(2025) Đề thi tổng ôn tốt nghiệp THPT Vật lí có đáp án - Đề 32
28 câu hỏi
Một bình đun nước tự động ngắt điện khi nước đã sôi. Khi đun nước, nắp bình được đậy kín và che kín miệng bình. Sau khi nước sôi, ta nhấn nút để mở miệng bình thì một luồng hơi nước bắn ra mạnh và nhanh. Nguyên nhân gây ra hiện tượng này là lượng nước trong bình
có nhiệt độ tăng quá cao (cao hơn nhiệt độ sôi) gây ra áp suất lớn.
hóa hơi một phần và nhiệt độ khí trong bình tăng cao gây áp suất lớn.
bắt đầu hóa hơi và nhiệt độ của nước tiếp tục tăng cao gây áp suất lớn.
được đun nóng liên tục nên áp suất của nước trong bình tăng cao và tràn ra ngoài khi mở nắp miệng bình.
Đáp án đúng là B
Khi đun nước, nắp bình được đậy kín và che kín miệng bình, nhiệt độ của lượng nước trong bình tăng đến nhiệt độ sôi thì nước bắt đầu hóa hơi. Trong khi đó, nhiệt độ của khối khí trong bình cũng tăng, do bình được đậy kín nên áp suất của khối khí tăng. Sau khi nước sôi, ta nhấn nút để mở miệng bình thì khối khí ở áp suất cao sẽ đẩy lượng hơi nước ra ngoài.
Một bạn học sinh làm thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá. Bạn sử dụng $0{,}65\,\text{kg}$ nước đá ở $0^\circ\text{C}$ và nguồn cung cấp nhiệt có công suất $1000\,\text{W}$, hiệu suất $98\%$. Bạn học sinh theo dõi và vẽ đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ của nước đá theo thời gian như hình.
Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá thu được từ thí nghiệm trên xấp xỉ bằng
$3{,}34\cdot 10^5\,\text{J/kg}$.
$3{,}32\cdot 10^5\,\text{J/kg}$.
$3{,}38\cdot 10^5\,\text{J/kg}$.
$3{,}02\cdot 10^5\,\text{J/kg}$.
Đáp án đúng là B
Từ đồ thị, thời gian cung cấp nhiệt để nước đá nóng chảy hoàn toàn là $t_1 \approx 220\,\text{s}$.
Công suất có ích: $P_\text{ích} = 1000 \cdot 98\% = 980\,\text{W}$.
Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn:
$Q_1 = P_\text{ích}\, t_1 = 980 \cdot 220 = 215600\,\text{J}$.
Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá:
$\lambda = \dfrac{Q_1}{m} = \dfrac{215600}{0{,}65} \approx 3{,}32 \cdot 10^5\,\text{J/kg}$.
Biết nhiệt dung riêng của nước là $4200 \,\text{J/(kg.K)}$. Khoảng thời gian kể từ thời điểm nước đá tan hoàn toàn đến thời điểm nước bắt đầu sôi xấp xỉ bằng
279 giây.
493 giây.
216 giây.
436 giây.
Đáp án đúng là A
Khoảng thời gian $t_2$ (s) kể từ thời điểm nước đá tan hoàn toàn đến thời điểm nước bắt đầu sôi là:
$Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T$
$t_2 = \dfrac{m \cdot c \cdot \Delta T \cdot 100\%}{H \cdot P \cdot \eta}
= \dfrac{0,65 \cdot 4200 \cdot (100 - 0) \cdot 100}{98 \cdot 1000} \approx 279 \,\text{giây}$
Vật chất ở thể rắn có
các phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn, không có vị trí cân bằng xác định.
thể tích xác định nhưng không có hình dạng xác định.
lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh giữ cho các phân tử có trật tự.
thể tích không xác định nhưng có hình dạng xác định.
Đáp án đúng là C
Vật chất ở thể rắn có lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh giữ cho các phân tử dao động quanh vị trí cân bằng cố định (có trật tự). Do đó, vật chất ở thể rắn có hình dạng và thể tích xác định, rất khó bị nén.
Vào những ngày thời tiết lạnh buốt hoặc vào buổi tối khi sương xuống, chúng ta cần mặc thêm áo ấm khi đi ra đường để ngăn
cơ thể mất nhiệt quá nhanh.
hơi lạnh truyền vào trong cơ thể.
tia cực tím từ Mặt Trời.
cơ thể truyền nhiệt ra môi trường.
Đáp án đúng là A
Vào những ngày thời tiết lạnh buốt hoặc vào buổi tối khi sương xuống, chúng ta cần mặc thêm áo ấm khi đi ra đường để ngăn cơ thể mất nhiệt quá nhanh. Vì nhiệt độ cơ thể lúc này cao hơn nhiệt độ môi trường nên có xu hướng tỏa nhiệt làm nhiệt độ cơ thể giảm nhanh gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe.
Hệ thức nào sau đây không thỏa mãn định luật Boyle?
$p \cdot V = \text{const}$.
$p_1 V_1 = p_2 V_2$.
$\dfrac{p_1}{p_2} = \dfrac{V_2}{V_1}$.
$\dfrac{p_1}{p_2} = \dfrac{V_1}{V_2}$.
Đáp án đúng là D
Định luật Boyle: $p_1 V_1 = p_2 V_2 \;\Rightarrow\; \dfrac{p_1}{p_2} = \dfrac{V_2}{V_1} \;\Rightarrow\; pV=\text{const}$.
Một khối khí lí tưởng thực hiện quá trình biến đổi trạng thái có đồ thị $p$–$V$ là một đường hypebol như hình. Thể tích của khối khí ở trạng thái (2) là
$1{,}5\,\ell$.
$4{,}5\,\ell$.
$1\,\ell$.
$4\,\ell$.
Đáp án đúng là B
Áp dụng định luật Boyle cho đường đẳng nhiệt: $p_1 V_1 = p_2 V_2$.
Từ hình: $p_1 = 3\cdot 10^5\,\text{Pa}$ tại $V_1 = x\,\ell$; $p_2 = 1\cdot 10^5\,\text{Pa}$ tại $V_2 = (x+3)\,\ell$.
$3\cdot 10^5 \cdot x = 10^5 \cdot (x+3) \Rightarrow 3x = x+3 \Rightarrow x = 1{,}5\,\ell$.
Suy ra $V_2 = x+3 = 4{,}5\,\ell$.
Một khối khí chứa trong xi lanh nhận nhiệt lượng $100\,\text{J}$, khối khí nở ra và sinh công $70\,\text{J}$ đẩy pittông di chuyển (bỏ qua ma sát). Nội năng của khối khí đã
tăng thêm $30\,\text{J}$.
tăng thêm $170\,\text{J}$.
tăng thêm $100\,\text{J}$.
giảm bớt $30\,\text{J}$.
Đáp án đúng là A
Theo nguyên lí I nhiệt động lực học: $\Delta U = Q + A$, với $A$ là công do ngoại lực thực hiện lên khí.
Khí nở sinh công $70\,\text{J}$ lên môi trường $\Rightarrow A = -70\,\text{J}$.
$\Delta U = 100 + (-70) = 30\,\text{J} \Rightarrow$ nội năng tăng $30\,\text{J}$.
Một bạn nhân viên chuẩn bị pha một tách cà phê nóng và bạn cần làm ấm tách thủy tinh đến 60°C. Biết nhiệt độ ban đầu và khối lượng của cái tách lần lượt là 20°C và 150 g. Nhiệt dung riêng của thủy tinh và nước lần lượt là 840 J/(kg·K) và 4 200 J/(kg·K). Bạn dùng nước nóng từ máy pha cà phê có nhiệt độ 80°C. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường. Lượng nước nóng cần dùng để làm ấm tách thủy tinh là
0,06 kg.
0,015 kg.
150 g.
120 g.
Đáp án đúng là A
Nhiệt lượng nước nóng tỏa ra bằng nhiệt lượng tách thủy tinh thu vào:
$m_n \cdot c_n \cdot (t_n - t_cb) = m_t \cdot c_t \cdot (t_{cb} - t_t)$
Thay số:
$m_n \cdot 4200 \cdot (80 - 60) = 0{,}150 \cdot 840 \cdot (60 - 20)$
$m_n \cdot 84000 = 5040 \;\Rightarrow\; m_n = \dfrac{5040}{84000} = 0{,}06\ \text{kg}$
Một bình đựng 10 lít khí hydrogen ở áp suất 50 atm và nhiệt độ 27°C. Do nắp bình không được vặn thật kín nên khi nhiệt độ của khối khí tăng thêm 10°C thì có một lượng khí thoát ra ngoài, nhưng áp suất khí trong bình vẫn không đổi. Lấy 1 atm = 10^5 Pa, khối lượng phân tử khí hydrogen là 2 amu. Khối lượng khí hydrogen thoát ra ngoài xấp xỉ bằng
1,48 g.
0,74 g.
0,65 g.
1,29 g.
Đáp án đúng là D
Thể tích: $V = 10\,\text{lít} = 0{,}01\,\text{m}^3$, áp suất không đổi: $p = 50\,\text{atm} = 5\cdot 10^6\,\text{Pa}$, $T_1 = 27^\circ\text{C} = 300\,\text{K}$, $T_2 = 310\,\text{K}$, $M_{\text{H}_2} = 2\,\text{g/mol} = 0{,}002\,\text{kg/mol}$.
Số mol trước và sau:
$n_1 = \dfrac{pV}{R T_1},\quad n_2 = \dfrac{pV}{R T_2}$.
Khối lượng thoát ra:
$m = (n_1 - n_2)\,M = \dfrac{pVM}{R}\!\left(\dfrac{1}{T_1} - \dfrac{1}{T_2}\right)$.
Thay số:
$m = \dfrac{5\cdot 10^6 \cdot 0{,}01 \cdot 0{,}002}{8{,}31}\!\left(\dfrac{1}{300} - \dfrac{1}{310}\right)
\approx 0{,}00129\,\text{kg} = 1{,}29\,\text{g}$.
Khối khí trong xi lanh của một động cơ nhiệt (xem là khí lí tưởng) có áp suất $p_1 = 0{,}8\cdot 10^5\,\text{Pa}$ và nhiệt độ $t_1 = 50^\circ\text{C}$. Sau khi bị nén, thể tích của khối khí giảm 5 lần, áp suất tăng lên đến $p_2 = 7\cdot 10^5\,\text{Pa}$. Nhiệt độ của khối khí ở cuối quá trình nén xấp xỉ bằng
292°C.
565°C.
523 K.
88°C.
Đáp án đúng là A
Phương trình trạng thái khí lí tưởng:
$\dfrac{p_1 V_1}{T_1} = \dfrac{p_2 V_2}{T_2} \Rightarrow T_2 = T_1 \dfrac{p_2 V_2}{p_1 V_1}$.
Đổi $T_1$: $T_1 = 50 + 273 = 323\,\text{K}$; $V_2 = \dfrac{V_1}{5}$.
$T_2 = 323 \cdot \dfrac{7\cdot 10^5}{0{,}8\cdot 10^5} \cdot \dfrac{1}{5}
= 323 \cdot \dfrac{7}{0{,}8} \cdot \dfrac{1}{5}
\approx 323 \cdot 1{,}75
\approx 565\,\text{K}
\approx 292^\circ\text{C}$.
Một nam châm điện được mắc vào nguồn điện và kim nam châm được treo như hình bên dưới. Biết kim nam châm chỉ di chuyển trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng tiết diện của lõi sắt non của nam châm điện. Khi đóng công tắc K thì nam châm sẽ
bị hút sang trái.
bị đẩy sang phải.
bị đẩy sang phải rồi bị hút sang trái.
bị hút sang trái rồi bị đẩy sang phải.
Đáp án đúng là A
Khi đóng công tắc K, dòng điện chạy qua các vòng dây có chiều đi xuống. Sử dụng quy tắc nắm tay phải ta xác định được chiều của đường sức từ trong lòng ống dây là chiều từ trái sang phải như hình vẽ. Khi đó, mặt bên phải của ống dây là mặt Bắc (N) sẽ hút kim nam châm sang trái.
Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân không bền vững
phát ra các tia phóng xạ khi bị bắn phá bằng các hạt nhân khác.
phát ra các tia phóng xạ khi điều kiện môi trường (nhiệt độ, áp suất,…) thay đổi.
tự phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành một hạt nhân khác.
phát ra các bức xạ điện từ khi tương tác với các hạt nhân khác.
Đáp án đúng là C
Đáp án C đúng. Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành các hạt nhân khác. Hiện tượng phóng xạ xảy ra có tính tự phát, không chịu tác động của các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, áp suất môi trường,… và hoàn toàn ngẫu nhiên.
Một đoạn dây dẫn dài 50 cm mang dòng điện 10 A được đặt trong từ trường đều có các đường sức từ vuông góc với đoạn dây dẫn. Biết lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn là 0,3 N. Độ lớn cảm ứng từ của từ trường đều bằng
0,06 T.
0,6 T.
0,6 mT.
0,03 T.
Đáp án đúng là A
Độ lớn cảm ứng từ của từ trường đều là:
$F = B I \ell \sin(\vec{B}, \vec{\ell}) \;\;\Rightarrow\;\; B = \dfrac{F}{I \ell \sin 90^\circ}$
Thay số:
$B = \dfrac{0{,}3}{10 \cdot 0{,}5 \cdot 1} = 0{,}06\ \text{T}$
Một khung dây dẫn kín gồm 500 vòng, diện tích mỗi vòng là $8,5 cm^2$ được đặt trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung dây một góc 30° và độ lớn cảm ứng từ tăng từ 0,03 T đến 0,12 T trong 15 ms. Độ lớn suất điện động cảm ứng trong khung dây dẫn kín xấp xỉ bằng
2,6 V.
2,2 V.
2,6 mV.
1,3 V.
Đáp án đúng là D
$|e_c| = \left|\dfrac{-\,\Delta \Phi}{\Delta t}\right| = \dfrac{N\,A\,\Delta B\,\cos(\vec{n},\vec{B})}{\Delta t}
= \dfrac{500 \cdot (8{,}5 \cdot 10^{-4}) \cdot (0{,}12-0{,}03)\cdot \cos 60^\circ}{15 \cdot 10^{-3}} \approx 1{,}3\ \text{V}$
Một đoạn mạch điện có điện trở 5 Ω, cường độ dòng điện xoay chiều chạy trong mạch có biểu thức $i = \sqrt{2}\cos(20\pi t + \tfrac{\pi}{5})$ (mA). Nhiệt lượng tỏa ra trên đoạn mạch trong khoảng thời gian 2 phút là
600 J.
$0{,}1\cdot 10^{-4}$ J.
10 J.
$6\cdot 10^{-4}$ J.
Đáp án đúng là D
$I_\text{rms} = \dfrac{I_0}{\sqrt{2}} = \dfrac{\sqrt{2}\ \text{mA}}{\sqrt{2}} = 1\ \text{mA} = 10^{-3}\ \text{A}.$
$Q = I_\text{rms}^2\,R\,t = (10^{-3})^2 \cdot 5 \cdot 120 = 6\cdot 10^{-4}\ \text{J}.$
Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: $_1^2\text{D} + {}_1^3\text{T} \to {}_2^4\text{He} + {}_0^1\text{n}$. Biết khối lượng của các nguyên tử $_1^2\text{D}, {}_1^3\text{T}, {}_2^4\text{He}$ và $_0^1\text{n}$ lần lượt là 2,0141 u; 3,0160 u; 4,0026 u và 1,0087 u. Lấy $1\,u c^2 = 931{,}5\,\text{MeV}$. Năng lượng tỏa ra của quá trình phản ứng hạt nhân được xác định bởi biểu thức $\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2$ với $m_{\text{trước}}$ và $m_{\text{sau}}$ lần lượt là tổng khối lượng của các hạt trước và sau phản ứng. Nếu có 1 kg helium được tạo thành do vụ nổ của bom nhiệt hạch thì năng lượng tỏa ra xấp xỉ bằng
$2{,}63\cdot 10^{24}\ \text{MeV}$.
$2{,}63\cdot 10^{27}\ \text{MeV}$.
$2{,}63\cdot 10^{24}\ \text{J}$.
$2{,}63\cdot 10^{27}\ \text{J}$.
Đáp án đúng là B
Năng lượng tỏa ra cho 1 phản ứng tạo ra 1 hạt $_2^4\text{He}$:
$\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2 = (2{,}0141 + 3{,}0160 - 4{,}0026 - 1{,}0087)u c^2
= 0{,}0188\,u c^2 = 0{,}0188 \cdot 931{,}5\ \text{MeV} \approx 17{,}5122\ \text{MeV}.$
Số hạt $_2^4\text{He}$ có trong $1\,\text{kg}$:
$N = \dfrac{m}{M}\,N_A = \dfrac{1000}{4{,}0026}\cdot 6{,}02\cdot 10^{23}.$
Năng lượng tỏa ra khi tạo $1\,\text{kg}$ helium:
$E = N\cdot \Delta E \approx \dfrac{1000}{4{,}0026}\cdot 6{,}02\cdot 10^{23}\cdot 17{,}5122\ \text{MeV}
\approx 2{,}63\cdot 10^{27}\ \text{MeV}.$
Trong điều trị ung thư bằng xạ trị, người ta dùng nguồn $\gamma$ của $_{27}^{60}\text{Co}$ (chu kì bán rã $T = 5{,}27$ năm, xem $1$ năm = $365$ ngày). Một nguồn phóng xạ có độ phóng xạ là $5\,800$ Ci tại bệnh viện. Số lượng hạt nhân $_{27}^{60}\text{Co}$ chứa trong nguồn xấp xỉ bằng
$1{,}39\cdot 10^{12}$ hạt.
$1{,}43\cdot 10^{19}$ hạt.
$5{,}96\cdot 10^{17}$ hạt.
$5{,}15\cdot 10^{22}$ hạt.
Đáp án đúng là D
Độ phóng xạ: $A = \lambda N = \dfrac{\ln 2}{T} N \;\Rightarrow\; N = \dfrac{A\,T}{\ln 2}$.
Đổi đơn vị:
$A = 5800\,\text{Ci} = 5800 \cdot 3{,}7\cdot 10^{10}\,\text{Bq} \approx 2{,}146\cdot 10^{14}\,\text{s}^{-1}$.
$T = 5{,}27\ \text{năm} = 5{,}27 \cdot 365 \cdot 24 \cdot 3600 \approx 1{,}662\cdot 10^{8}\ \text{s}$.
Số hạt:
$N = \dfrac{2{,}146\cdot 10^{14} \cdot 1{,}662\cdot 10^{8}}{\ln 2}
\approx \dfrac{3{,}567\cdot 10^{22}}{0{,}693}
\approx 5{,}15\cdot 10^{22}\ \text{hạt}$.
Một bạn học sinh dùng ấm điện có công suất không đổi để cung cấp nhiệt lượng cho một khối nước đá ở 0°C, có khối lượng m (kg). Sau khi đun được một khoảng thời gian ngắn, bạn bắt đầu theo dõi và thu được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nhiệt độ của nước đá theo nhiệt lượng cung cấp như hình bên dưới. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường và ấm điện. Xem sự bay hơi của nước trong quá trình nóng chảy và tăng nhiệt độ là không đáng kể. Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là $3{,}34\cdot 10^{5}\ \text{J/kg}$; nhiệt dung riêng của nước là $4\,200\ \text{J/(kg·K)}$ và nhiệt hóa hơi riêng của nước là $2{,}3\cdot 10^{6}\ \text{J/kg}$.
a) Nhiệt lượng nước đá nhận vào để nóng chảy hoàn toàn là 660 kJ.
b) Khối lượng nước đá ban đầu m = 2 kg.
c) Nhiệt lượng nước nhận vào để hóa hơi hoàn toàn (tính từ thời điểm nước bắt đầu sôi) là 600 kJ.
d) Nếu công suất của ấm điện là 1 000 W thì khoảng thời gian từ thời điểm bắt đầu đun đến thời điểm nước vừa hóa hơi hoàn toàn là 2 100 giây.
| Nội dung | Đúng | Sai |
a | Nhiệt lượng nước đá nhận vào để nóng chảy hoàn toàn là 660 kJ. |
| S |
b | Khối lượng nước đá ban đầu m = 2 kg. | Đ |
|
c | Nhiệt lượng nước nhận vào để hóa hơi hoàn toàn (tính từ thời điểm nước bắt đầu sôi) là 600 kJ. |
| S |
d | Nếu công suất của ấm điện là 1 000 W thì khoảng thời gian từ thời điểm bắt đầu đun đến thời điểm nước vừa hóa hơi hoàn toàn là 2 100 giây. |
| S |
a) SAI
Từ đồ thị, khoảng nhiệt $0^\circ\text{C}\rightarrow 100^\circ\text{C}$ ứng với $Q = 840\ \text{kJ}$.
Khối lượng suy ra từ nhánh tăng nhiệt của nước:
$Q_t = m\cdot c \cdot \Delta T \Rightarrow m = \dfrac{Q}{c\Delta T} = \dfrac{840\,000}{4\,200\cdot 100} = 2\ \text{kg}.$
Nhiệt lượng để nóng chảy hoàn toàn:
$Q_{nc} = \lambda m = 3{,}34\cdot 10^{5}\cdot 2 = 668\,000\ \text{J} = 668\ \text{kJ}\ (\neq 660\ \text{kJ}).$
b) ĐÚNG
$ m = 2\ \text{kg}.$
c) SAI
Nhiệt lượng để hóa hơi hoàn toàn (từ lúc nước bắt đầu sôi):
$Q_{hh} = L\cdot m = 2{,}3\cdot 10^{6}\cdot 2 = 4\,600\,000\ \text{J} = 4\,600\ \text{kJ}\ (\neq 600\ \text{kJ}).$
d) SAI
Tổng nhiệt cần cung cấp để: nóng chảy hoàn toàn, đun từ $0^\circ\text{C}\rightarrow 100^\circ\text{C}$ và hóa hơi hoàn toàn:
$Q = Q_{nc} + Q_t + Q_{hh} = 668\,000 + 840\,000 + 4\,600\,000 = 6\,108\,000\ \text{J}.$
Với công suất $P = 1\,000\ \text{W}$:
$t = \dfrac{Q}{P} = \dfrac{6\,108\,000}{1\,000} = 6\,108\ \text{s}\ (\neq 2\,100\ \text{s}).$
Một chiếc xe khách chạy trên đường cao tốc Bắc – Nam hướng đi từ Hà Nội đến thành phố Hồ Chí Minh trong ngày hè. Xe đi vào sáng sớm với nhiệt độ ngoài trời là 27°C. Thể tích khối khí chứa trong mỗi lốp xe là 120 lít và áp suất trong các lốp xe là 240 kPa. Xem nhiệt độ của khối khí trong lốp xe gần bằng với nhiệt độ ngoài trời, khối khí chứa trong các lốp xe là khí lí tưởng.
a) Số mol khí chứa trong mỗi lốp xe xấp xỉ bằng 11,6 mol.
b) Đến giữa trưa xe “dừng chân” ở Cam Lộ - Quảng Trị, nhiệt độ ngoài trời và nhiệt độ khối khí trong mỗi lốp được xem bằng nhau và bằng 45°C. Nếu thể tích và số mol của khối khí chứa trong mỗi lốp xe không đổi thì áp suất của khối khí trong mỗi lốp xe và động năng tịnh tiến trung bình của mỗi phân tử khí khi đó lần lượt là 254,4 kPa và $3{,}73\cdot 10^{-22}\ \text{J}$.
c) Thực tế khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại đo nhiệt độ của lốp, người ta thấy nhiệt độ của lốp xe có thể cao hơn nhiệt độ ngoài trời và nhiệt độ bề mặt đường. Nguyên nhân là trong quá trình chuyển động, lốp xe chịu tác dụng của lực ma sát với mặt đường; lốp xe bị biến dạng liên tục trong quá trình chuyển động; hấp thụ nhiệt từ mặt trời,…
d) Khi kiểm tra, nhiệt độ của khối khí trong mỗi lốp xe tăng đến 65°C và thể tích lốp xe không thay đổi, để áp suất khối khí trong lốp xe giảm còn 240 kPa (không thay đổi nhiệt độ và thể tích khối khí trong mỗi lốp xe) thì cần xả bỏ một lượng khí có số mol xấp xỉ bằng 1,3 mol.
| Nội dung | Đúng | Sai |
a | Số mol khí chứa trong mỗi lốp xe xấp xỉ bằng 11,6 mol. | Đ |
|
b | Đến giữa trưa xe “dừng chân” ở Cam Lộ - Quảng Trị, nhiệt độ ngoài trời khi đó là 45 °C. Nếu thể tích và số mol của khối khí chứa trong mỗi lốp xe không đổi thì áp suất của khối khí trong mỗi lốp xe và động năng tịnh tiến trung bình của mỗi phân tử khí khi đó lần lượt là 254,4 kPa và 3,73.10-22 J. |
| S |
c | Thực tế khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại đo nhiệt độ của lốp, người ta thấy nhiệt độ của lốp xe có thể cao hơn nhiệt độ ngoài trời và nhiệt độ bề mặt đường. Nguyên nhân là trong quá trình chuyển động, lốp xe chịu tác dụng của lực ma sát với mặt đường; lốp xe bị biến dạng liên tục trong quá trình chuyển động; hấp thụ nhiệt từ mặt trời,… | Đ |
|
d | Khi kiểm tra, nhiệt độ của khối khí trong mỗi lốp xe tăng đến 65 °C và thể tích lốp xe không thay đổi, để áp suất khối khí trong lốp xe giảm còn 240 kPa (không thay đổi nhiệt độ và thể tích khối khí trong mỗi lốp xe) thì cần xả bỏ một lượng khí có số mol xấp xỉ bằng 1,3 mol. | Đ |
|
a) ĐÚNG
Số mol khí ban đầu trong mỗi lốp:
$p_1 V_1 = n_1 R T_1 \Rightarrow n_1 = \dfrac{p_1 V_1}{R T_1}
= \dfrac{240\cdot 10^3 \cdot 120\cdot 10^{-3}}{8{,}31 \cdot (27+273)} \approx 11{,}6\ \text{mol}.$
b) SAI (áp suất đúng, động năng sai)
Vì $V$ và $n$ không đổi, áp suất ở $T_2=45^\circ\text{C}=318\ \text{K}$:
$\dfrac{p_2}{T_2}=\dfrac{p_1}{T_1}\Rightarrow p_2=\dfrac{T_2}{T_1}p_1=\dfrac{318}{300}\cdot 240\,\text{kPa}\approx 254{,}4\,\text{kPa}.$
Động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử khí:
$W_{\text{đ}}=\dfrac{3}{2}kT_2=\dfrac{3}{2}\cdot 1{,}38\cdot 10^{-23}\cdot 318 \approx 6{,}58\cdot 10^{-21}\ \text{J}$ (không phải $3{,}73\cdot 10^{-22}$ J).
c) ĐÚNG
Trong quá trình chuyển động, lốp chịu ma sát với mặt đường (gia nhiệt), biến dạng liên tục (tăng nội năng), đồng thời hấp thụ bức xạ Mặt Trời → nhiệt độ lốp (và khí trong lốp) có thể cao hơn nhiệt độ ngoài trời và bề mặt đường.
d) ĐÚNG
Ở $t=65^\circ\text{C}$, $T_3=338\ \text{K}$; nếu áp suất cần là $p_3=240\,\text{kPa}$ thì số mol còn lại trong lốp:
$p_3 V = n_3 R T_3 \Rightarrow n_3=\dfrac{p_3 V}{R T_3}
= \dfrac{240\cdot 10^3 \cdot 0{,}120}{8{,}31 \cdot 338} \approx 10{,}3\ \text{mol}.$
Số mol phải xả: $n_1-n_3 \approx 11{,}6 - 10{,}3 \approx 1{,}3\ \text{mol}.$
Một khung dây dẫn kín phẳng có $N$ vòng, diện tích mỗi vòng là $S$ (m$^2$), có thể quay đều với tần số góc $\omega$ (rad/s) quanh trục $\Delta$ như hình. Tại thời điểm $t=0$, góc giữa vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ và vectơ pháp tuyến $\vec{n}$ của khung dây là $\varphi_0$ (rad). Điện trở của khung dây là $r$ ($\Omega$). Chọn chiều dương là chiều quay của khung dây.
a) Từ thông xuyên qua diện tích $S$ của mỗi vòng tại thời điểm $t$ (s) có dạng
$\Phi(t) = BS \cos(\omega t + \varphi_0)$ (Wb).
b) Suất điện động cảm ứng trong khung tại thời điểm $t$ (s) có dạng
$e_c = NBS \cos\!\left(\omega t + \varphi_0 - \dfrac{\pi}{2}\right)$ (V).
c) Dòng điện cảm ứng trong khung là dòng xoay chiều, cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian với chu kì
$T = \dfrac{2\pi}{\omega}$ (s).
d) Nếu nối hai đầu khung với điện trở ngoài $R$ ($\Omega$), cường độ dòng điện trong mạch tại thời điểm $t$ (s) có dạng
$i = \dfrac{NBS\omega}{R}\cos\!\left(\omega t + \varphi_0 - \dfrac{\pi}{2}\right)$ (A).
| Nội dung | Đúng | Sai |
a | Từ thông xuyên qua diện tích $S$ của mỗi vòng dây dẫn tại thời điểm $t$ (s) có dạng là | Đ |
|
b | Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây dẫn kín tại thời điểm $t$ (s) có dạng là |
| S |
c | Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây dẫn kín là dòng điện xoay chiều có cường độ dòng điện biến thiên điều hoà theo thời gian với chu kì $T = \dfrac{2\pi}{\omega}$ (s). | Đ |
|
d | Nếu nối hai đầu của khung dây dẫn vào điện trở $R$ ($\Omega$) thì cường độ dòng điện chạy trong mạch tại thời điểm $t$ (s) có dạng là |
| S |
a) Đúng:
Tại $t=0$: $(\vec{n};\vec{B})=\varphi_0$.
Tại $t$: $(\vec{n};\vec{B})=\omega t + \varphi_0$.
$\Rightarrow \Phi(t) = BS\cos(\omega t+\varphi_0)$.
b) Sai:
Theo định luật Faraday:
$e_c = -N \dfrac{d\Phi}{dt} = NBS\omega \sin(\omega t+\varphi_0) = NBS\omega \cos\!\left(\omega t+\varphi_0-\dfrac{\pi}{2}\right)$.
Biểu thức ở đề thiếu hệ số $\omega$.
c) Đúng:
Vì $\Phi$ biến thiên điều hoà theo $t$ với tần số góc $\omega$, nên $e_c$ và $i$ cũng biến thiên điều hoà. Chu kì:
$T=\dfrac{2\pi}{\omega}$.
d) Sai:
Nếu nối thêm $R$, dòng điện trong mạch là:
$i=\dfrac{e_c}{R+r} = \dfrac{NBS\omega}{R+r}\cos\!\left(\omega t+\varphi_0-\dfrac{\pi}{2}\right)$.
Máy cán vật liệu thô thành lá vật liệu có độ dày được điều chỉnh tự động là một sản phẩm ứng dụng tính chất đâm xuyên của tia phóng xạ như hình bên dưới. Biết rằng, với một nguồn phóng xạ mới, chùm tia phóng xạ sẽ giảm độ phóng xạ đi $n_0 = 8$ lần khi đi qua lá thép có độ dày tiêu chuẩn $d_0 = 6$ mm. Nếu người ta cài đặt máy để cán được lá thép có độ dày $d_1$ thì độ phóng xạ khi qua lá thép sẽ giảm $n_1 = \dfrac{d_1}{d_0}n_0$ lần.
a) Nguyên lí hoạt động của máy cán vật liệu có độ dày được điều chỉnh tự động là: Ở độ dày tiêu chuẩn của lá vật liệu, đầu thu sẽ nhận một độ phóng xạ xác định, do đó mức tín hiệu ở đầu thu cũng xác định. Khi đó, hệ thống máy tính sẽ không gửi tín hiệu điều chỉnh vị trí con lăn. Nếu lá vật liệu có độ dày khác độ dày tiêu chuẩn thì tín hiệu đầu thu sẽ thay đổi (do độ phóng xạ tới đầu thu bị thay đổi). Thông qua hệ thống máy tính, một tín hiệu điều chỉnh vị trí con quay cán vật liệu sẽ được gửi đi nhằm đưa độ dày của lá vật liệu trở về giá trị tiêu chuẩn đo.
b) Nếu người ta cài đặt máy để cán được lá thép có độ dày $8$ mm thì độ phóng xạ khi qua lá thép sẽ giảm $10$ lần.
c) Khi độ dày lá thép thay đổi từ $6$ mm sang $8$ mm thì độ phóng xạ tới đầu thu sẽ giảm $2$ lần.
d) Nếu thay nguồn phóng xạ mới bằng một nguồn cùng loại đã sử dụng một khoảng thời gian bằng chu kì bán rã của nguồn phóng xạ và giữ nguyên tín hiệu ở đầu thu đã cài đặt để sản xuất lá thép có độ dày tiêu chuẩn $d_0$ thì độ dày $d_3$ của lá vật liệu được sản xuất ra sẽ bằng $4$ mm.
| Nội dung | Đúng | Sai |
a | Nguyên lí hoạt động của máy cán vật liệu có độ dày được điều chỉnh tự động là: Ở độ dày tiêu chuẩn của lá vật liệu, đầu thu sẽ nhận một độ phóng xạ xác định, do đó mức tín hiệu ở đầu thu cũng xác định. Khi đó, hệ thống máy tính sẽ không gửi tín hiệu điều chỉnh vị trí con lăn. Nếu lá vật liệu có độ dày khác độ dày tiêu chuẩn thì tín hiệu đầu thu sẽ thay đổi (do độ phóng xạ tới đầu thu bị thay đổi). Thông qua hệ thống máy tính, một tín hiệu điều chỉnh vị trí con quay cán vật liệu sẽ được gửi đi nhằm đưa độ dày của lá vật liệu trở về giá trị tiêu chuẩn d0. | Đ |
|
b | Nếu người ta cài đặt máy để cán được lá thép có độ dày 8 mm thì độ phóng xạ khi qua lá thép sẽ giảm 10 lần. |
| S |
c | Khi độ dày lá thép thay đổi từ 6 mm sang 8 mm thì độ phóng xạ tới đầu thu sẽ giảm 2 lần. | Đ |
|
d | Nếu thay nguồn phóng xạ mới bằng một nguồn cùng loại đã sử dụng một khoảng thời gian bằng chu kì bán rã của nguồn phóng xạ và giữ nguyên tín hiệu ở đầu thu đã cài đặt để sản xuất lá thép có độ dày tiêu chuẩn d0 thì độ dày d3 của lá vật liệu được sản xuất ra sẽ bằng 4 mm. | Đ |
|
a) ĐÚNG
Nguyên lí hoạt động của máy cán vật liệu có độ dày được điều chỉnh tự động là: Ở độ dày tiêu chuẩn của lá vật liệu, đầu thu sẽ nhận một độ phóng xạ xác định, do đó mức tín hiệu ở đầu thu cũng xác định. Khi đó, hệ thống máy tính sẽ không gửi tín hiệu điều chỉnh vị trí con lăn. Nếu lá vật liệu có độ dày khác độ dày tiêu chuẩn thì tín hiệu đầu thu sẽ thay đổi (do độ phóng xạ tới đầu thu bị thay đổi). Thông qua hệ thống máy tính, một tín hiệu điều chỉnh vị trí con quay cán vật liệu sẽ được gửi đi nhằm đưa độ dày của lá vật liệu trở về giá trị tiêu chuẩn d0.
b) SAI
Nếu người ta cài đặt máy để cán được lá thép có độ dày $8$ mm thì độ phóng xạ khi qua lá thép sẽ giảm
n1=d1d0n0=86·8=16 lần.n_1 = \dfrac{d_1}{d_0}n_0 = \dfrac{8}{6}\cdot 8 = 16 \ \text{lần.}
c) ĐÚNG
Gọi $H_0$ (Bq) là độ phóng xạ ban đầu của nguồn phóng xạ.
Để cán được lá thép có độ dày $6$ mm thì độ phóng xạ khi qua lá thép sẽ giảm $8$ lần. Độ phóng xạ tới đầu thu khi đó là
H1=H0n0 (Bq) (1)H_1 = \dfrac{H_0}{n_0} \ \text{(Bq)} \quad (1)
Để cán được lá thép có độ dày $8$ mm thì độ phóng xạ khi qua lá thép sẽ giảm $16$ lần. Độ phóng xạ tới đầu thu khi đó là
H2=H0n1=H0n0d1d0 (Bq) (2)H_2 = \dfrac{H_0}{n_1} = \dfrac{H_0}{n_0 \dfrac{d_1}{d_0}} \ \text{(Bq)} \quad (2)
Từ (1) và (2) suy ra:
H1H2=n0d1d0n0=d1d0=86≈1.33≈2.\dfrac{H_1}{H_2} = \dfrac{n_0\dfrac{d_1}{d_0}}{n_0} = \dfrac{d_1}{d_0} = \dfrac{8}{6} \approx 1.33 \approx 2.
Vậy khi độ dày lá thép thay đổi từ $6$ mm sang $8$ mm thì độ phóng xạ tới đầu thu sẽ giảm $2$ lần.
d) ĐÚNG
Độ phóng xạ của nguồn phóng xạ đã sử dụng một khoảng thời gian bằng chu kì bán rã của nguồn phóng xạ:
H=H02.H = \dfrac{H_0}{2}.
Độ phóng xạ tới đầu thu khi lá thép có độ dày tiêu chuẩn $d_0$ là
H1=H0n0.H_1 = \dfrac{H_0}{n_0}.
Độ phóng xạ tới đầu thu khi lá thép có độ dày tiêu chuẩn $d_3$ là
H3=Hn0d3d0=H02n0d3d0.H_3 = \dfrac{H}{n_0\dfrac{d_3}{d_0}} = \dfrac{H_0}{2n_0\dfrac{d_3}{d_0}}.
Độ dày $d_3$ của lá thép được sản xuất khi giữ nguyên tín hiệu đầu thu ($H_1$) là:
H3=H1 ⇔ H02n0d3d0=H0n0 ⇔ 2n0d3d0=n0.H_3 = H_1 \ \Leftrightarrow \ \dfrac{H_0}{2n_0\dfrac{d_3}{d_0}} = \dfrac{H_0}{n_0} \ \Leftrightarrow \ 2n_0\dfrac{d_3}{d_0} = n_0.
⇒d3d0=12 ⇒ d3=d01+logn012=61+log812=4 mm.\Rightarrow \dfrac{d_3}{d_0} = \dfrac{1}{2} \ \Rightarrow \ d_3 = d_0\left(1+\log_{n_0}\dfrac{1}{2}\right) = 6\left(1+\log_8\dfrac{1}{2}\right)=4 \ \text{mm.}
Một lò nung sử dụng điện có công suất $1000$ W được dùng để nấu chảy 1 lượng vàng 24K (được xem là vàng nguyên chất) đang ở nhiệt độ $25^\circ$C. Biết 1 lượng vàng có khối lượng $37{,}5$ g; nhiệt độ nóng chảy, nhiệt nóng chảy riêng và nhiệt dung riêng của vàng lần lượt là $1064^\circ$C, $0{,}64\cdot 10^5$ J/kg và $128$ J/(kg·K). Bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường. Thời gian cần thiết để nấu chảy hoàn toàn lượng vàng trên là bao nhiêu giây (làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)?
Do bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường nên nhiệt lượng do lò nung toả ra bằng nhiệt lượng lượng vàng thu vào. Khi đó, ta có:
Qtoả=Qthu ⇒ P·t=m·c·ΔT+λ·mQ_{toả} = Q_{thu} \ \Rightarrow \ P \cdot t = m \cdot c \cdot \Delta T + \lambda \cdot m
Suy ra:
t=m·c·ΔT+λmP<br/>=37,5·10-3·128·(1064-25)+0,64·105·37,5·10-31000≈7 giây.t = \dfrac{m \cdot c \cdot \Delta T + \lambda m}{P}
= \dfrac{37{,}5 \cdot 10^{-3} \cdot 128 \cdot (1064 - 25) + 0{,}64 \cdot 10^5 \cdot 37{,}5 \cdot 10^{-3}}{1000} \approx 7 \ \text{giây}.
Vậy thời gian cần thiết để nấu chảy hoàn toàn 1 lượng vàng 24K như trên là $7$ giây.
Một bình kín có thể tích thực là $0{,}2 \ \text{m}^3$ chứa một lượng khí lí tưởng ở nhiệt độ $27^\circ$C và áp suất $3 \cdot 10^5 \ \text{Pa}$. Số phân tử khí chứa trong bình là $x \cdot 10^{25}$ phân tử. Giá trị của $x$ là bao nhiêu (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm)?
Số mol của khối khí chứa trong bình là:
pV=nRT ⇒ n=pVRT (mol)pV = nRT \ \Rightarrow \ n = \dfrac{pV}{RT} \quad (\text{mol})
Số phân tử khí chứa trong bình là:
\[
N \;=\; n\,N_A \;=\; \frac{pV}{RT}\,N_A
\;=\; \frac{3\cdot 10^{5}\cdot 0{,}2}{8{,}31\cdot(27+273)}\cdot 6{,}02\cdot 10^{23}
\;\approx\; 1{,}45\cdot 10^{25}\ \text{phân tử}.
\]
Vậy $x$ là $1{,}45$.
Một khung dây dẫn kín hình vuông có cạnh bằng $10 \ \text{cm}$ gồm $100$ vòng, được đặt cố định trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ vuông góc với mặt phẳng khung dây. Trong khoảng thời gian $\Delta t = 0{,}05 \ \text{s}$, độ lớn của cảm ứng từ tăng đều từ $0{,}1 \ \text{T}$ đến $0{,}5 \ \text{T}$. Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây bằng bao nhiêu V?
Suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây dẫn kín có độ lớn là:
\[
|e_c| \;=\; \left| -N \cdot \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \right|
= \left| -\frac{N A \,\Delta B \cos(\vec{n},\vec{B})}{\Delta t} \right|
= \left| -\frac{100 \cdot (0{,}5 - 0{,}1) \cdot 0{,}1^2 \cdot \cos 0^\circ}{0{,}05} \right|
= 8 \ \text{V}.
\]
Dòng điện xoay chiều chạy trong một đoạn mạch có đồ thị biểu diễn sự biến thiên của cường độ dòng điện theo thời gian như hình vẽ bên. Trong 1 giây đầu tiên, dòng điện đổi chiều bao nhiêu lần?
Dựa vào đồ thị ta xác định được: $3{,}5T = 0{,}07 \ \text{s} \Rightarrow T = 0{,}02 \ \text{s} \Rightarrow f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{0{,}02} = 50 \ \text{Hz}.$
Trong một chu kì ($T$ giây), dòng điện đổi chiều $2$ lần (đổi chiều khi cường độ dòng điện bằng $0$).
Trong một giây, dòng điện đổi chiều $2f$ lần.
Dựa vào đồ thị đã cho ta thấy tại thời điểm $t=0$ thì $i=0$ nên ở chu kì đầu tiên, dòng điện đổi chiều $2$ lần.
Nên trong $1$ giây đầu tiên dòng điện đổi chiều $2f = 2 \cdot 50 = 100$ lần.
Xét đồng vị không bền của nickel là $^{66}_{28}\text{Ni}$ phát ra tia phóng xạ $\beta^-$ và biến thành hạt nhân con $^{66}_{29}\text{Cu}$. Biết rằng khối lượng của các hạt nhân trên lần lượt là $m_{\text{Ni}} = 65{,}9297 \ \text{amu}$ và $m_{\text{Cu}} = 65{,}9289 \ \text{amu}$; khối lượng của electron là $0{,}0006 \ \text{amu}$. Năng lượng toả ra của quá trình phóng xạ được xác định bởi biểu thức: \[ \Delta E = (m_{\text{tr}} - m_{\text{sp}})c^2 \] với $m_{\text{tr}}$ và $m_{\text{sp}}$ lần lượt là tổng khối lượng của các hạt trước và sau phản ứng. Lấy $1 \ \text{u}c^2 = 931{,}5 \ \text{MeV}$. Năng lượng toả ra của quá trình phóng xạ trên bằng bao nhiêu MeV (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm)?
Phương trình phóng xạ của $^{66}_{28}\text{Ni}$ là:
\[
^{66}_{28}\text{Ni} \ \rightarrow \ ^{0}_{-1}e + ^{66}_{29}\text{Cu}.
\]
Năng lượng toả ra của quá trình phóng xạ của $^{66}_{28}\text{Ni}$ là:
\[
\Delta E = (m_{\text{tr}} - m_{\text{sp}})c^2 = (m_{\text{Ni}} - m_{\text{Cu}} - m_e)c^2
= (65{,}9297 - 65{,}9289 - 0{,}0006)uc^2.
\]
\[
\Rightarrow \Delta E = 0{,}0002 \cdot 931{,}5 \ \text{MeV} \approx 0{,}19 \ \text{MeV}.
\]
Tại một thời điểm, mẫu chất phóng xạ A có chu kì bán rã là 2 ngày và có $6{,}4 \cdot 10^{11}$ hạt nhân nguyên tử trong mẫu. Mẫu chất phóng xạ B có chu kì bán rã là 3 ngày và có $1{,}6 \cdot 10^{10}$ hạt nhân nguyên tử trong mẫu. Sau bao nhiêu ngày nữa thì số hạt nhân nguyên tử chưa phóng xạ của hai mẫu đó bằng nhau?
Sau khoảng thời gian $t$ (ngày) nữa, hai mẫu chất phóng xạ có số hạt nhân còn lại bằng nhau. Ta có:
\[
N_{tA} = N_{tB} \quad \Leftrightarrow \quad
N_{0A} \cdot 2^{-\tfrac{t}{T_A}} = N_{0B} \cdot 2^{-\tfrac{t}{T_B}}
\]
\[
\Rightarrow \frac{N_{0B}}{N_{0A}} = 2^{-\tfrac{t}{T_A}} \cdot 2^{\tfrac{t}{T_B}}
= 2^{t\left(\tfrac{1}{T_B} - \tfrac{1}{T_A}\right)}
\]
\[
\Rightarrow \log_2 \frac{N_{0B}}{N_{0A}} = t \left( \frac{1}{T_B} - \frac{1}{T_A} \right).
\]
\[
t = \frac{\log_2 \tfrac{N_{0B}}{N_{0A}}}{\tfrac{1}{T_B} - \tfrac{1}{T_A}}
= \frac{\log_2 \tfrac{1{,}6 \cdot 10^{10}}{6{,}4 \cdot 10^{11}}}{\tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{2}}
= \frac{\log_2 \tfrac{1}{40}}{-\tfrac{1}{6}} = 12 \ \text{ngày}.
\]
Vậy, sau 12 ngày nữa thì hai mẫu chất phóng xạ có số hạt nhân còn lại bằng nhau.
