vật ở vị trí x = 2 cm và đang chuyển động theo chiều âm.

👉 Đáp án gợi ý:

ω = 2πf = π rad/s
Sử dụng điều kiện ban đầu để tìm pha φ: x = Acos(φ) = 2 ⇒ cos(φ) = 0.5 ⇒ φ = π/3
Vì vật chuyển động theo chiều âm ⇒ φ = –π/3
⇒ x(t) = 4cos(πt – π/3)

🔹 6. Ứng dụng dao động điều hòa trong thực tế

Trong đồng hồ cơ: dao động điều hòa của bánh răng giúp tạo ra cơ chế đo thời gian chính xác.
Trong âm học: sóng âm do dây đàn, loa, hoặc các thiết bị phát âm đều dựa trên dao động điều hòa.
Trong xây dựng: hiểu dao động giúp thiết kế cầu đường và nhà cao tầng chống rung lắc.

👉 Việc học dao động điều hòa không chỉ để làm bài thi, mà còn giúp hiểu sâu các hiện tượng tự nhiên xung quanh bạn.

🔹 7. Sơ đồ tư duy – Tóm tắt kiến thức

Bạn có thể tự tóm tắt theo sơ đồ sau để ghi nhớ lâu hơn:

Khái niệm: dao động tuần hoàn, hàm cosin/sin
Phương trình: x = A·cos(ωt + φ)
Các đại lượng: A, ω, φ, v_max, a_max
Công thức: ω = 2πf = 2π/T; v = –Aωsin(ωt + φ); a = –Aω²cos(ωt + φ)
Ứng dụng thực tế: đồng hồ, nhạc cụ, xây dựng, kỹ thuật rung

(Bạn có thể dùng phần mềm MindMeister, Canva hoặc vẽ tay sơ đồ theo gợi ý trên)

🔹 8. Kết luận – Gợi ý tiếp theo

Qua bài viết này, bạn đã hiểu:

Dao động điều hòa là gì
Cách viết phương trình dao động
Cách tính vận tốc, gia tốc và các đại lượng liên quan
Ứng dụng trong thực tế và bài tập vận dụng

👉 Đừng quên chia sẻ bài viết nếu bạn thấy hữu ích nhé!

🎯 Tiếp theo: bạn có thể học bài "Sóng cơ học – Lý thuyết và trắc nghiệm" để mở rộng kiến thức.

Thứ Năm, 23 tháng 12, 2021

HCV2020>Vật lí LTĐH: Trong giao thoa với nguồn sáng S và hai khe Young S1, S2. Nếu di chuyển hai khe S1, S2 ra xa màn theo phương vuông góc mặt phẳng chứa hai khe thì:

Blog Học Cùng HCV xin giới thiệu Một số câu trắc nghiệm Vật lí cơ bản và hay nhất trong chương trình luyện thi đại học môn vật lý. https://hcv2020.blogspot.com kì vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích cho các bạn ôn thi đại học môn vật lý 12. Chúc các bạn chinh phục thành công kỳ thi Trung học Phổ thông Quốc gia sắp tới.

Trong giao thoa với nguồn sáng S và hai khe Y-âng S1, S2. Nếu di chuyển hai khe S1, S2 ra xa màn theo phương vuông góc mặt phẳng chứa hai khe thì:

A. hệ vân di chuyển ra xa hai khe và ta phải dời màn mới hứng được hệ vân giao thoa.

B. vân trung tâm không đổi nhưng khoảng vân tăng lên.

C. hệ vân trên màn không đổi.

D. vân trung tâm không đổi nhưng khoảng vân giảm xuống.

Tags: Vật lí , blog học cùng hcv2020, hcv2020, hcv2020.blogspot.com, thí nhiệm Y-âng

>> Các chủ đề khác trên Blog Học cùng HCV :

>> Tương tự:

Câu 32: Trong thí nghiệm khe Young ta thu được hệ thống vân sáng, vân tối trên màn. Xét hai điểm A, B đối xứng qua vân trung tâm, khi màn cách hai khe một khoảng là D thì A, B là vân sáng. Dịch chuyển màn ra xa hai khe một khoảng d thì A, B là vân sáng và đếm được số vân sáng trên đoạn AB trước và sau khi dịch chuyển màn hơn kém nhau 4. Nếu dịch tiếp màn ra xa hai khe một khoảng 9dnữa thì A, B lại là vân sáng và nếu dịch tiếp màn ra xa nữa thì tại A và B không còn xuất hiện vân sáng nữa. Tại A khi chưa dịch chuyển màn là vân sáng thứ mấy?

A. 5 . B. 4 . C. 7 . D. 6 .

Phương pháp: sử dụng công thức trong thí nghiệm Y âng về giao thoa sóng ánh sáng:

Khoảng vân:

Vị trí vân sáng:

Cách giải:

Ban đầu, tại A là vân sáng, ta có:

Khi dịch chuyển màn ra xa một khoảng d, tại A có:

Lại có: số vân sáng trên AB giảm

Trên AB có số vân sáng giảm 4 vân

Nếu dịch chuyển tiếp màn ra xa 9d và nếu nếu dịch tiếp màn ra xa nữa thì tại A và B không còn xuất hiện vân sáng → tại A là vân sáng bậc

Ta có:

Thay vào (1), ta có:

==> Chọn D.

Liên quan:

DẠNG bài tập luyện thi đại học chủ đề dao động cơ: HAI CON LẮC TRÙNG PHÙNG, GẶP NHAU

A) Hai vật dao động điều hòa cùng biên độ A với chu kì T1, T2. Lúc đầu hai vật cùng xuất phát ở cùng vị trí x0 .

* Xác định khoảng thời gian, khoảng thời gian ngắn nhất để 2 vật cùng trở lại trạng thái trạng thái lúc đầu( gọi là trùng phùng nếu ban đầu 2 con lắc cùng chiều chuyển động).

Gọi n và n là số dao động toàn phần mà 2 vật thực hiện được cho đến lúc trở lại trạng thái đầu

*Thời gian từ lúc xuất phát đến lúc trở lại trạng thái đầu là:

Δt = nT = nT(n, n ∈ N*) n, n

*Thời gian ngắn nhất từ lúc xuất phát đến lúc trở lại trạng thái đầu là :

Cách 1: Tìm n, n thoả mãn biểu thức trên⇒ giá trị Δtmin cần tìm

Cách 2: n T = (n+1) T = Δtmin (T>T)

B) Hai vật dao động điều hòa cùng biên độ A với chu kì T1, T2 theo phương trình:

x1 = Acos(t + ϕ1) và x2 = Acos(t + ϕ2

*Xác định khoảng thời gian, khoảng thời gian ngắn nhất để 2 vật ở vị trí có cùng li độ (gặp nhau).

Giả phương trình lượng giác:

x1 = x2 cos(t + ) = cos(t + )

t + = t + + k2 (gặp nhau cùng chiều).

t + = - (t + ) + k2 (gặp nhau ngược chiều).

Biện luận tim t

Đặc biệt:

Nếu ϕ1 = ϕ2 = φ (Hai dao động cùng pha )

- φ < 0 thì t=

- thì t=

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM.

Cho 2 vật dao động điều hoà cùng biên độ A. Biết là T1 = 4s và T2 = 4, 8s.Ở thời điểm ban đâu 2 vật đều có li x0=A/2. Hỏi sau thời gian ngắn nhất bao nhiêu thì trạng thái ban đầu 2 con lắc được lặp lại A. 8, 8s B. 12s. C. 6, 248s. D. 24s

Cho 2 vật dao động điều hoà cùng biên độ A. Biết là T1 = 4s và T2 = 4, 8s.Ở thời điểm ban đâu 2 vật đều có li x0= -A.Hỏi thời gian để hai con lắc trùng phùng lần thứ 2 và khi đó mỗi con lắc thực hiện bao nhiêu dao động:

A. 24s; 10 và 11 dao động B. 48s; 10 và 12 dao động

C. 48s; 10 và 11 dao động D. 23s; 10 và 12 dao động

Hai con lắc A và B cùng dao động trong hai mặt phẳng song song. Trong thời gian dao động có lúc hai con lắc cùng qua vị trí cân bằng thẳng đứng và đi theo cùng chiều (gọi là trùng phùng). Thời gian gian hai lần trùng phùng liên tiếp là T = 13 phút 22 giây. Biết chu kì dao động con lắc A là TA = 2 s và con lắc B dao động chậm hơn con lắc A một chút. Chu kì dao động con lắc B là:

A.2, 002(s) B. 2, 005(s) C.2, 006 (s) D. 2, 008 (s).

Hai vật dao động điều hoà cùng biên độ A. Biết f =2 Hz và f =2, 5 Hz.Ở thời điểm ban đâu 2 vật đều có li x0=A/2 và 2 vật chuyển động cùng chiều dương . Hỏi sau thời gian ngắn nhất bao nhiêu thì trạng thái ban đầu 2 con lắc được lặp lại.