Câu 17. Năng lượng của Mặt Trời và các ngôi sao trong vũ trụ đều có nguồn gốc từ các phản ứng nhiệt hạch, bắt đầu từ việc đốt cháy hydrogen để tạo thành helium (được gọi là chu trình proton – proton). Xét một ngôi sao đã đốt cháy hoàn toàn hydrogen thành helium và coi rằng các hạt nhân helium tạo thành đều tham gia vào quá trình ba – alpha theo phương trình: 3. →  + 7,275 MeV. Nếu khối lượng của ngôi sao vào thời điểm đó là 4.10³⁰ kg (khi tất cả hạt nhân trong ngôi sao đều là helium) và công suất tỏa nhiệt của ngôi sao là 3,8.10³⁰ W thì sau bao nhiêu triệu năm toàn bộ hạt nhân  sẽ chuyển hóa hoàn toàn thành ? Lấy khối lượng nguyên tử  bằng 4 amu và một năm có 365 ngày.

        A. 5,85 triệu năm.        B. 0,65 triệu năm.        C. 1,95 triệu năm.        D. 2,82 triệu năm.

Hướng dẫn giải

        Số lượng hạt nhân  trong ngôi sao là:  hạt.

        Vì một phản ứng nhiệt hạch cần sử dụng 3 hạt nhân  nên tổng năng lượng tỏa ra của ngôi sao trong quá trình ba  alpha là:

 J.

        Thời gian để toàn bộ hạt nhân  chuyển hóa hoàn toàn thành  là:

 triệu năm.

Câu 18. Dùng một hạt α có động năng 7,7 MeV bắn vào hạt nhân  đang đứng yên gây ra phản ứng: . Hạt proton bay ra theo phương vuông góc với phương bay tới của hạt α như hình vẽ bên dưới.

        Cho khối lượng các hạt nhân: ; ; ;  và . Động năng của hạt nhân  xấp xỉ bằng

        A. 6,5 MeV.        B. 4,4 MeV.        C. 2,1 MeV.        D. 2,3 MeV.

Hướng dẫn giải

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

Theo hình vẽ, ta có:  ()

Suy ra: 

        ⇔ 

        ⇔  (1)

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:

        ⇔  

        ⇔ 

        ⇔  (2)

Từ (1) và (2) ta có:

         ⇒ 

Vậy, động năng của hạt nhân  xấp xỉ bằng 2,1 MeV.