(2025) Đề thi tổng ôn tốt nghiệp THPT Vật lí có đáp án - Đề 36
28 câu hỏi
Trong quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định mà hệ không sinh công hay nhận công. Hiện tượng này xảy ra trong quá trình nào?
Quá trình đẳng áp.
Quá trình đẳng tích.
Quá trình đẳng nhiệt.
Quá trình đẳng tích và đẳng áp.
Đáp án đúng là B
Công của khối khí nhận được hay thực hiện được tính theo công thức
$A = p \cdot \Delta V$
Quá trình đẳng tích: $\Delta V = 0$ nên công $A = 0$.
Một động cơ nhiệt hoạt động giữa hai nguồn nhiệt. Nhiệt độ của nguồn nóng là $227^\circ$C; nhiệt độ của nguồn lạnh là $27^\circ$C. Trong mỗi chu trình, động cơ nhận từ nguồn nóng một nhiệt lượng $Q_1 = 1200\ \text{J}$.
Hiệu suất cực đại của động cơ nhiệt là
60 %.
40 %.
11,9 %.
88,1 %.
Đáp án đúng là B
Hiệu suất động cơ nhiệt là: $H = (1 - T_2/T_1)\cdot 100\% = 40\%$.
Công cơ học mà hệ sinh ra trong động cơ nhiệt ứng với hiệu suất cực đại là bao nhiêu?
480 J.
720 J.
142,8 J.
1057,2 J.
Đáp án đúng là A
Công cơ học mà hệ sinh ra: $A = Q_1 \cdot H = 480\ \text{J}$.
Ngày xưa để tạo ra lửa, người xưa thường dùng hai vật liệu khô, thường là gỗ, để tạo ma sát mạnh, làm nóng lên đến mức làm cháy các mẫu gỗ nhỏ tạo thành các tàn lửa. Có hai kỹ thuật chính:
- Dùi xoay tay (hand drill): Dùng một que gỗ cứng xoay nhanh trong một lỗ trên miếng gỗ mềm hơn.
- Cách thứ hai dùng cung khoan lửa (bow drill): Dùng một cây cung nhỏ buộc dây cung quanh que gỗ, rồi kéo qua lại để que xoay nhanh và ổn định hơn.
Sau khi có tàn lửa, họ thổi nhẹ vào bùi nhùi (cỏ khô, vỏ cây, mùn cưa) để nhóm thành lửa thật. Cách tạo ra lửa bằng cách này là quá trình
thực hiện công làm biến đổi nội năng và phát ra điện năng.
thực hiện công làm toả nhiệt và biến đổi nội năng.
truyền nhiệt làm sinh công và biến đổi nội năng.
truyền nhiệt và thực hiện công để biến đổi nội năng.
Đáp án đúng là B
Bên trong lõi Mặt Trời, nơi phản ứng nhiệt hạch xảy ra mạnh nhất, nhiệt độ khoảng $1{,}5 \cdot 10^7\ \text{K}$, và mật độ khối khí là khoảng $150\ \text{g/cm}^3$. Lấy $k = 1{,}38 \cdot 10^{-23}\ \text{J/K}$. Giả sử khí bên trong lõi Mặt Trời là khí lý tưởng gồm hỗn hợp đẳng tỉ của deuterium và tritium, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất rất lớn sẽ xảy ra phản ứng nhiệt hạch theo phương trình:
Động năng trung bình của một hạt nhân khí (giả sử là deuterium hoặc tritium), theo đơn vị keV là bao nhiêu? (làm tròn đến chữ số hàng phần trăm)
Động năng trung bình của một hạt deuterium hoặc tritium là:
\[
E = \tfrac{3}{2} kT
= 1{,}38 \cdot 10^{-23} \cdot 1{,}5 \cdot 10^7
= 3{,}105 \cdot 10^{-16}\ \text{J}.
\]
Động năng trung bình tính theo đơn vị keV (đổi J sang eV, chia cho $1{,}6 \cdot 10^{-19}$ và đổi sang keV) là:
\[
E(\text{keV}) = \dfrac{3{,}105 \cdot 10^{-16}}{1{,}6 \cdot 10^{-19}}
= 1{,}94 \cdot 10^3\ \text{eV}
= 1{,}94\ \text{keV}.
\]
Năng lượng sinh ra bởi phản ứng nhiệt hạch trong mỗi $1\ \text{cm}^3$ thể tích trong lòng Mặt Trời là bao nhiêu? Giả sử 100% các cặp deuterium và tritium đều phản ứng với nhau. (tính theo đơn vị $10^{13}\ \text{J/cm}^3$ và các phép toán làm tròn đến hàng phần trăm)
Theo đề bài, mỗi phản ứng sinh ra năng lượng
\[
Q = 17{,}6\ \text{MeV}.
\]
Khối lượng mol trung bình của mỗi hạt tham gia phản ứng là:
\[
\overline{M} = \dfrac{2+3}{2} = 2{,}5\ \text{amu}
= 2{,}5 \cdot 1{,}66 \cdot 10^{-27}
= 4{,}15 \cdot 10^{-27}\ \text{kg}.
\]
Trong đó, \(\rho = 0{,}15\ \text{kg/cm}^3\) là khối lượng trong mỗi cm\(^3\).
Số hạt chứa trong \(1\ \text{cm}^3\) là:
\[
n = \dfrac{\rho}{\overline{M}}
= \dfrac{0{,}15}{4{,}15 \cdot 10^{-27}}
= 3{,}61 \cdot 10^{25}\ \text{hạt}.
\]
Vì cứ hai hạt mới tạo ra một phản ứng (tỏa ra \(17{,}6\ \text{MeV}\)), nên năng lượng sinh ra trong \(1\ \text{cm}^3\) là:
\[
E = \dfrac{n}{2} \cdot 17{,}6\ \text{MeV}
= \dfrac{3{,}61 \cdot 10^{25}}{2} \cdot 17{,}6 \cdot 1{,}6 \cdot 10^{-13}.
\]
Do đó:
\[
E \approx 5{,}08 \cdot 10^{13}\ \text{J/cm}^3.
\]
Một bình kín chứa khí lý tưởng có thể thay đổi thể tích, chứa 4 mol khí ở nhiệt độ $27^\circ$C và áp suất 3 atm. Nếu tăng nhiệt độ của khí lên thêm $150^\circ$C trong khi giữ áp suất không đổi. Thể tích của khối khí sẽ thay đổi như thế nào trong quá trình này?
Tăng 1,5 lần.
Giảm 1,5 lần.
Tăng 6,6 lần.
Giảm 6,6 lần.
Đáp án đúng là A
Vì áp suất không đổi nên đây là quá trình biến đổi đẳng áp.
$\dfrac{V_1}{T_1} = \dfrac{V_2}{T_2} \;\;\Rightarrow\;\; V_2 = \dfrac{T_2 V_1}{T_1} = \dfrac{27 + 150 + 273}{27 + 273}V_1 = 1,5V_1$
Một vật dao động điều hoà theo phương trình $x = A \cos \left(\omega t + \dfrac{\pi}{6}\right)$ (cm, s). Vận tốc của vật này biến thiên điều hoà, pha ban đầu của vận tốc là
$\dfrac{\pi}{6}$ (rad).
$-\dfrac{\pi}{6}$ (rad).
$-\dfrac{\pi}{3}$ (rad).
$\dfrac{2\pi}{3}$ (rad).
Đáp án đúng là D
Vận tốc trong dao động điều hoà biến thiên nhanh pha hơn li độ góc $\dfrac{\pi}{2}$ (rad).
Pha ban đầu của vận tốc là: $\dfrac{\pi}{6} + \dfrac{\pi}{2} = \dfrac{2\pi}{3}$ (rad).
Trong hạt nhân, các nuclon gồm các hạt proton và neutron hút nhau bằng lực tương tác
điện từ.
hấp dẫn.
hạt nhân.
đàn hồi.
Đáp án đúng là C
Một dây dẫn dài vô hạn mang dòng điện có cường độ 2 A nằm trên mặt bàn nằm ngang. Tại một điểm M trên mặt bàn cách dây dẫn 30 cm có đặt một điện tích điểm $q = 0,5\ \text{mC}$ khối lượng $0,2\ \text{mg}$. Khi đó hợp lực tác dụng lên điện tích có độ lớn và hướng như thế nào?
Hợp lực tác dụng lên điện tích bằng $0$.
0,3 N và hướng về phía dây dẫn.
0,3 N và hướng ra xa dây dẫn.
0,3 N và hướng song song với dây dẫn.
Đáp án đúng là A
Vì trọng lực và lực nâng mặt bàn tác dụng lên điện tích cân bằng. Điện tích đang đứng yên nên không chịu tác dụng của lực từ do dòng điện sinh ra.
Tia alpha, tia beta, tia X và tia gamma. Tia có bản chất không phải tia phóng xạ là
tia beta.
tia X.
tia alpha.
tia gamma.
Đáp án đúng là B
Một khối chất phóng xạ ban đầu có N0 hạt nhân mẹ. Chu kỳ bán rã được định nghĩa là khoảng thời gian để khối chất phóng xạ phân rã còn lại
0 hạt nhân mẹ.
N0/4 hạt nhân mẹ.
N0/2 hạt nhân mẹ.
N0/8 hạt nhân mẹ.
Đáp án đúng là C
Một sóng điện từ lan truyền trong chân không với tốc độ $3 \cdot 10^8\ \text{m/s}$. Khi sóng điện từ này lan truyền vào nước thì tốc độ truyền trong nước là
$4 \cdot 10^8\ \text{m/s}$.
$2{,}25 \cdot 10^8\ \text{m/s}$.
$3 \cdot 10^8\ \text{m/s}$.
$0{,}75 \cdot 10^8\ \text{m/s}$.
Đáp án đúng là B
Tốc độ truyền trong môi trường nước là
$v = \dfrac{c}{n} = \dfrac{3 \cdot 10^8}{\tfrac{4}{3}} = 2{,}25 \cdot 10^8\ (\text{m/s})$.
Một khung dây dẫn cứng hình chữ nhật có diện tích $S = 200\ \text{cm}^2$, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức của một từ trường đều có $B = 0{,}01\ \text{T}$. Khung quay đều trong thời gian 4 s đến vị trí vuông góc với các đường sức từ. Độ lớn của suất điện động cảm ứng trung bình trong khung có giá trị nào sau đây?
$0{,}5 \cdot 10^{-5}\ \text{V}$.
$5 \cdot 10^{-5}\ \text{V}$.
$0{,}25 \cdot 10^{-5}\ \text{V}$.
$2{,}5 \cdot 10^{-5}\ \text{V}$.
Đáp án đúng là B
Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây được tính theo công thức:
\[
E = \dfrac{N B S \, (\cos \alpha_1 - \cos \alpha_2)}{\Delta t}
= \dfrac{1 \cdot 0{,}01 \cdot 200 \cdot 10^{-4} \cdot \big(\cos 0^\circ - \cos 90^\circ\big)}{4}
= 5 \cdot 10^{-5}\ \text{V}
\]
Một thanh nhôm 0,1 kg ở $150^\circ$C được thả vào một cốc chứa 0,2 kg nước ở $30^\circ$C. Cốc làm bằng thuỷ tinh có khối lượng 0,05 kg, nhiệt dung riêng của thuỷ tinh là $800\ \text{J}/\text{kgK}$. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là $880\ \text{J}/\text{kgK}$, nhiệt dung riêng của nước $4200\ \text{J}/\text{kgK}$. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là
$39^\circ$C.
$43^\circ$C.
$33^\circ$C.
$41^\circ$C.
Đáp án đúng là D
Nhôm toả nhiệt:
$Q_1 = m_1 c_1 (t_1 - t_3)$
Nước và cốc thuỷ tinh thu nhiệt:
$Q_2 = m_2 c_2 (t_3 - t_2)$, $Q_3 = m_3 c_3 (t_3 - t_2)$
Thiết lập phương trình:
$Q_1 = Q_2 + Q_3$
$\Rightarrow m_1 c_1 (t_1 - t_3) = m_2 c_2 (t_3 - t_2) + m_3 c_3 (t_3 - t_2)$
$0{,}1 \cdot 880 \cdot (150 - t_3) = 0{,}2 \cdot 4200 \cdot (t_3 - 30) + 0{,}05 \cdot 800 \cdot (t_3 - 30)$
Giải ra được: $t_3 = 41^\circ$C.
I-ốt có nguyên tử khối là $126{,}9\ \text{amu}$. Nhiệt hoá hơi riêng của i-ốt là $62{,}4\ \text{kJ/mol}$. Giá trị này bằng bao nhiêu $\text{kJ/kg}$?
190 kJ/kg.
10365 J/kg.
246 kJ/kg.
62,4 kJ/kg.
Đáp án đúng là C
Khối lượng mol của i-ốt là: $M = 253{,}8\ \text{g/mol} = 0{,}2538\ \text{kg/mol}$.
Phân tích này cho thấy cứ 1 mol i-ốt có khối lượng $0{,}2538\ \text{kg}$.
Nhiệt hoá hơi riêng của i-ốt tính theo đơn vị kJ/kg là:
\[
L = \dfrac{62{,}4\ \text{kJ}}{0{,}2538\ \text{kg}} \approx 246\ \text{kJ/kg}.
\]
Cho phản ứng hạt nhân $^{14}_{7}\mathrm{N} + {}^{4}_{2}\mathrm{He} \rightarrow {}^{17}_{8}\mathrm{O} + X$. Hạt nhân $X$ trong phản ứng này là hạt nhân
proton.
neutron.
deuterium.
tritium.
Đáp án đúng là A
\[
^{14}_{7}\mathrm{N} + ^{4}_{2}\mathrm{He} \;\longrightarrow\; ^{17}_{8}\mathrm{O} + ^{1}_{1}\mathrm{H}.
\]
Ta có: $A + 17 = 14 + 4 \Rightarrow A = 1.$
Lại có: $Z + 8 = 7 + 2 \Rightarrow Z = 1.$
Vậy hạt nhân $X$ là hạt proton.
Một mẫu chất phóng xạ có chu kì bán rã 5 giờ. Ban đầu, số lượng hạt nhân của chất này là $N_0 = 10^{20}$ hạt nhân. Số hạt nhân còn lại sau 10 giờ là
$6{,}25 \cdot 10^{19}$ hạt.
$2{,}5 \cdot 10^{19}$ hạt.
$1{,}25 \cdot 10^{19}$ hạt.
$5 \cdot 10^{18}$ hạt.
Đáp án đúng là B
Số hạt nhân còn lại sau thời gian $t$ là:
\[
N(t) = 10^{20} \cdot 2^{-\tfrac{10}{5}}
= 10^{20} \cdot 2^{-2}
= 2{,}5 \cdot 10^{19}\ \text{hạt}.
\]
Một vòng dây tròn bán kính $R$, mang dòng điện $I$. Độ lớn cảm ứng từ tại tâm vòng dây được tính theo công thức
$2 \cdot 10^{-7}\ \dfrac{I}{R}$
$2 \cdot 10^{-7}\ \dfrac{R}{I}$
$2\pi \cdot 10^{-7}\ \dfrac{R}{I}$
$2\pi \cdot 10^{-7}\ \dfrac{I}{R}$
Đáp án đúng là D
Cho biết đồng vị phóng xạ $^{226}_{88}\text{Ra}$ phân rã $\alpha$ với chu kì bán rã là 1600 năm. Giả sử ban đầu hạt nhân $^{226}\text{Ra}$ đứng yên sau đó phân rã $\alpha$ và biến đổi thành hạt nhân $^{222}\text{Rn}$. Biết khối lượng của $^{226}\text{Ra}$ là khoảng $226{,}0254\ \text{amu}$, khối lượng của $^{222}\text{Rn}$ là khoảng $222{,}0176\ \text{amu}$ và khối lượng của hạt $\alpha$ ($^4\text{He}$) là khoảng $4{,}0026\ \text{amu}$. Động năng hạt $\alpha$ sau phân rã là
4,76 MeV.
4,25 MeV.
1,38 MeV.
2,56 MeV.
Đáp án đúng là A
Ta có phản ứng phân rã:
\[
^{226}_{88}\text{Ra} \;\rightarrow\; ^{222}_{86}\text{Rn} + ^{4}_{2}\text{He}
\]
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
\[
\vec{0} = \vec{p}_{Rn} + \vec{p}_{He} \quad \Rightarrow \quad p_{He}^2 = p_{Rn}^2
\]
Suy ra:
\[
2m_{Rn} K_{Rn} = 2m_{He} K_{He} \quad \Rightarrow \quad K_{Rn} = \dfrac{m_{He}}{m_{Rn}} K_{He}
\]
Năng lượng toả ra của phản ứng:
\[
Q = (m_{Ra} - m_{Rn} - m_{He}) \cdot 931{,}5 = 4{,}8438\ \text{MeV}
\]
Mặt khác:
\[
Q = K_{He} + K_{Rn} = K_{He} + \dfrac{m_{He}}{m_{Rn}} K_{He}
\]
\[
\Rightarrow Q = K_{He} \left( 1 + \dfrac{4{,}0026}{222{,}0176} \right)
\]
Từ đó tính được:
\[
K_{He} = 4{,}76\ \text{MeV}.
\]
Trong động cơ diesel của một xe bán tải loại Ranger Raptor 4 xi lanh. Mỗi xi lanh có thể tích 0,875 lít. Trong động cơ diesel không có sự trộn sẵn giữa dầu diesel và không khí trước khi nén như trong động cơ xăng. Thay vào đó, quá trình diễn ra như sau:
1. Ở kì thứ nhất, không khí tự nhiên được hút vào động cơ ở nhiệt độ $27^\circ$C và áp suất 1 atm.
2. Trong kì thứ hai, không khí trong xi lanh bị nén lại với tỉ số nén của thể tích là 14:1 và áp suất lên tới 45 atm, làm nhiệt độ trong buồng đốt tăng lên.
3. Sau khi nén xong, ở kì thứ 3 nhiên liệu diesel được phun trực tiếp vào buồng đốt thông qua kim phun.
4. Dưới áp suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu bốc cháy mà không cần tia lửa điện.
Biết hiệu suất của động cơ diesel là 45%. Biết rằng năng lượng sinh ra khi đốt cháy 1 lít dầu diesel là 35 MJ. Bỏ qua các quá trình trao đổi nhiệt với môi trường và với động cơ.
a. Trong động cơ diesel các bu-gi đánh lửa sẽ đốt cháy dầu diesel để sinh công.
b. Nhiệt độ trong buồng đốt ngay khi dầu diesel được phun vào là $691{,}3^\circ$C.
c. Công của động cơ sinh ra khi đốt cháy 1 lít dầu diesel là $15{,}75\ \text{MJ}$.
d. Biết xe có khối lượng 2,4 tấn, lực phát động của động cơ là 12400 N, lực ma sát do mặt đường (đường nằm ngang) tác dụng lên xe bằng 0,487 trọng lượng xe. Với 1 lít dầu diesel xe chạy được quãng đường 25 km. Lấy $g = 10\ \text{m/s}^2$.
| Phát biểu | Đúng | Sai |
a | Trong động cơ diesel các bu-gi đánh lửa sẽ đốt cháy dầu diesel để sinh công. |
| S |
b | Nhiệt độ trong buồng đốt ngay khi dầu diesel được phun vào là $691{,}3^\circ$C. | Đ |
|
c | Công của động cơ sinh ra khi đốt cháy 1 lít dầu diesel là $15{,}75\ \text{MJ}$. | Đ |
|
d | Biết xe có khối lượng 2,4 tấn, lực phát động của động cơ là 12,400N, lực ma sát do mặt đường (đường nằm ngang) tác dụng lên xe bằng 0,487 trọng lượng xe. Với 1 lít xăng xe chạy được quãng đườn 25 km |
| S |
a. SAI
Động cơ diesel nén không khí đến nhiệt độ cao để đốt nhiên liệu. Động cơ này không dùng bugi đánh lửa.
b) ĐÚNG
Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng:
\[
\dfrac{p_1 V_1}{T_1} = \dfrac{p_2 V_2}{T_2}
\]
Hay:
\[
\dfrac{1 \cdot V_1}{27 + 273} = \dfrac{45 \cdot \tfrac{V_1}{14}}{T_2}
\]
Tính được:
\[
T_2 = 964{,}3\ \text{K} = 691{,}3^\circ\text{C}.
\]
c) ĐÚNG
Công sinh ra khi đốt cháy hết 1 lít dầu diesel là:
\[
35 \cdot 0{,}45 = 15{,}75\ \text{MJ}.
\]
d) SAI
Hợp lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động trên đường là:
\[
F_{tt} = F - F_{ms} = 12400 - 2400 \cdot 10 \cdot 0{,}487 = 1712\ \text{N}.
\]
Quãng đường ô tô đi được khi đốt cháy hết 1 lít dầu diesel là:
\[
S = \dfrac{A}{F_{tt}} = \dfrac{22120}{1712} \approx 22{,}12\ \text{km}.
\]
Một thanh kim loại MN dài 20 cm chuyển động đều với tốc độ 40 cm/s trên hai thanh kim loại AB và CD song song nhau trên mặt bàn nằm ngang. Thanh MN luôn tiếp xúc vuông góc với thanh AB và CD. Hai đầu của thanh AB và CD được nối với nhau bởi một tụ điện có điện dung $0,5\ \mu\text{F}$, hệ được đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ $0,5\ \text{T}$ có hướng như hình vẽ.
a. Khi thanh MN bắt đầu di chuyển sang phải thì dòng điện cảm ứng nhìn theo hướng như hình vẽ có chiều cùng chiều kim đồng hồ.
b. Khi thanh MN di chuyển sang phải, bản tụ 1 tích điện dương, bản tụ 2 tích điện âm.
c. Hiệu điện thế trên hai bản tụ điện là 40 mV.
d. Điện tích trên tụ là 20 nC.
| Phát biểu | Đúng | Sai |
a | Khi thanh MN di chuyển sang phải thì dòng điện cảm ứng có chiều cùng chiều kim đồng hồ. |
| S |
b | Khi thanh MN di chuyển sang phải, bản tụ 1 tích điện dương, bản tụ 2 tích điện âm. | Đ |
|
c | Hiệu điện thế trên hai bản tụ điện là 40 mV. | Đ |
|
d | Điện tích trên tụ là 20 nC. | Đ |
|
a. SAI
Khi thanh MN chuyển động sang phải thì từ thông tăng. Khi đó dòng điện cảm ứng sao cho từ trường do nó sinh ra ngược chiều với cảm ứng từ $\vec B$. Dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ.
b. ĐÚNG
Khi thanh MN di chuyển sang phía bên phải, lực từ tác dụng lên các electron tự do. Theo quy tắc bàn tay trái, lực này có hướng làm các electron tự do chuyển động qua mạch theo chiều cùng chiều kim đồng hồ. Bản tụ 1 mất bớt electron nên tích dương, bản tụ 2 nhận thêm electron nên tích điện âm.
c) ĐÚNG
Suất điện động sinh ra khi thanh MN chuyển động là:
\[
E = B \cdot l \cdot v = 0{,}5 \cdot 0{,}20 \cdot 0{,}40 = 0{,}04\ \text{V} = 40\ \text{mV}.
\]
Vì giữa hai bản tụ là lớp điện môi nên cường độ dòng điện qua mạch bằng 0.
Theo định luật Ôm cho đoạn mạch ta có:
\[
U_{AC} = E - I \cdot R = E - 0 \cdot R = E = 0{,}04\ \text{V} = 40\ \text{mV}.
\]
d) ĐÚNG
Điện tích trên tụ là:
\[
Q = C \cdot U = 0{,}5\ \mu\text{F} \cdot 0{,}04\ \text{V} = 20\ \text{nC}.
\]
Một xi-lanh thẳng đứng, đầu trên được đậy kín bằng một pittông di động tự do không ma sát. Bỏ qua khối lượng của pittông. Biết rằng bên trong xi-lanh có chứa 0,05 kg nước ở $100^\circ$C. Khi cung cấp nhiệt, toàn bộ nước bị chuyển thành hơi nước, đẩy pittông đi lên. Giả sử hơi nước sau khi hoá hơi ở cùng nhiệt độ $100^\circ$C. Bỏ qua sự thay đổi nhiệt độ của xi-lanh, hơi nước và pittông. Biết nhiệt hoá hơi riêng của nước ở $100^\circ$C và 1 atm = $1{,}013 \cdot 10^5$ (N/m$^2$) là $L = 2260\ \text{kJ/kg}$.
a. Nhiệt lượng cần cung cấp để hoá hơi hoàn toàn lượng nước này là 226 kJ.
b. Thể tích hơi nước sau khi toàn bộ nước bốc hơi xấp xỉ 85 lít.
c. Công do hơi nước sinh ra khi đẩy pittông lên là 8,6 kJ.
d. Phải làm lạnh đều khối khí đến nhiệt độ $50^\circ$C để chiều cao cột không khí trong xi lanh giảm còn 0,8 chiều cao ban đầu.
| Phát biểu | Đúng | Sai |
a | Nhiệt lượng cần cung cấp để hóa hơi hoàn toàn lượng nước này là 226 kJ |
| S |
b | Thể tích hơi nước sau khi toàn bộ nước bốc hơi xấp xỉ 85 lít. | Đ |
|
c | Công do hơi nước sinh ra khi đẩy pittông lên là 8,6 (kJ). | Đ |
|
d | Phải làm lạnh đều khối khí đến nhiệt độ 50 °C để chiều cao cột không khí trong xilanh giảm còn 0,8 chiều cao ban đầu. |
| S |
a) SAI
Nhiệt lượng cần thiết để hoá hơi hoàn toàn lượng nước này là:
\[
Q = L \cdot m = 2260 \cdot 0{,}05 = 113\ \text{kJ}.
\]
b) ĐÚNG
Số mol nước là:
\[
n = \dfrac{m}{M} = \dfrac{50}{18} = 2{,}78\ \text{mol}.
\]
Áp suất trong xi lanh cân bằng với áp suất khí quyển nên
\[
p = 1\ \text{atm} = 1{,}013 \cdot 10^5\ \text{N/m}^2.
\]
Thể tích hơi sau khi toàn bộ nước biến thành hơi ở $100^\circ$C là:
\[
pV = nRT \;\Rightarrow\; V = \dfrac{nRT}{p}
= \dfrac{2{,}78 \cdot 8{,}31 \cdot (100+273)}{1{,}013 \cdot 10^5}
= 0{,}085\ \text{m}^3 = 85\ \text{lít}.
\]
c) ĐÚNG
Công mà khối khí thực hiện khi nước biến thành hơi và đẩy pittông đi lên là:
\[
A = p \cdot \Delta V = 1{,}013 \cdot 10^5 \cdot 0{,}085 \approx 8{,}6\ \text{kJ}.
\]
d) SAI
Để chiều cao cột khí giảm còn $0,8$ ban đầu thì:
\[
V_2 = 0{,}8 V_1.
\]
Đây là quá trình đẳng áp nên nhiệt độ tuyệt đối tỉ lệ thuận với thể tích.
Do đó:
\[
T_2 = 0{,}8 T_1 = 298{,}4\ \text{K} = 25{,}4^\circ\text{C}.
\]
Khối chất của đồng vị phóng xạ, sau một khoảng thời gian phân rã và ghi nhận độ phóng xạ của khối chất theo đồ thị sau:
a. Đường thẳng mô tả $\ln(\text{phân rã/phút})$ có dạng: $\ln N(t) = -0{,}015t + 7{,}3$
b. Độ phóng xạ ban đầu trong mỗi phút của khối chất là 1480 (phân rã/phút)
c. Chu kì bán rã của chất phóng xạ là 46,2 phút.
d. Sau thời gian 91,2 phút nếu dùng thiết bị đo bức xạ sẽ nhận được trung bình có 205 phân rã/phút.
| Phát biểu | Đúng | Sai |
a | Đường thẳng mô tả ln (phân rã/phút) có dạng: lnH(t) = - 0,015.t + 7,3 | Đ |
|
b | Độ phóng xạ ban đầu trong mỗi phút của khối chất là 1480 (phân rã/phút) | Đ |
|
c | Chu kỳ bàn rã của chất phóng xạ là 46,2 phút. | Đ |
|
d | Sau thời gian 92,4 phút nếu dùng thiết bị đo bức xạ sẽ nhận được trung bình có 205 phân rã/phút. |
| S |
a) ĐÚNG
Để tìm hàm tuyến tính, ta có thể xuất phát từ định luật phân rã phóng xạ:
\[
H(t) = H(0)\, e^{-\lambda t}
\]
Lấy log hai vế:
\[
\ln H(t) = \ln H(0) - \lambda t
\]
Đồ thị có dạng đường thẳng \(y = ax + b\) đi qua các điểm \((70;\ 6{,}25)\) và \((120;\ 5{,}5)\).
Giải hệ phương trình ta được: \(a = -0{,}015,\ b = 7{,}3\).
Do đó:
\[
\ln H(t) = -0{,}015\,t + 7{,}3.
\]
b) ĐÚNG
Độ phóng xạ ban đầu khi \(t = 0\):
\[
\ln H(0) = 7{,}3 \;\Rightarrow\; H(0) = e^{7{,}3} \approx 1480\ \text{(phân rã/phút)}.
\]
c) ĐÚNG
Ta có:
\[
\lambda = 0{,}015 \;\Rightarrow\; T = \dfrac{\ln 2}{\lambda} = \dfrac{0{,}693}{0{,}015} \approx 46{,}2\ \text{phút}.
\]
d) SAI
Sau thời gian \(t = 92{,}4\) phút:
\[
\ln H(92{,}4) = -0{,}015 \cdot 92{,}4 + 7{,}3 = 5{,}91,
\]
\[
H(92{,}4) = e^{5{,}91} \approx 370\ \text{(phân rã/phút)}.
\]
Không phải 205 phân rã/phút.
Thanh AB dài 40 cm, quay đều quanh một trục đi qua đầu A của thanh với tốc độ góc 20 rad/s. Biết thanh quay đều trong mặt phẳng nằm ngang. Hệ đặt trong từ trường đều B = 0,25 T có phương vuông góc với mặt phẳng chuyển động của thanh AB. Suất điện động xuất hiện ở hai đầu thanh AB là bao nhiêu vôn (V)?
Theo toán học, diện tích hình quạt có số đo góc $\alpha$ (rad) và bán kính $R = l$ là
\[
S = \tfrac{1}{2}\,\alpha\,l^2 = \tfrac{1}{2}\,\omega\,l^2\,t.
\]
Độ biến thiên từ thông trong khoảng thời gian $t$ là:
\[
\Delta\phi = \tfrac{1}{2}\,\alpha\,l^2\,B \cdot \cos 0^\circ
= \tfrac{1}{2}\,B\,\omega\,l^2\,t.
\]
Suất điện động cảm ứng trên hai đầu thanh $AB$ là:
\[
E = \dfrac{\Delta\phi}{\Delta t}
= \tfrac{1}{2}\,B\,\omega\,l^2
= 0{,}4\ \text{V}.
\]
Cực quang là hiện tượng ánh sáng rực rỡ xuất hiện trên bầu trời ban đêm gần các cực của Trái Đất – thường thấy ở Bắc bán cầu (Aurora Borealis) và Nam bán cầu (Aurora Australis). Về nguyên nhân: Mặt Trời phát ra các hạt mang điện (chủ yếu electron và proton). Trái Đất giống như một nam châm khổng lồ, có từ trường bao quanh. Khi các electron từ gió Mặt Trời tiến vào vùng gần Trái Đất, chuyển động bị từ trường Trái Đất uốn cong và xoắn theo các đường sức từ, đi về cực. Gần cực, các electron này va chạm với các nguyên tử/ion trong khí quyển (chủ yếu là Oxy và Nito). Các nguyên tử bị kích thích phát ra ánh sáng khi trở lại trạng thái ban đầu và tạo nên các màn màu xanh lá, đỏ, tím… lượn lờ trên trời: đó chính là Cực Quang.
Một electron từ gió Mặt Trời bay tới Trái Đất với vận tốc ban đầu $v = 2{,}10^6\ \text{m/s}$, hướng song song với mặt phẳng xích đạo (vuông góc với từ trường Trái Đất). Giả sử tại một điểm gần Trái Đất, từ trường có độ lớn $B = 3\cdot 10^{-5}\ \text{T}$ (giá trị trung thế gần bề mặt Trái Đất). Biết khối lượng electron là $9{,}1\cdot 10^{-31}\ \text{kg}$ và điện tích electron là $1{,}6\cdot 10^{-19}\ \text{C}$. Bán kính quỹ đạo xoắn ốc (còn gọi là bán kính Larmor) mà electron quay quanh đường sức từ ngay khi đến bề mặt Trái Đất là bao nhiêu cm? (làm tròn đến hàng đơn vị).
Công thức bán kính quỹ đạo của một hạt mang điện trong từ trường đều (khi vận tốc vuông góc với $\vec B$) là:
\[
r = \dfrac{m v}{q B} = 0{,}38\ \text{m} = 38\ \text{cm}.
\]
Guitar điện là một trong những ứng dụng thực tế cực kỳ thú vị của vật lý – đặc biệt là hiện tượng cảm ứng điện từ. Khác với guitar thùng (guitar acoustic) sử dụng thùng cộng hưởng, guitar điện không phát ra âm thanh to từ thân đàn. Thay vào đó, nó chuyển dao động dây đàn thành tín hiệu điện, rồi khuếch đại bằng loa. Dưới mỗi dây đàn có pickup, là một nam châm cuốn bằng dây đồng . Khi bạn gảy dây, dây đàn (làm bằng kim loại) dao động trong từ trường của pickup. Khi dây kim loại dao động, nó cắt qua các đường sức từ của nam châm. Theo định luật Faraday, dòng điện cảm ứng được sinh ra. Dòng điện này có tần số giống tần số dao động của dây đàn. Dao động điện này chính là tín hiệu âm thanh điện tử.
Giả sử pickup tạo ra từ trường có cảm ứng từ 0,02T. Dây đàn dao động điều hoà tạo ra nốt La với tần số 440 Hz và biên độ dao động của dây đàn là 1 mm. Chiều dài của pickup là 5 cm. Suất điện động cực đại mà dây đàn tạo ra khi người chơi đàn gảy âm La là bao nhiêu mV? (làm tròn đến hàng phần trăm)
Dây đàn dao động theo phương trình: $x = A\cos(\omega t + \varphi) = 1\cdot \cos(880\pi t + \varphi)$
Pickup có chiều dài $L$ nên diện tích dây đàn quét trong khoảng thời gian $t$ là:
$\Delta S = A\cdot L\cdot \cos(\omega t + \varphi)$
Từ thông: $\phi = B\cdot A\cdot L\cdot \cos(\omega t + \varphi)$
Suất điện động do dây đàn sinh ra: $e = -\dfrac{d\phi}{dt} = B\cdot A\cdot L\cdot \omega \cdot \sin(\omega t + \varphi)$
Suất điện động cực đại do dây đàn tạo ra là: $E_0 = B\cdot A\cdot L\cdot \omega = 0{,}02\cdot 10^{-3}\cdot 0{,}05\cdot 880\cdot \pi = 2{,}76\ \text{mV}$
Một khối iốt rắn có khối lượng 50 g được đun bằng một nguồn nhiệt công suất 20 W. Biết nhiệt hoá hơi riêng của iốt ở 114 °C là 246 kJ/kg. Thời gian tối thiểu để iốt thăng hoa hoàn toàn là bao nhiêu giây? Giả sử toàn bộ nhiệt truyền cho iốt.
Tính nhiệt lượng cần để thăng hoa:
$Q = m \cdot L = 0{,}05 \cdot 246000 = 12300\ \text{J}$
Tính thời gian cần thiết:
$t = \dfrac{Q}{p} = \dfrac{12300}{20} = 615\ \text{giây}$
