ĐỀ SỐ 4

Phát biểu A sai. Vì nước trong chai vẫn có thể bay hơi nhưng quá trình này không tạo ra “khói trắng” nhìn thấy được. Làn khói trắng quan sát được không phải do sự bay hơi của nước trong chai.

Phát biểu B đúng. Vì khi mở nắp chai, khí CO₂ và không khí lạnh trong chai thoát ra ngoài làm nhiệt độ không khí xung quanh miệng chai giảm nhanh. Hơi nước trong không khí gặp lạnh đột ngột nên ngưng tụ tạo thành nhưng giọt nước rất nhỏ, tạo thành lớp “khói trắng” nhìn thấy được.

Phát biểu C sai. Vì CO₂ chỉ đông đặc ở nhiệt độ rất thấp (khoảng – 78 C). Trong trường hợp này không đạt đến mức độ đó.

Phát biểu D sai. Trong ngăn mát tủ lạnh có thể không tạo được nước đá. Hơn nữa, hiện tượng quan sát được không liên quan đến sự thăng hoa.

$T=-39+273=234$ K.

Công thức mô tả nội dung định luật I của nhiệt động lực học là $∆U=A+Q$.

Sử dụng các thông tin sau cho câu 4 và câu 5: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ của một miếng chì theo nhiệt lượng mà nó nhận được được mô tả như hình vẽ. Biết nhiệt dung riêng và nhiệt nóng chảy riêng của chì lần lượt là 130 J/(kg.K) và 0,25.10⁵ J/kg.

Khối lượng miếng chì ban đầu là

$Q_1=mc∆T$$m=\frac{Q_1}{c.∆T}=\frac{\mathrm{3,9}.{10}^3}{130.\left(327-27\right)}=\mathrm{0,1}$ kg = 100 g.

Nhiệt lượng mà miếng chì cần nhận vào để nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy là:

$Q_2=.m=\mathrm{0,25}.{10}^5.\mathrm{0,1}=2500$ J.

Lực từ tác dụng lên các đoạn dây dẫn được xác định bằng biểu thức: $F=BI\mathcal{l}.\sin \alpha$

Mà giá trị B, ℓ và $\sin \alpha$ như nhau và $I_1<I_2<I_4<I_3$.

Suy ra, lực từ tác dụng lên đoạn dây c mang dòng điện $I_3$ lớn nhất.

Tỉ số $\frac{pV}{T}$ bằng n.R (với R là hằng số khí lí tưởng).

Sử dụng các thông tin sau cho câu 8 và câu 9: Một mol khí lí tưởng xác định thực hiện quá trình biến đổi trạng thái từ (1) đến (2) được biểu diễn trong hệ tọa độ (V, T) như hình vẽ.

Trong hệ tọa độ (V, T), đồ thị biểu diễn quá trình biến đổi trạng thái của khối khí lí tưởng là một đoạn thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ nên quá trình đó là quá trình đẳng áp, áp suất của khối khí không thay đổi.

Áp suất của khối khí ở trạng thái (2) là:

$p_2.V_2=nR{T}_2$$p_2=\frac{nR{T}_2}{V_2}=\frac{\mathrm{1.8,31.600}}{6.{10}^{-3}}=\mathrm{8,31}.{10}^5$ Pa.

Nội năng của khối khí lí tưởng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối của khối khí.

Nguyên lí hoạt động của máy biến áp là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

Ta có: $F=BI\mathcal{l}.\sin \alpha$ cm.

Sử dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích ta xác định được hạt nhân X là ${}_1{}^{1}p$.

Phản ứng nhiệt hạch chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao (từ 10⁷ đến 10⁸ K).

Hạt alpha mang điện tích dương (+2e), hạt nhân vàng cũng mang điện tích dương. Khi hạt alpha bay gần hạt nhân vàng, giữa chúng xuất hiện lực đẩy Coulomb (lực đẩy tĩnh điện). Chính lực đẩy này làm hạt alpha bị lệch quỹ đạo, thậm chí có thể bật ngược lại trong một số trường hợp.

Lực hạt nhân chỉ có tác dụng ở khoảng cách rất ngắn (cỡ ${10}^{-15}$ m), không phải nguyên nhân gây lệch quỹ đạo của hạt alpha.

Lực hút của electron là nhỏ và không quyết định hướng lệch của hạt alpha.

Phát biểu C sai. Vì không phải mọi lò phản ứng đều dùng nước làm chất làm mát (có lò dùng khí, kim loại lỏng…). Nhiều lò phản ứng không dùng để phát điện (lò nghiên cứu, sản xuất đồng vị phóng xạ, huấn luyện…).

a) SAI

Khối lượng ethanol chứa trong 20 lít rượu gạo 40 là: $m_e=D_e.V_e=789.40\%.20.{10}^{-3}=\mathrm{6,312}$ kg.

Khối lượng nước chứa trong 20 lít rượu gạo 40 là: $m_n=D_n.V_n=997.60\%.20.{10}^{-3}=\mathrm{11,964}$ kg.

b) ĐÚNG

Xét sự trao đổi nhiệt giữa ethanol và nước, ta có:

$\left|Q_{tỏa}\right|=\left|Q_{thu}\right|$$m_n.c_n.\left(t_n-45\right)=m_e.c_e.\left(45-35\right)$

$\mathrm{11,964.4200}.\left(t_n-45\right)=\mathrm{6,312.2440.10}$

$t_n=\frac{1006337}{20937}\approx 48℃$.

c) ĐÚNG

Khi hơi nước và hơi ethanol đi qua thùng nước lạnh có nhiệt độ thấp hơn nên chúng truyền nhiệt cho nước lạnh, bị làm lạnh và ngưng tụ thành chất lỏng.

d) ĐÚNG

Khối lượng nước chứa trong thùng nước lạnh là: $m=D_n.V=997.250.{10}^{-3}=\mathrm{249,25}$ kg.

Xét sự trao đổi nhiệt giữa ethanol, nước (trong ống dẫn) với nước trong thùng nước lạnh, ta có:

$\left|Q_{tỏa}\right|=\left|Q_{thu}\right|$

$L_n.m_n+m_n.c_n.\left(100-48\right)+L_e.m_e+m_e.c_e.\left(78-35\right)=m.c_n.\left(t-20\right)$

$\mathrm{2,3}.{10}^6.\mathrm{11,964}+\mathrm{11,964.4200.52}+\mathrm{0,9}.{10}^6.\mathrm{6,312}+\mathrm{6,312.2440.43}=\mathrm{249,25.4200}\left(t-20\right)$

$t\approx 55℃$.

a) ĐÚNG

Từ trạng thái (1) sang trạng thái (2), đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của V vào T là đoạn thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ nên đây là quá trình đẳng áp.

Mà thế tích của khối khí giảm.

Vậy, từ trạng thái (1) sang trạng thái (2), khối khí thực hiện quá trình nén đẳng áp.

b) SAI

Khối lượng riêng của khối khí $D=\frac{m}{V}$.

Mà: khối lượng khối khí không đổi và $V_1=V_3>V_2$

Suy ra: $D_1=D_3<D_2$.

c) SAI

Công mà khối khí nhận được trong quá trình biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) có độ lớn bằng:

$A=p_2.\left(V_1-V_2\right)=p_1{V}_1-p_2{V}_2=nR\left(T_1-T_2\right)$.

Độ biến thiên nội năng của khối khí trong quá trình biến đổi trạng thái từ (1) sang (2) là:

$∆U=A+Q=U_2-U_1$$\frac{3}{2}nR\left(T_2-T_1\right)=nR\left(T_1-T_2\right)+Q$$Q=-\frac{5}{2}nR\left(T_1-T_2\right)$

Thay số, ta được: $Q=-\frac{5}{2}.\mathrm{1.8,31}.\left(500-200\right)=-\mathrm{6232,5}$ J.

Vậy, trong quá trình biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (2), nhiệt lượng khối khí tỏa ra môi trường có độ lớn là 6232,5 J.

d) SAI

Động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí ở trạng thái (3) là:

$\stackrel{-}{E_{đ}}=\frac{3}{2}k{T}_3=\frac{3}{2}.\frac{R}{N_A}.T_3=\frac{3}{2}.\frac{\mathrm{8,31}}{\mathrm{6,02}.{10}^{23}}.200\approx \mathrm{4,14}.{10}^{-21}$ J.

a) ĐÚNG

Khi có dòng điện chạy qua khung dây đặt trong từ trường, lực từ tác dụng lên các cạnh khung dây tạo ra moment lực từ, làm khung dây quay lệch khỏi vị trí ban đầu.

b) ĐÚNG

Moment lực từ tỉ lệ với cường độ dòng điện, nên cường độ dòng điện càng lớn thì góc lệch của kim chỉ thị càng lớn.

c) ĐÚNG

Đổi chiều dòng điện làm đổi chiều lực từ, do đó kim chỉ thị lệch về phía ngược lại.

d) ĐÚNG

Moment lực đàn hồi của lò xo xoắn và moment lực do lực từ tác dụng lên khung dây có xu hướng làm khung dây quay theo hai chiều ngược nhau. Khi khung dây ở trạng thái cân bằng thì độ lớn của hai moment lực này bằng nhau.

a) ĐÚNG

Phương trình phân rã của ${}_{28}{}^{66}Ni$ là ${}_{28}{}^{66}Ni\to {}_{-1}{}^{0}e+{}_{29}{}^{66}Cu$.

b) SAI

Hằng số phóng xạ của nickel ${}_{28}{}^{66}Ni$ là: $=\frac{\mathit{ln}2}{T}=\frac{\mathit{ln}2}{100}\approx \mathrm{6,93}.{10}^{-3}$ năm¹.

c) ĐÚNG

Năng lượng tỏa ra của quá trình phóng xạ của hạt nhân nickel ${}_{28}{}^{66}Ni$ là:

$W=\left(m_{Ni}-m_{Cu}\right)c^2=\left(\mathrm{65,9291}-\mathrm{65,9289}\right)u{c}^2=2.{10}^{-4}.\mathrm{931,5}=\mathrm{0,1863}$ MeV.

d) SAI

Số hạt nhân ${}_{28}{}^{66}Ni$ đã phân rã trong khoảng thời gian t bằng số hạt nhân ${}_{29}{}^{66}Cu$ tạo thành.

$∆N=N_0-N_t=N_0\left(1-2^{-\frac{t}{T}}\right)=\frac{m_0}{M_{Ni}}.N_A.\left(1-2^{-\frac{t}{T}}\right)$

Khối lượng của ${}_{29}{}^{66}Cu$ được tạo thành trong khoảng thời gian t:

$\frac{∆N}{N_A}.M_{Cu}=\frac{M_{Cu}}{M_{Ni}}.m_0.\left(1-2^{-\frac{t}{T}}\right)$ (g).

Đáp án: 175

Nhiệt độ của hỗn hợp khí ở cuối kỳ nén là:

$\frac{p_1.V_1}{T_1}=\frac{p_2.V_2}{T_2}$$T_2=\frac{T_1.p_2.V_2}{p_1.V_1}=\frac{\left(47+273\right).14.p_1.\mathrm{0,24}}{p_1.\mathrm{2,4}}=448$ K $t_2=175$C.

Đáp án: 0,14

Số mol lượng khí được nạp vào xi lanh trong mỗi lần nạp là:

$p_1.V_1=nR{T}_1$$n=\frac{p_1.V_1}{R{T}_1}=\frac{\mathrm{1,5}.{10}^5.\mathrm{2,4}.{10}^{-3}}{\mathrm{8,31}.\left(47+273\right)}\approx \mathrm{0,14}$ mol.

Đáp án: 0,03

Khi đoạn dây dẫn ở trạng thái cân bằng, ta có: $\overrightarrow{T_M}+\overrightarrow{T_N}+\overrightarrow{F_t}+\overrightarrow{P}=\overrightarrow{0}$

Suy ra: $P=2T+F_t$$mg=2T+BI\mathcal{l}.\sin \alpha$ kg.

Đáp án: 84

Độ hụt khối của ${}_{40}{}^{90}Zr$ là:

$E_{lkr}=\frac{E_{lk}}{A}=\frac{∆m.c^2}{A}$$∆m=\frac{A.E_{lkr}}{c^2}=\frac{90nucleon.\mathrm{8,70}MeV/nucleon}{c^2}=\mathrm{90.8,70}.\frac{1u}{\mathrm{931,5}}\approx 84.{10}^{-2}$ u.

Vậy x = 84.

Sử dụng các thông tin sau cho câu 5 và câu 6: Trong kĩ thuật chụp ảnh PET (Positron Emission Tomography), các bác sĩ tiêm vào cơ thể bệnh nhân một dược chất phóng xạ FDG. FDG chứa đồng vị phóng xạ phát ra tia ⁺ là {}_9{}^{18}F có chu kì bán rã là 110 phút.

Đáp án: 1,05

Tỉ số giữa độ phóng xạ ban đầu và số hạt nhân ban đầu của ${}_9{}^{18}F$ là:

$\frac{H_0}{N_0}==\frac{\ln 2}{T}=\frac{\ln 2}{110.60}\approx \mathrm{1,05}.{10}^{-4}$ s¹.

Vậy x = 1,05.

Đáp án: 134

Gọi t (phút) là khoảng thời gian kể từ thời điểm tiêm FDG cho bệnh nhân thứ nhất đến thời điểm tiêm FDG cho bệnh nhân thứ hai.

Tại thời điểm chẩn đoán t (phút) (tính từ thời điểm tiêm FDG cho bệnh nhân thứ nhất), tỉ số lượng ${}_9{}^{18}F$ còn lại và lượng ${}_9{}^{18}F$ ban đầu của bệnh nhân thứ nhất và thứ hai lần lượt là:

$\frac{m_t}{m_0}=2^{-\frac{t}{T}}=\mathrm{0,18}$ và $\frac{{m\text{'}}_t}{m_0}=2^{-\frac{t-∆t}{T}}=\mathrm{0,42}$$2^{-\frac{t}{T}}.2^{\frac{∆t}{T}}=\mathrm{0,42}$

Suy ra: $\mathrm{0,18}.2^{\frac{∆t}{110}}=\mathrm{0,42}$$∆t\approx 134$ phút.

Vậy, hai bệnh nhân được tiêm dược chất FDG cách nhau khoảng 134 phút.

Đáp án: 80

Do khối khí được nén đẳng nhiệt nên áp suất tăng và ta có:

$p_1.V_1=p_2.V_2$$p_1.9=\left(p_1+40\right).6$$p_1=80$ kPa.

Đáp án: 500

Ta có: $\left|e_c\right|=\left|-N.\frac{∆\Phi }{∆t}\right|$$N=\left|e_c\right|:\left|-\frac{∆\Phi }{∆t}\right|=20:\mathrm{0,04}=500$ vòng.