(2025) Đề thi tổng ôn tốt nghiệp THPT Vật lí có đáp án - Đề 39

Đáp án đúng là C

Do bình kín nên quá trình biến đổi trạng thái của khối khí lí tưởng là quá trình đẳng tích. Khi đó, ta có:
\[
\frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2}
\;\;\Leftrightarrow\;\;
p_2 = \frac{p_1 T_2}{T_1}
= \frac{4 \cdot 10^5 \cdot (27 + 150 + 273)}{27 + 273}
= 6 \cdot 10^5\ \text{Pa}.
\]

Những hình biểu diễn đúng sự biến đổi trạng thái của khối khí là **hình 1, hình 3**.

- Hình 2 sai ở số liệu \(T_2 = 423\ \text{K}\) và \(p_2 = 5,6 \cdot 10^5\ \text{Pa}\).
- Hình 4 sai ở số liệu \(p_1 = 4\ \text{Pa}\) và \(p_2 = 6\ \text{Pa}\).

Đáp án đúng là D

Độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện:
\[
F = B I \ell \sin \alpha.
\]

Suy ra:
\[
\frac{F_2}{F_1} = \frac{\sin \alpha_2}{\sin \alpha_1}
\;\;\Rightarrow\;\;
F_2 = \frac{F_1 \sin \alpha_2}{\sin \alpha_1}
= \frac{0,4 \cdot \sin 30^\circ}{\sin 90^\circ}
= 0,2\ \text{N}.
\]

Khi góc \(\alpha\) giảm dần từ \(90^\circ\) đến \(30^\circ\) thì \(\sin \alpha\) cũng giảm dần.

Vậy độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn đó sẽ giảm dần đến \(0,2\ \text{N}\).

     Phát biểu (1) sai. Độ lớn từ thông qua một mạch kín càng lớn khi số lượng đường sức từ xuyên qua mạch kín này càng nhiều, không phải càng ít.

     Phát biểu (2) sai. Đơn vị của từ thông là weber (Wb), không phải tesla (T).

     Phát biểu (3) đúng. Đây là biểu hiện của hiện tượng cảm ứng điện từ.

     Phát biểu (4) đúng. Đây là nội dung của định luật Lenz.

     Phát biểu (5) đúng. Theo định luật Faraday ta có: $\left|e_c\right|=\left|-\frac{∆\varphi }{∆t}\right|$. Suy ra, độ lớn suất điện động cảm ứng trong khung dây dẫn kín tăng khi tốc độ biến thiên từ thông qua diện tích mặt phẳng khung dây đó tăng.

     Nhận định A đúng. Đây là chức năng chính của máy biến áp.

     Nhận định B sai. Máy biến áp không làm thay đổi tần số điện áp (hay tần số dòng điện).

     Nhận định C sai. Máy biến áp có tiêu thụ điện năng do tổn hao (từ trễ, dòng điện foucault, tỏa nhiệt,…).

     Nhận định D sai. Lõi sắt không phải là nam châm vĩnh cửu mà là vật liệu từ để tăng hiệu quả cảm ứng.

Ta có: $\omega = 2\pi f = 2\pi \cdot \dfrac{1200}{60} = 40\pi$ rad/s.

$S = 0,4 \cdot 0,6 = 0,24$ m$^2$.

Tại $t_0 = 0$ ta có $\varphi_0 = (\vec{n}; \vec{B}) = 0^\circ$.

Đáp án đúng là C

Bán kính hạt nhân:
\[
r = 1,2 A^{\tfrac{1}{3}}
= 1,2 \cdot 238^{\tfrac{1}{3}}
\approx 7,4\ \text{fm}.
\]

Độ hụt khối của hạt nhân:
\[
\Delta m = Z \cdot m_p + (A-Z) \cdot m_n - m_U
= 92 \cdot 1,0073 + (238-92) \cdot 1,0087 - 238,00028
= 1,94152\ \text{u}.
\]

Năng lượng tối thiểu để tách hạt nhân thành các nucleon riêng rẽ bằng năng lượng liên kết hạt nhân:
\[
E_{lk} = \Delta m \cdot c^2
= 1,94152 \cdot 931,5
\approx 1809\ \text{MeV}.
\]

Đáp án đúng là B

Năng lượng của phản ứng hạt nhân:
\[
\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2
= (m_{Li} + m_D - 2 \cdot m_{He})c^2
= (6,0135 + 2,0136 - 2 \cdot 4,0015) \cdot 931,5\ \text{MeV}.
\]

\[
\Leftrightarrow \Delta E \approx 22,4\ \text{MeV} > 0.
\]

Vậy phản ứng hạt nhân này toả ra \(22,4\ \text{MeV}\).

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có:

Ta có hình vẽ sau: 

a) ĐÚNG
Trong quá trình pittông bắt đầu di chuyển đến khi chất lỏng bắt đầu tràn ra ngoài, lượng khí hydrogen được cung cấp nhiệt chậm để pittông di chuyển từ từ, nên áp suất của lượng khí hydrogen không đổi. Sau đó, chất lỏng bắt đầu tràn ra ngoài làm cho áp suất tác dụng lên lượng khí giảm dần.

b) ĐÚNG
Xét quá trình từ khi bắt đầu cung cấp nhiệt đến khi toàn bộ chất lỏng bị tràn ra ngoài:

+ Quá trình biến đổi trạng thái của lượng khí hydrogen được biểu diễn trên hệ trục tọa độ $(p, V)$ như sau:

\[
\Delta U = \tfrac{5}{2}nR(T_3 - T_1) = A + Q
\]

\[
\Rightarrow \tfrac{5}{2}(p_3V_3 - p_1V_1) = -\Big[ \tfrac{10}{9}p_0\Big(\tfrac{3}{4}V - \tfrac{1}{2}V\Big) + \tfrac{1}{2}\Big(\tfrac{10}{9}p_0 + p_0\Big)\Big(V - \tfrac{3}{4}V\Big)\Big] + 119
\]

\[
\Rightarrow \tfrac{5}{2}(p_0V - \tfrac{10}{9}p_0 \cdot \tfrac{1}{2}V) = -\tfrac{13}{24}p_0V + 119
\]

\[
\Rightarrow \tfrac{10}{9}p_0V = \tfrac{13}{24}p_0V + 119
\]

\[
\Rightarrow \tfrac{119}{72}p_0V = 119
\]

\[
\Rightarrow V = 0,00072\ \text{m}^3 = 0,72\ \ell
\]

Vậy thể tích ban đầu của lượng khí hydrogen là $\tfrac{1}{2}V = 0,36\ \ell$.

c) SAI
Công mà lượng khí hydrogen đã thực hiện cho đến khi toàn bộ chất lỏng bị tràn ra ngoài có độ lớn bằng:

\[
A = \tfrac{13}{24}p_0V = \tfrac{13}{24} \cdot 10^5 \cdot 0,00072 \approx 39\ \text{J}.
\]

d) SAI
Từ khi bắt đầu cung cấp nhiệt đến khi toàn bộ chất lỏng bị tràn ra ngoài thì độ biến thiên nội năng của lượng khí hydrogen là:

\[
\Delta U = A + Q = -39 + 119 = 80\ \text{J}.
\]

a) ĐÚNG
Dựa vào đồ thị ta xác định được chu kì của điện áp là: $T = 2 \cdot 10^{-2} = 0,02\ s$.
Tần số của dòng điện là: $f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{0,02} = 50\ \text{Hz}$.

a) ĐÚNG
Năng lượng toả ra của phản ứng trên là:
\[
\Delta E = (m_{trước} - m_{sau})c^2 = (m_T + m_D - m_{He} - m_n)c^2
\]
\[
\Leftrightarrow \Delta E = (3,01605 + 2,014104 - 4,0026 - 1,00867) \cdot 931,5 \approx 17,6\ \text{MeV}.
\]

b) ĐÚNG
Số nguyên tử có trong 1 g khí helium:
\[
N = \frac{m}{M} \cdot N_A = \frac{1}{4} \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \approx 1,5 \cdot 10^{23}\ \text{nguyên tử}.
\]

c) SAI
Năng lượng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg than đá là:
\[
Q = q \cdot m = 1,25 \cdot 10^7 \cdot 1 = 1,25 \cdot 10^7\ \text{J}.
\]

d) SAI
Khối lượng than đá cần đốt cháy hoàn toàn để có năng lượng toả ra tương đương năng lượng toả ra của phản ứng hạt nhân trên khi tổng hợp được 1 g He là:

\[
Q_t = \Delta E \cdot N
\]
\[
\Rightarrow q \cdot m = \Delta E \cdot N \;\;\Rightarrow\;\; m = \frac{\Delta E \cdot N}{q}
\]

\[
= \frac{17,6 \cdot 10^6 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \cdot 1,5 \cdot 10^{23}}{1,25 \cdot 10^7} \approx 33792\ \text{kg} \approx 34\ \text{tấn}.
\]

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
\[
|Q_{toả}| = |Q_{thu}| \Rightarrow m_s c (100 - 36) = m_n c (36 - 20)
\]
\[
\Rightarrow m_n = 4m_s \quad (1)
\]

Khối lượng của 30 lít nước:
\[
m = D \cdot V = 1 \cdot 30 = 30\ \text{kg}. \quad (2)
\]

Hãy:
\[
m = m_n + m_s = 30\ \text{kg}.
\]

Từ (1) và (2) suy ra:
\[
4m_s + m_s = 30 \ \text{kg} \Rightarrow m_s = 6\ \text{kg}.
\]

Do bỏ qua sự thay đổi thể tích của chai nên khối khí thực hiện quá trình đẳng tích, ta có:
\[
\frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2}
\;\;\Rightarrow\;\;
p_2 = \frac{p_1 T_2}{T_1}.
\]

Để làm bật nút chai thì:
\[
p_2 - p_1 \ge 1,2 \cdot 10^5
\;\;\Rightarrow\;\;
p_2 \ge p_1 + 1,2 \cdot 10^5.
\]

Suy ra:
\[
\frac{p_1 T_2}{T_1} \ge p_1 + 1,2 \cdot 10^5
\;\;\Rightarrow\;\;
T_2 \ge T_1 + \frac{T_1}{p_1}\cdot 1,2 \cdot 10^5.
\]

\[
T_2 \ge 27 + 273 + \frac{27+273}{1,0 \cdot 10^5}\cdot 1,2 \cdot 10^5
\;\;\Rightarrow\;\;
T_2 \ge 660\ \text{K}.
\]

\[
t_2 = T_2 - 273 = 387^\circ \text{C}.
\]

Vậy học sinh cần làm nóng không khí trong chai đến nhiệt độ ít nhất bằng \(387^\circ \text{C}\) để nút chai bật ra.

Sau khi đổ thêm vào ống thủy tinh một lượng thủy ngân có chiều cao $h$, ta có trạng thái của khối khí trong nhánh kín:

Áp dụng định luật Bôyle, ta có:
\[
p_1V_1=p_2V_2 \;\Leftrightarrow\; p_0\cdot \ell_0\cdot S = \big[p_0+(h-2\,\Delta\ell)\big]\cdot \ell \cdot S.
\]

Thay số:
\[
76\cdot 30 = \big[76 + \big(h-2\cdot(30-25)\big)\big]\cdot 25
\;\Rightarrow\; h = 25{,}2\ \text{cm}.
\]

Cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn:
\[
F = B I \ell \sin(\vec B,\vec \ell)\ \Rightarrow\ I=\frac{F}{B\ell\sin(\vec B,\vec \ell)}
= \frac{2{,}4\cdot10^{-3}}{\,10\cdot10^{-3}\cdot 0{,}30\cdot \sin 90^\circ\,}
= 0{,}8\ \text{A}.
\]

Số electron đi qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong mỗi giây là:
\[
I=\frac{\Delta q}{\Delta t}=\frac{Ne}{\Delta t}
\ \Rightarrow\
N=\frac{I\Delta t}{e}
=\frac{0{,}8\cdot 1}{1{,}6\cdot10^{-19}}
= 5\cdot10^{18}\ \text{electron}.
\]

Vậy \(x=5\).

Số hạt nhân $_{12}^{24}$Mg tạo thành sau t (giờ) bằng số hạt nhân $_{11}^{24}$Na phân rã, nên ta có:
\[
N_{Mg}=\Delta N_{Na}\ \Leftrightarrow\
\frac{m_{Mg}}{M_{Mg}}N_A
= N_{0\,Na}\cdot\Big(1-2^{-\tfrac{t}{T}}\Big)
= \frac{m_{0\,Na}}{M_{Na}}N_A\cdot\Big(1-2^{-\tfrac{t}{T}}\Big)
\]
\[
\Rightarrow\ m_{Mg}=\frac{M_{Mg}}{M_{Na}}\cdot m_{0\,Na}\cdot\Big(1-2^{-\tfrac{t}{T}}\Big).
\]

Khối lượng $_{12}^{24}$Mg tạo thành sau 15 giờ là 2,4 g, nên ta có:
\[
m_{Mg}=\frac{M_{Mg}}{M_{Na}}\cdot m_{0\,Na}\cdot\Big(1-2^{-\tfrac{t}{T}}\Big)
\ \Leftrightarrow\ 2{,}4=\frac{24}{24}\cdot4{,}8\cdot\Big(1-2^{-\tfrac{15}{T}}\Big)
\ \Rightarrow\ T=15\ \text{giờ}.
\]

Khối lượng $_{12}^{24}$Mg tạo thành sau 45 giờ tiếp theo (t = 60 giờ) là
\[
m_{Mg}=\frac{M_{Mg}}{M_{Na}}\cdot m_{0\,Na}\cdot\Big(1-2^{-\tfrac{t}{T}}\Big)
= \frac{24}{24}\cdot4{,}8\cdot\Big(1-2^{-\tfrac{60}{15}}\Big)
=4{,}5\ \text{g}.
\]

Năng lượng toả ra của 1 kg $_{92}^{235}$U nguyên chất toả ra khi phân hạch hoàn toàn:
\[
Q=\Delta E\cdot N
=\Delta E\cdot \frac{m}{M}\cdot N_A
=200\cdot10^{6}\cdot 1{,}6\cdot10^{-19}\cdot \frac{1\cdot10^{3}}{235}\cdot 6{,}02\cdot10^{23}
\approx 8{,}197\cdot10^{13}\ \text{J}.
\]

Thời gian tiêu thụ hết 1 kg $_{92}^{235}$U nguyên chất là:
\[
P\cdot t = H\cdot Q
\Rightarrow t=\frac{H\,Q}{P}
=\frac{0{,}30\cdot 8{,}197\cdot10^{13}}{7500\cdot10^{3}}
\approx 3{,}278{,}800\ \text{s}\approx 38\ \text{ngày}.
\]