BÀI 28. TIA X (TIA RƠN-GHEN) 2020 ( LÝ THUYẾT + BÀI TẬP VẬT LÝ 12), TRƯỜNG THPT QUỐC OAI - HÀ NỘI.

)BÀI 28: TIA X ( TIA RƠN-GHEN)

Phần I: Nội dung bài học:

1. Nguyên tắc tạo ra tia X: Khi một chùm tia catôt ( tức là chùm electron có năng lượng lớn) đập vào một vật rắn thì vật đó phát ra tia X

2. Cách tạo ra tia X:

Để tạo ra tia X, người ta dùng ống Culitgiơ

* Cấu tạo của ống Culitgiơ: là một ống thủy tinh, bên trong là chân không, gồm :

- Một dây vonfram FF^’ dùng làm nguồn phát electron

- Hai điện cực:

+ catot K làm bằng kim loại có dạng chỏm cầu để làm hội tụ chùm electron vào Anot

+ anot A làm bằng kim loại có nguyên tử lượng lớn, khó nóng chảy.

* Hoạt động:

- Đốt nóng dây FF^’ để làm phát xạ ra các electron

-Đặt vào A và K một hiệu điện thế lớn ( vài chục kV) để tạo ra một điện trường mạnh giữa 2 điện cực. Các electron bay ra từ FF^’ sẽ được tăng tốc trong điện trường mạnh giữa A và K rồi đến đập vào A và làm phát ra tia X

3. Bản chất và các tính chất của tia X:

a. Bản chất: Tia X là sóng điện từ có bước sóng từ 10^-11m đến 10^-8m

b. Các tính chất của tia X:

- Tính chất nổi bật và quan trọng nhất của tia X là khả năng đâm xuyên: Tia X dễ dàng xuyên qua giấy, vải, gỗ, mô mềm và một số kim loại (kim loại có nguyên tử lượng càng lớn thì càng khó xuyên qua).

Tia X dễ dàng xuyên qua một lá nhôm dày vài cm nhưng bị lá chì dày vài mm chặn lại

Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng mạnh.

-Làm đen kính ảnh.

-Làm phát quang một số chất

-Làm ion hóa không khí, gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết các kim loại

-Có tác dụng sinh lí mạnh: hủy diệt tế bào

c. Ứng dụng:

-Trong y học:

+ Dùng tia X để chiếu, chụp điện giúp chẩn đoán và chữa trị một số bệnh

+ Điều trị ung thư nông

- Trong công nghiệp: tia X được dùng để tìm khuyết tật bên trong các vật đúc bằng kim loại và trong các tinh thể.

- Trong giao thông: tia X được dùng để kiểm tra hành lý của hành khách đi máy bay

- Trong phòng thí nghiệm: tia X được dùng để nghiên cứu thành phần và cấu trúc của các vật rắn.

d) Một số công thức cần lưu ý khi giải bài tập về tia X:

Gọi W_đ0 là động năng ban đầu của các elctron khi bứt ra khỏi catot

- Động năng của các electron khi tới Anot: W_đ=W_đ0 +eU_AK

 Vận tốc của electron khi tới Anot:

- Tia X được phát ra từ ống Culitgio có:

Trong đó h=6,625.10^-34 J.s là hằng số Plăng, c=3.10⁸ m/s là tốc độ của sóng điện từ trong chân không

- Gọi n là số electron tới Anot trong 1s thì cường độ dòng điện chạy qua ống Culit giơ: I=n.e

* Trường hợp bỏ qua động năng ban đầu của các electron khi bứt ra từ catot ( W_đ0=0) thì:

- Vận tốc của electron khi tới Anot:

- Tia X được phát ra từ ống Culitgio có :

4. Thang sóng điện từ:

- Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X và tia gama ( có ) đều có cùng bản chất là sóng điện từ nhưng có tần số ( bước sóng) khác nhau nên có các tính chất và tác dụng khác nhau. Các sóng này tạo thành một phổ liên tục gọi là thang sóng điện từ.

-Thang sóng điện từ ( Sắp xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần )

Miền sóng Bước sóng Tần số

Sóng vô tuyến 3.10⁴-10^-4‑m 10⁴-3.10¹² Hz

Tia hồng ngoại 10^-3m-0,76µm 3.10¹¹Hz- 4.10¹⁴Hz

Ánh sáng nhìn thấy 0,76µm- 0,38µm 4.10¹⁴- 8.10¹⁴Hz

Tia tử ngoại 0,38µm- 10^-9m 8.10¹⁴-3.10¹⁷Hz

Tia X 10^-8-10^-11m 3.10¹⁶-3.10¹⁹Hz

Tia gama < 10^-11m > 3.10¹⁹Hz

Phần II: Bài tập vận dụng.

Câu 1. Hiệu điện thế giữa Anot và catot của ống Culitgio là 20kV. Cho e=1,6.10^-19C, h=6,625.10^-34J.s, c=3.10⁸. Bỏ qua động năng ban đầu của electron. Tính vận tốc của electron khi đập và catot?

A. 8,4.10⁷m/s B. 8,4.10⁶m/s C. 6,4.10⁷m/s D. 6,4.10⁶m/s

Câu 2. Trong một ống Culitgio người ta tạo ra một hiệu điện thế không đổi giữa hai điện cực. Trong một phút người ta đếm được 6.10¹⁸ điện tử đập vào anot. Tính cường độ dòng điện chạy qua ống Culitgio?

A. 16mA B.1,6A C. 1,6mA D.16A

Câu 3. Một ống phát ra tia X có hiệu điện thế U=2.10⁴V. Bỏ qua động năng ban đầu của electron lúc ra khỏi catot. Tìm bước sóng cực tiểu của chùm tia X mà ống có thể phát ra?

A. 6,02.10^-11m B. 6,21.10^-11m C. 5,12.10^-12m D. 4,21.10^-12m

Câu 4. Tia Ronghen (tia X) là sóng điện từ có bước sóng

A. lớn hơn tia hồng ngoại B. nhỏ hơn tia tử ngoại

C. rất nhỏ nên không đo được D. không đo được vì không tạo được hiện tượng giao thoa

Câu 5. Tia Rơnghen

A. Có tác dụng nhiệt mạnh, có thể dùng để sấy khô hoặc sưởi ấm.

B. chỉ gây ra hiện tượng quang điện đối với kim loại kiềm.

C. không đi qua được lớp chì dày vài milimet, nên người ta dùng chì để làm màn chắn bảo vệ trong kĩ thuật dùng tia X

D. không tác dụng lên kính ảnh.

Câu 6. Tính chất nào sau đây không phải của tia X

A. làm phát quang nhiều chất B. có tác dụng sinh lý mạnh

C. làm ion hóa không khí D. xuyên qua các tầm chì dày cỡ cm

Câu 7. Người ta không dùng tia X trong công việc nào sau đây

A. Chụp ảnh trong đêm. B.Kiểm tra chất lượng các sản phẩm đúc

C. Chữa bệnh ung thư D. Chụp, chiếu điện

Câu 8. Chọn đáp án sai: Người ta dùng tia X để khám bệnh nhờ

A. Tính chất đâm xuyên B. Tác dụng hóa học

C. Tác dụng phát quang D. Tác dụng sinh lý

Câu 9. Sắp xếp các tia: tia Rownghen, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại theo chiều có tần số giảm dần

A. Tia Ronghen, tia hông ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại.

B. Tia tử ngoại, tia Ronghen, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy.

C. Tia hồng ngoai, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rownghen.

D. Tia Ronghen, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại.

Câu 10: Tia X không có ứng dụng nào sau đây?

A. Chữa bệnh ung thư. B. Tìm bọt khí bên trong các vật bằng kim loại.

C. Chiếu điện, chụp điện. D. Sấy khô, sưởi ấm.

Câu 11. Nguyên tắc phát ra tia Rơn-ghen trong ống Rơn-ghen:

A. Cho chùm phôtôn có bước sóng ngắn hơn một giới hạn nào đó chiếu vào một tâm kim loại có nguyên tử lượng lớn

B. Cho chùm electron 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

Câu 12: Trong ông Rơn-ghen, phần lớn động năng của các electron khi đến Anot:

A. bị phản xạ trở lại

B. truyền qua đối catot

C. chuyển thành năng lượng tia X

D. chuyển thành nội năng làm nóng đối catot

Câu 13: Một ống Cu-lít-giơ (ống tia X) đang hoạt động. Bỏ qua động năng ban đầu của các êlectron khi bứt ra khỏi catôt. Ban đầu, hiệu điện thế giữa anôt và catôt là U thì tốc độ của êlectron khi đập vào anôt là v. Khi hiệu điện thế giữa anôt và catôt là 1,5U thì tốc độ của êlectron đập vào anôt thay đổi một lượng 4000 km/s so với ban đầu. Giá trị của v là

A. 1,78.10⁷ m/s. B. 3,27.10⁶ m/s. C. 8,00.10⁷ m/s. D. 2,67.10⁶ m/s.

Câu 14: Một ống Cu-lít-giơ (ống tia X) đang hoạt động. Bỏ qua động năng ban đầu của các êlectron khi bứt ra khỏi catôt. Ban đầu, hiệu điện thế giữa anôt và catôt là U thì tốc độ của êlectron khi đập vào anôt là 4,5.10⁷ m/s. Khi hiệu điện thế giữa anôt và catôt là 1,44U thì tốc độ của êlectron đập vào anôt là

A. 3,1.10⁷ m/s. B. 6,5.10⁷ m/s. C. 5,4.10⁷ m/s. D. 3,8.10⁷ m/s.

Câu 15: Một ống cu-lít-giơ (ống tia X) đang hoạt động. Bỏ qua động năng ban đầu của cách electron trong khi bứt ra khỏi catốt. Ban đầu hiệu điện thế giữa anốt và catốt là 10kV thì tốc độ của electron khi đập vào anot là v₁. Khi hiệu điện thế giữa anốt và catốt là 15kV thì tốc độ của electron khi đập vào anot là v₂. Lấy m_e =9,1.10^-31kg và c = 3.10⁸ m/s và e = 1,6.10^-19C. Hiệu v₂ - v₁ có giá trị là

A. 1,33.10⁷ m/s. B. 2,66.10⁷ m/s. C. 4,2.10⁵ m/s. D. 8,4.10⁵ m/s.

Câu 16: Một ống cu-lít-giơ (ống tia X) đang hoạt động. Bỏ qua động năng ban đầu của các electron khi bứt ra khỏi catốt. Ban đầu hiệu điện thế giữa anốt và catốt là U thì tốc độ của electron khi đập vào anôt là v. Khi hiệu điện thế giữa anốt và catốt là 2U thì tốc độ của electron đập vào anôt thay đổi một lượng 5000 km/s so với ban đầu. Giá trị của v là

A. 1,00.10⁷ m/s B. 1,21.10⁷ m/s C. 2,42.10⁷ m/s D. 0,35.10⁷ m/s.

Câu 17: Một ống Rơnghen phát ra bức xạ có bước sóng ngắn nhất là 6,21.10 ^{– 11} m. Biết độ lớn điện tích êlectrôn (êlectron), vận tốc ánh sáng trong chân không và hằng số Plăng lần lượt là 1,6.10^-19C; 3.10⁸m/s; 6,625.10^-34 J.s. Bỏ qua động năng ban đầu của êlectrôn. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống là

A. 2,00 kV. B. 2,15 kV. C. 20,00 kV. D. 21,15 kV.

Câu 18: Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Rơnghen là 18,75 kV. Biết độ lớn điện tích êlectrôn (êlectron), vận tốc ánh sáng trong chân không và hằng số Plăng lần lượt là 1,6.10^-19 C, 3.10⁸ m/s và 6,625.10^-34 J.s. Bỏ qua động năng ban đầu của êlectrôn. Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen do ống phát ra là

A. 0,4625.10^-9 m. B. 0,6625.10^-10 m. C. 0,5625.10^-10 m. D. 0,6625.10^-9 m.

Câu 19: Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Rơnghen là U = 25 kV. Coi vận tốc ban đầu của chùm êlectrôn (êlectron) phát ra từ catốt bằng không. Biết hằng số Plăng h = 6,625.10^-34J.s, điện tích nguyên tố bằng 1,6.10^-19C. Tần số lớn nhất của tia Rơnghen do ống này có thể phát ra là

A. 60,380.10¹⁸Hz. B. 6,038.10¹⁵Hz. C. 60,380.10¹⁵Hz. D. 6,038.10¹⁸Hz.

Câu 20: Giữa anôt và catôt của một ống phát tia X có hiệu điện thế không đổi là 25 kV. Bỏ qua động năng của eelectron khi bứt ra từ catôt. Bước sóng ngắn nhất của tia X mà ống có thể phát ra bằng

1. 31,57 pm. B. 39,73 pm. C. 49,69 pm D. 35,15 pm.