Vật Lí 12 Bài 28: Tia X được THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.
Tóm tắt lý thuyết Vật Lí 12 Bài 28
Phát hiện về tia X
Mỗi khi một chùm catôt − tức là một chùm êlectron có năng lượng lớn − đập vào một vật rắn thì vật đó phát ra tia X.
Cách tạo tia X
− Dùng ống Cu−lít−giơ là một ống thuỷ tinh bên trong là chân không, có gắn 3 điện cực.
+ Dây nung bằng vonfram FF’ làm nguồn êlectron. FF’ được nung nóng bằng một dòng điện làm cho các êlectron phát ra.
+ Catôt K, bằng kim loại, hình chỏm cầu.
+ Anôt A bằng kim loại có khối lượng nguyên tử lớn và điểm nóng chảy cao.
+ Hiệu điện thế giữa A và K cỡ vài chục kV, các êlectron bay ra từ FF’ chuyển động trong Tia X điện trường mạnh giữa A và K đến đập vào A và làm cho A phát ra tia X.
Bản chất và tính chất của tia X
a. Bản chất
Tia X là sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng từ 10−11 m đến 10−8 m.
b. Tính chất
− Tính chất nổi bật và quan trọng nhất là khả năng đâm xuyên. Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng lớn (càng cứng).
− Làm đen kính ảnh.
− Làm phát quang một số chất.
− Làm ion hoá không khí.
− Có tác dụng sinh lí.
c. Công dụng
Tia X được sử dụng nhiều nhất để chiếu điện, chụp điện (vì nó bị xương và các lỗ tổn thương bên trong cơ thể cản mạnh hơn da thịt), để chuẩn đoán bệnh hoặc tìm chỗ xương gãy, mảnh kim loại trong người…, để chữa bệnh (chữa ung thư nông). Nó còn được dùng trong công nghiệp để kiểm tra chất lượng các vật đúc, tìm các vết nứt, các bọt khí bên trong các vật bằng kim loại; để kiểm tra hành lí của hành khách đi máy bay, nghiên cứu cấu trúc vật rắn…
Ví dụ:
Thang sóng điện từ
Thang sóng điện từ
+ Sóng vô tuyến điện, tia hồng ngoại, ánh sáng thông thường, tia tử ngoại, tia X và tia gamma, đều có cùng bản chất, cùng là sóng điện từ, chỉ khác nhau về tần số (hay bước sóng). Các sóng này tạo thành một phổ liên tục gọi là thang sóng điện từ.
+ Sự khác nhau về tần số (bước sóng) của các loại sóng điện từ đã dẫn đến sự khác nhau về tính chất và tác dụng của chúng.
+ Toàn bộ phổ sóng điện từ, từ sóng dài nhất (hàng chục km) đến sóng ngắn nhất (cỡ 10−12 ÷÷10−15m) đã được khám phá và sử dụng.
Giải bài tập SGK Vật Lí 12 Bài 28
Bài 1 (trang 146 SGK Vật Lý 12)
Tia X là gì?
Lời giải:
Tia X là sóng điện từ, có bước sóng từ 10-11m đến 10-8m.
Bài 2 (trang 146 SGK Vật Lý 12)
Trình bày cấu tạo và hoạt động của ống Cu-lít-giơ.
Lời giải:
Cấu tạo và hoạt động của ống Cu-lít-giơ :
– Cấu tạo: Ống Cu-lít-giơ là một ống thủy tinh bên trong là chân không, gồm một dây nung bằng vonfam FF’ dùng làm nguồn electron và hai điện cực:
+ Một catot K, bằng kim loại, hình chỏm cầu để làm cho các electron phóng ra từ FF’ đều hội tụ vào anot A.
+ Một anot A, bằng kim loại có khối lượng nguyên tử lớn và điểm nóng chảy cao, được làm nguội bằng một dòng nước khi ống hoạt động.
– Hoạt động: Dây FF’ được nung nóng bằng một dòng điện. Người ta đặt giữa anot và catot một hiệu điện thế cỡ vài chục kilôvôn. Các electron bay ra từ dây nung FF’ sẽ chuyển động trong điện trường mạnh giữa anôt và catôt đến đập vào A và làm cho A phát ra tia X.
Bài 3 (trang 146 SGK Vật Lý 12)
Nêu các tính chất và tác dụng của tia X.
Lời giải:
a) Các tính chất của tia X :
Tia X có khả năng đâm xuyên.
Làm đen kính ảnh.
Làm phát quang một số chất.
Làm ion hóa không khí.
Có tác dụng sinh lí.
b) Tác dụng của tia X: Tia X dùng trong y học để chiếu điện, chụp điện, chữa bệnh ung thư nông. Trong công nghiệp để tìm khuyết tật các vật đúc bằng kim loại và trong các tinh thể. Trong giao thông để kiểm tra hành lí của các hành khách đi máy bay…
Bài 4 (trang 146 SGK Vật Lý 12)
Nêu tên các sóng hoặc tia trong thang sóng điện từ theo thứ tự từ bước sóng ngắn đến bước sóng dài.
Lời giải:
Các sóng hoặc tia trong thang sóng điện từ theo thứ tự từ bước sóng ngắn đến bước sóng dài: tia gama, tia X, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, sóng vô tuyến.
Bài 5 (trang 146 SGK Vật Lý 12)
Chọn câu đúng.
Tia X có bước sóng.
A. lớn hơn tia hồng ngoại
B. lớn hơn tia tử ngoại
C. nhỏ hơn tia tử ngoại
D. không thể đo được
Lời giải:
Chọn đáp án C.
Bài 6 (trang 146 SGK Vật Lý 12)
Hiệu điện thế giữa anot và catot của một ống Cu – lit – giơ là 10kV. Tính tốc độ và động năng cực đại của các electron, khi đập vào anot.
Cho biết: khối lượng và điện tích của electron: me = 9,1.10-31 kg; e = – 1,6.10-19C.
Lời giải:
Khi electron chuyển động về anot, áp dụng định lí động năng ta có:
ΔWđ = e.Umax = 1,6.10-19. 10. 103.√2 = 2,26.10-15 (J)
Vì ban đầu động năng nhiệt của electron không đáng kể nên động năng của electron ngay trước khi đập vào anot là: Wđ = ΔWđ = 2,26.10-15 (J)
→ Tốc độ của electron:
Bài 7 (trang 146 SGK Vật Lý 12)
Một ống Cu – lit – giơ có công suất 400W, hiệu điện thế giữa anot và catot có giá trị 10kV. Hãy tính:
a) Cường độ dòng điện trung bình và số electron qua ống trong mỗi giây.
b) Nhiệt lượng tỏa ra trên anot trong mỗi phút.
Lời giải:
a) Cường độ dòng điện trung bình qua ống:
Gọi n là số electron qua ống trong mỗi giây:
Ta có:
b) Nhiệt lượng tỏa ra trên đối catot trong mỗi phút: Q = P.t = 400.60 = 24000 (J)
Trắc nghiệm Vật lí 12 Bài 28 có đáp án
Bài 1: Tia X có bản chất là:
A. chùm êlectron có tốc độ rất lớn
B. chùm ion phát ra từ catôt bị đốt nóng
C. sóng điện từ có bước sóng rất lớn
D. sóng điện từ có tần số rất lớn
Lời giải
Tia X có bản chất là các bức xạ điện từ có tần số rất lớn, bước sóng nhỏ hơn bước sóng của tia tử ngoại. (10-8 m ≥ λ ≥ 10-11m).
Chọn đáp án D
Bài 2: Trong thí nghiệm tạo tia X ở ống phát tia Rơn – ghen, điện áp đặt vào anôt và catôt của ống là U. Động năng ban đầu của các êlectron khi bứt ra khỏi catôt không đáng kể. Bước sóng nhỏ nhất của các tia X được phát ra sẽ:
A. tỉ lệ thuận với U
B. tỉ lệ nghịch với U
C. tỉ lệ thuận với √U
D. tỉ lệ nghịch với √U
Lời giải
– Bước sóng nhỏ nhất của các tia X là:
– Suy ra bước sóng nhỏ nhất của các tia X được phát ra sẽ tỉ lệ nghịch với U.
Chọn đáp án B
Bài 3: Hiệu điện thế giữa anôt và catôt của một ống phát tia Rơn – ghen là 18,85 kV. Bỏ qua động năng ban đầu của êlectron. Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơn – ghen do ống phát ra là:
A. 6,6.10-7m
B. 2,2.10-10m
C. 6,6.10-8m
D. 6,6.10-11m
Lời giải
– Ta có:
Chọn đáp án D
Bài 4: Bước sóng ngắn nhất của tia Rơn – ghen phát ra từ một ống phát tia Rơn – ghen là 0,8 Å. Hiệu điện thế giữa hai cực của ống đó là:
A. 15,5.104V
B. 15,5.103V
C. 5,2.104V
D. 5,2.103V
Lời giải
Chọn đáp án B
Bài 5: Một ống phát tia X phóng ra chùm tia X có bước sóng nhỏ nhất là 0,854 nm. Nếu tăng điện áp giữa anôt và catôt thêm 40% điện áp ban đầu thì tia X do ống phát ra có bước sóng nhỏ nhất là:
A. 0,52 nm
B. 0,61 nm
C. 0,68 nm
D. 0,75 nm
Lời giải
– Ta có:
– Suy ra:
Chọn đáp án B
Bài 6: Khi hiệu điện thế U giữa hai cực của ống phát tia X giảm 2 kV thì tốc độ của êlectron tại đối catôt giảm 8.106 m/s. Tốc độ của êlectron tại đối catôt lúc hiệu điện thế chưa giảm là:
A. 3,5.107m/s
B. 8,2.106m/s
C. 7,6.106m/s
D. 4,8.107m/s
Lời giải
– Ta có:
– Từ (1) và (2):
Chọn đáp án D
Bài 7: Một ống phát tia Rơn – ghen phát ra tia Rơn – ghen có bước sóng nhỏ nhất là 2 nm. Biết khối lượng của êlectron là me = 9,1.10-31 kg. Tốc độ cực đại của các êlectron đập vào anôt là:
A. 1,47.107m/s
B. 2,18.107m/s
C. 1,47.108m/s
D. 2,18.106m/s
Lời giải
– Ta có:
Chọn đáp án A
Bài 8: Một ống phát tia X phát ra chùm tia X có bước sóng nhỏ nhất là 0,78 nm. Nếu tăng điện áp giữa anôt và catôt thêm 20% điện áp ban đầu thì tia X có bước sóng nhỏ nhất là:
A. 0,65 nm
B. 0,55 nm
C. 0,68 nm
D. 0,72 nm
Lời giải
– Lập các phương trình:
Chọn đáp án A
Bài 9: Nếu tăng hiệu điện thế giữa hai cực của ống phát tia Rơn – ghen thêm 3 kV thì tốc độ của các êlectron đến anôt tăng thêm 1,2.107 m/s. Khi chưa tăng hiệu điện thế, tốc độ của các êlectron khi đến anôt là:
A. 3,8.107m/s
B. 8,8.107m/s
C. 9,4.107m/s
D. 10.107m/s
Lời giải
– Giải hệ:
– Ta có:
Chọn đáp án A
Bài 10: Trong ống phát tia Rơn – ghen, hiệu điện thế giữa anôt và catôt là 20 kV, dòng điện trong ống là 10 mA. Chỉ có 0,5% động năng của chùm êlectron khi đập vào anôt được chuyển thành năng lượng của tia X. Chùm tia X có công suất là:
A. 0,1 W
B. 1 W
C. 2 W
D. 10 W
Lời giải
– Chùm tia X có công suất là:
Chọn đáp án B
Bài 11: Tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia Rơn – ghen không có tính chất chung nào nêu dưới đây?
A. Đều có bước sóng nhỏ hơn so với ánh sáng nhìn thấy
B. Đều là sóng điện từ
C. Đều có tốc độ bằng nhau trong chân không
D. Đều có tính chất sóng
Lời giải
Tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia Rơn – ghen có bước sóng trong các vùng khác nhau.
Chọn đáp án A
Bài 12: Tìm phát biểu sai.
– Tia Rơn – ghen:
A. có tần số càng lớn thì khả năng đâm xuyên càng kém
B. có tác dụng lên kính ảnh
C. khi chiếu tới một số chất có thể làm chúng phát sáng
D. khi chiếu tới một chất khí có thể làm chất khí đó trở nên dẫn điện
Lời giải
– Tia hồng ngoại có bản chất là các bức xạ điện từ có bước sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bước sóng của sóng vô tuyến. (1mm ≥ λ ≥ 0,76µm).
– Tia tử ngoại có bản chất là các bức xạ điện từ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím. (0,38 µm ≥ λ ≥ 10-9 m).
– Tia X có bản chất là các bức xạ điện từ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của tia tử ngoại. (10-8 m ≥ λ ≥ 10-11m).
Chọn đáp án A
Bài 13: Tia Rơn – ghen:
A. trong chân không có tốc độ nhỏ hơn tốc độ ánh sáng
B. có tốc độ không phụ thuộc vào môi trường
C. có tác dụng dủy diệt tế bào
D. bị lệch đường khi đi qua vùng có điện trường hay từ trường
Lời giải
– Tia Rơn – ghen là một loại sóng điện từ, giống như sóng ánh sáng nên có tốc độ phụ thuộc vào môi trường. Tia Rơn – ghen không mang điện nên không bị lệch đường đi trong điện trường hoặc từ trường.
Chọn đáp án C
Bài 14: Nguyên tắc phát ra tia Rơn – ghen trong ống Rơn – ghen là:
A. Cho chùm phôtôn có bước sóng ngắn hơn giới hạn nào đó chiếu vào một tấm kim loại có nguyên tử lượng lớn
B. Cho chùm êlectron có vận tốc lớn đập vào tấm kim loại có nguyên tử lượng lớn
C. Nung nóng các vật có tỉ khối lớn lên nhiệt độ rất cao
D. Chiếu tia âm cực vào các chất có tính phát quang
Lời giải
– Nguyên tắc phát ra tia Rơn – ghen trong ống Rơn – ghen là:
Các êlectrôn từ âm cực (Catôt) được tăng tốc trong điện trường mạnh nên có động năng lớn. Khi êlectrôn đập vào đối âm cực (đối catôt), chúng xuyên qua lớp vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân và e ở bên trong và phát ra sóng điện từ có λ cực ngắn, gọi là bức xạ hãm.
Chọn đáp án B
Bài 15: Trong ống Rơn – ghen, phần lớn động năng của các êlectron khi đến đối catôt:
A. bị phản xạ trở lại
B. truyền qua đối catôt
C. chuyển thành năng lượng tia Rơn – ghen
D. chuyển thành nội năng làm nóng đối catôt
Lời giải
– Trong ống Rơn – ghen, phần lớn động năng của các êlectron khi đến đối catôt chuyển thành nội năng làm nóng đối catôt.
Chọn đáp án D
Bài 16: Tia X không có công dụng:
A. làm tác nhân gây ion hóa
B. chữa bệnh ung thư
C. sưởi ấm
D. chiếu điện, chụp điện
Lời giải
– Tia X không có công dụng sưởi ấm.
Chọn đáp án C
******************
Trên đây là nội dung bài học Vật Lí 12 Bài 28: Tia X do THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Tia X. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.
Biên soạn bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Vật Lý 12
