Đề thi thử tốt nghiệp THPT môn Vật lí Sở GD&ĐT Hải Dương - Lần 2 có đáp án
28 câu hỏi
Cho biết: \(\pi = 3,14;\,\,T\left( K \right) = t\left( {{\;^0}C} \right) + 273;\,\,R = 8,31{\rm{\;J/k}}.{\rm{mol}};\,\,k = {1,38.10^{ - 23}}{\rm{\;J/K}}\)
PHẦN I: CÂU TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN
Cho một khung dây quay quanh trục trong vùng từ trường tạo bởi 2 nam châm. Chọn mốc thời gian \(\left( {t = 0} \right)\) khi mặt phẳng khung dây song song với chiều của vecto cảm ứng từ như hình vẽ Khi cho khung dây quay quanh trục kể từ mốc thời gian, đồ thị biểu diễn sự biến thiên của từ thông theo thời gian ở hình nào là đúng?
Hình 1.
Hình 2.
Hình 3.
Hình 4.
Phương pháp:
Vận dụng kiến thức đồ thị biểu diễn sự biến thiên của từ thông.
Cách giải:
Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của từ thông có dạng hình sin loại C, D
Tại thời điểm \({\rm{t}} = 0\) mặt phẳng khung dây song song với chiều của vecto cảm ứng từ.
Nên \(\alpha = \left( {\vec n,\vec B} \right) = {90^ \circ }\)
Ta có: \({\rm{\Phi }} = BS\cos \alpha = BS.{\rm{cos}}{90^ \circ } = 0\left( {Wb} \right)\)
Tại thời điểm \({\rm{t}} = 0\), từ thông có độ lớn bằng \(0\left( {{\rm{Wb}}} \right)\)
Chọn A.
Sử dụng các thông tin sau cho câu 2 và câu 3: Một vòng dây kín có diện tích \(50d{m^2}\) đặt trong từ trường đều sao cho vecto cảm ứng từ song song và cùng chiều với vecto đơn vị pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây. Độ lớn cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị hình bên.
Từ thông qua vòng dây tại thời điểm \({\rm{t}} = 0,5{\rm{\;s}}\) là
\(0,125{\rm{\;Wb}}\).
\(0,25{\rm{\;Wb}}\).
\(0,5{\rm{\;Wb}}\).
\(0,40{\rm{\;Wb}}\).
Phương pháp:
Phân tích đồ thị
Áp dụng công thức tính từ thông: \({\rm{\Phi }} = BS{\rm{cos}}\alpha \)
Cách giải:
Dựa vào đồ thị, ta có tại thời điểm \(t = 0,5\left( {\rm{s}} \right)\), cảm ứng từ B có độ lớn \({\rm{B}} = 0,25\left( {\rm{T}} \right)\)
Từ thông qua vòng dây tại thời điểm \({\rm{t}} = 0,5\left( {\rm{s}} \right)\) là:
\({\rm{\Phi }} = BS\cos \alpha = {0,25.50.10^{ - 2}}.{\rm{cos}}{0^0} = {0,25.50.10^{ - 2}} = 0,125\left( {{\rm{Wb}}} \right)\)
Chọn A.
Độ lớn suất điện động cảm ứng sinh ra trong vòng dây bằng bao nhiêu?
\(2,5{\rm{\;V}}\).
\(5,0{\rm{\;V}}\).
\(0,5{\rm{\;V}}\).
\(0,25{\rm{\;V}}\).
Phương pháp:
Áp dụng công thức tính độ lớn suất điện động cảm ứng: \(\left| {{e_c}} \right| = \left| {\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right| = S.\left| {\frac{{{\rm{\Delta }}B}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right|\)
Cách giải:
Độ lớn suất điện động cảm ứng sinh ra trong vòng dây là:
\(\left| {{e_c}} \right| = \left| {\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right| = S.\left| {\frac{{{\rm{\Delta }}B}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right| = {50.10^{ - 2}}.\left| {\frac{{0,25}}{{0,5}}} \right| = 0,25\left( V \right)\)
Một bình kín chứa khí Heli ở nhiệt độ \({37^ \circ }{\rm{C}}\). Động năng tịnh tiến trung bình của mỗi phân tử khí xấp xỉ
\({4,28.10^{ - 21}}\left( J \right)\).
\({6,42.10^{ - 21}}\left( J \right)\).
\({7,66.10^{ - 22}}\left( J \right)\).
\({2,7.10^{ - 23}}\left( J \right)\).
Phương pháp:
Áp dụng công thức tính động năng tịnh tiến trung bình của phân tử: \(\overline {{E_d}} = \frac{3}{2}kT\)
Cách giải:
Động năng tịnh tiến trung bình của mỗi phân tử khí xấp xỉ là:
\(\overline {{E_d}} = \frac{3}{2}kT = \frac{3}{2}{.1,38.10^{ - 23}}.\left( {37 + 273} \right) = {6,42.10^{ - 21}}\left( J \right)\)
Chọn B.
Cho ba thông số trạng thái của khối khí xác định: Thể tích \(V\), áp suất \(p\) và nhiệt độ tuyệt đối T. Hệ thức nào sau đây diễn tả đúng định luật Charles?
\(\frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{T_2}}}{{{V_2}}}\).
\({T_1}{V_1} = {T_2}{V_2}\).
\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2}\).
\(\frac{V}{T} = \) const.
Phương pháp:
Biểu thức định luật Charles: \(\frac{V}{T} = \) const
Cách giải:
Biểu thức địnhMột đoạn dây dẫn dài \(0,2{\rm{\;m}}\) đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với vecto cảm ứng từ \(\vec B\) một góc \(\alpha = {30^ \circ }\). Biết dòng điện qua dây là \({\rm{I}} = 20{\rm{\;A}}\), cảm ứng từ \(B = {2.10^{ - 4}}{\rm{\;T}}\). Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có độ lớn là
\({2.10^{ - 3}}{\rm{\;N}}\).
\({10^{ - 3}}{\rm{\;N}}\).
\({4.10^{ - 4}}{\rm{\;N}}\).
\({10^{ - 4}}{\rm{\;N}}\).
Phương pháp:
Độ lớn lực từ: \(F = IBl{\rm{sin}}\alpha \)
Cách giải:
Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có độ lớn là \(F = BIl\sin \alpha = {2.10^{ - 4}}.20.0,2.{\rm{sin}}{30^ \circ } = {4.10^{ - 4}}\left( {\rm{N}} \right)\)
Một vòng dây dẫn kín, tròn, phẳng không biến dạng (C) đặt trong mặt phẳng song song với mặt phẳng Oxz, một nam châm thẳng đặt song song với trục Oy và chiều dương trên (C) như hình vẽ. Nếu cho (C) quay đều theo chiều dương quanh trục quay song song với trục Oy thì trong (C)
không có dòng điện cảm ứng.
có dòng điện cảm ứng chạy theo chiều dương.
có dòng điện cảm ứng chạy theo chiều âm.
có dòng điện cảm ứng chạy theo chiều dương hoặc chiều âm.
Phương pháp:
Vận dụng kiến thức về dòng điện cảm ứng.
Cách giải:
Nếu cho \(\left( {\rm{C}} \right)\) quay đều theo chiều dương quanh trục quay song song với trục Oy thì trong \(\left( {\rm{C}} \right)\) không có dòng điện cảm ứng.
Việc phân loại chất thải rắn sinh hoạt (lon nước ngọt, kim loại nói chung) nhằm thúc đẩy tăng cường tái sử dụng, tái chế chất thải, sản phẩm thải đỏ, vận dụng tối đa giá trị kéo dài vòng đời của sản phẩm, vật liệu. Dưới đây là dây chuyền xử lí rác thải bằng từ tính. Hãy cho biết những chất thải rắn ở trên dây chuyền khi rơi xuống vị trí 1 thuộc loại chất thải rắn của kim loại nào?
Sắt.
Nhôm.
Chì.
Đồng.
Phương pháp:
Vận dụng kiến thức về từ tính
Cách giải:
Chất thải rắn ở trên dây chuyền khi rơi xuống vị trí 1 thuộc loại chất thải rắn của kim loại sắt
Hiện tượng nào sau đây không liên quan đến hiện tượng nóng chảy?
Đốt một ngọn nến.
Đun nấu mỡ vào mùa lạnh.
Pha nước chanh đá.
Cho nước vào tủ lạnh.
Phương pháp:
Vận dụng lí thuyết về sự nóng chảy.
Cách giải:
Sự nóng chảy là sự chuyển từ thể rắn sang thể lỏng.
Cho nước vào tủ lạnh để làm đá là sự chuyển từ thể lỏng sang thể rắn.
Khi một điện trường biến thiên theo thời gian sẽ sinh ra
điện trường xoáy.
từ trường xoáy.
một dòng điện.
từ trường và điện trường biến thiên.
Phương pháp:
Tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy. Điện trường xoáy là điện trường có các đường sức là đường cong kín.
Tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường xoáy. Đường sức của từ trường luôn khép kín.
Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất được gọi là điện từ trường.
Cách giải:
Ta có điện trường biến thiên sinh ra từ trường xoáy và ngược lại.
Một dao động kí điện tử hai chùm tia được nối với hai đầu cuộn sơ cấp và hai đầu cuộn thứ cấp của một máy biến áp thì thu được tín hiệu như hình. Biết đồ thị có biên độ cao là tín hiệu điện áp giữa hai đầu cuộn thứ cấp và đồ thị có biên độ thấp là tín hiệu điện áp ở hai đầu cuộn sơ cấp. Kết luận nào sau đây là đúng?
Máy biến áp là máy tăng áp.
Tần số dòng điện qua cuộn sơ cấp lớn hơn tần số dòng điện qua cuộn thứ cấp.
Giá trị hiệu dụng của cuộn sơ cấp và thứ cấp đều thay đổi theo thời gian.
Điện áp giữa hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp lệch pha nhau một góc \(\frac{\pi }{2}\).
Phương pháp:
Vận dụng kiến thức về máy biến áp.
Phân tích đồ thị.
Cách giải:
Biên độ điện áp cuộn thứ cấp lớn hơn biên độ điện áp cuộn sơ cấp \( \to \) máy biến áp là máy tăng áp
Nhiệt lượng cần cung cấp cho \({\rm{m}} = 5{\rm{\;kg}}\) nước đá \( - {10^ \circ }{\rm{C}}\) chuyển hoàn toàn thành nước ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\) xấp xỉ bao nhiêu MJ. Cho biết nhiệt dung riêng của nước đá là \(2090{\rm{\;J/kg}}{\rm{.K}}\). Và nhiệt nóng chảy riêng của nước đá \({3,4.10^5}{\rm{\;J/kg}}\). Bỏ qua sự mất mát năng lượng ra môi trường xung quanh.
2,5 MJ.
\(1,8{\rm{MJ}}\).
\(0,5{\rm{MJ}}\).
2,1 MJ.
Phương pháp:
Sử dụng công thức \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{Q = m\lambda }\\{Q = mc{\rm{\Delta }}t}\end{array}} \right.\)
Cách giải:
Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước đá tăng từ \( - {10^ \circ }{\rm{C}}\) lên \({0^ \circ }{\rm{C}}\) là:
\({Q_1} = mc\left( {{t_2} - {t_1}} \right) = 5.2090\left[ {0 - \left( { - 10} \right)} \right] = 104500\left( {\rm{J}} \right)\)
Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước đá ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\) chuyển thành nước ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\) là:
\({Q_2} = m\lambda = {5.3,4.10^5} = 1700000\left( {\rm{J}} \right)\)
Nhiệt lượng cần cung cấp là:
\(Q = {Q_1} + {Q_2} = 1804500\left( J \right) \approx 1,8\left( {MJ} \right)\)
Khi nói về việc sử dụng thiết bị điện kết luận nào sau đây không đúng?
Việc sử dụng thiết bị điện không đúng cách có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người và tài sản.
Trong trường hợp xảy ra sự cố điện, người dân nên tự ý mở nắp cầu dao để khắc phục.
Khi sử dụng thiết bị điện, nên đảm bảo các cổng ra điện cắm điện có nắp che khi không sử dụng.
Kiểm tra định kỳ hệ thống điện trong gia đình giúp phát hiện sớm các sự cố như dây chập, ổ cắm hỏng.
Phương pháp:
Vận dụng lý thuyết về an toàn khi sử dụng điện.
Cách giải:
Không tự ý sửa chữa thiết bị điện: Nếu thiết bị điện bị hỏng, nên nhờ người có chuyên môn hoặc thợ điện sửa chữa.
Chọn B.
Khi nói về mô hình động học phân tử, phát biểu nào sau đây sai?
Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là phân tử.
Các phân tử chuyển động nhiệt không ngừng.
Giữa các phân tử chỉ có lực hút.
Nhiệt độ của vật càng cao các phân tử chuyển động càng nhanh.
Phương pháp:
Lí thuyết về mô hình động học phân tử.
Cách giải:
Giữa các phân tử có lực đẩy và lực hút.
Mạch Rơle là một thiết bị gồm hai mạch: Mạch nhỏ gồm 1 công tắc K, 1 nguồn điện bên tay trái trong hình và hai cuộn dây lõi sắt mềm. Mạch chính (mạch tiếp xúc) gồm 1 nguồn điện bên tay phải trong hình và một mạch từ sắt mềm là một thanh kim loại có thể di chuyển sang trái và phải để có thể đóng mở mạch tiếp xúc. Khi đóng công tắc K, dòng điện trong mạch nhỏ chạy qua 2 cuộn dây của role tạo thành một nam châm điện từ đó sinh ra từ trường, từ trường này sẽ hút mạch từ sắt mềm về phía nam châm điện. Điều này làm cho mạch tiếp xúc hoạt động. Muốn mạch tiếp xúc dừng hoạt động ta mở khóa K. Mạch rơle hoạt động dựa trên hiện tượng vật lí nào sau đây?
Cộng hưởng cơ học.
Lan truyền sóng điện từ.
Giao thoa điện từ.
Cảm ứng điện từ.
Phương pháp:
Sử dụng lý thuyết ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ
Cách giải:
Mạch rơle hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Trộn \({\rm{m}}\left( {\rm{g}} \right)\) nước đá ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\) với \({\rm{m}}\left( {\rm{g}} \right)\) nước sôi ở \({100^ \circ }{\rm{C}}\). Hình nào sau đây mô tả đúng quá trình thay đổi nhiệt độ theo thời gian của hỗn hợp trên?
Hình A.
Hình B.
Hình C.
Hình D.
Phương pháp:
Vận dụng kiến thức về sự chuyển thể.
Cách giải:
Đồ thị tả đúng quá trình thay đổi nhiệt độ theo thời gian của hỗn hợp \({\rm{m}}\left( {\rm{g}} \right)\) nước đá ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\) với \({\rm{m}}\left( {\rm{g}} \right)\) nước sôi ở \({100^ \circ }{\rm{C}}\) là hình B.
Một sóng điện từ có tần số 90 MHz, truyền trong không khí với tốc độ \({3.10^8}{\rm{\;m/s}}\) thì có bước sóng là
3,333 m.
\(3,3333{\rm{\;km}}\).
\(33,33{\rm{\;km}}\).
\(33,33{\rm{\;m}}\).
Phương pháp:
Bước sóng của sóng điện từ: \(\lambda = \frac{v}{f}\)
Cách giải:
Bước sóng của sóng điện từ này là:
\(\lambda = \frac{v}{f} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{{{90.10}^6}}} = 3,333\left( {\rm{m}} \right)\)
Chọn A.
Điện áp xoay chiều \(u = 220\sqrt 2 {\rm{cos}}\left( {100\pi t} \right)\left( V \right)\) có giá trị hiệu dụng bằng
220V.
\(220\sqrt 2 V\).
110V.
\(110\sqrt 2 V\).
Phương pháp:
Vận dụng kiến thức về điện xoay chiều
Cách giải:
Giá trị hiệu dụng của điện áp bằng 220 V
PHẦN II: CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI
Sinh viên thế hệ 8 X (những người sinh ra trong thập niên 1980) thường dùng "sục điện" để đun nước. Vào thời kỳ đó, hầu hết sinh viên đều có điện kiện kinh tế hạn chế, nên việc sắm một chiếc ấm đun nước điện là khá tốn kém. Sục điện là một lựa chọn vừa rẻ tiền, linh hoạt, tiện dụng và đặc biệt tiết kiệm thời gian. Một đầu sục điện là một sợi kim loại xoắn kép - thường là nhôm, nối giữa hai đầu nhôm là sợi dây điện có phích cắm. Lúc đun thì thả cái lõi kim loại đó vào trong xô nhựa chứa nước rồi cắm điện. Một sinh viên dùng chiếc sục điện có ghi \(2500{\rm{\;W}} - 220{\rm{\;V}}\) để đun 10 lít nước ở \({20^ \circ }{\rm{C}}\) chứa trong một xô nhựa. Ổ điện cắm sục có hiệu điện thế là 220 V. Nước thu được \(90{\rm{\% }}\) nhiệt do dây xoắn kép tỏa ra. Biết khối lượng riêng của nước là \(1000{\rm{\;kg/}}{{\rm{m}}^3}\), nhiệt dung riêng của nước là \(4200{\rm{\;J/kg}}{\rm{.K}}\). Nhiệt độ sôi của nước là \({100^ \circ }{\rm{C}}\).
a) Để đun nước trong xô đến sôi, sinh viên đó cần đun trong 20,2 phút.
b) Muốn có nước tắm \({40^ \circ }{\rm{C}}\), sinh viên đó cần pha thêm 40 lít nước ở \({20^ \circ }{\rm{C}}\) vào 10 lít nước sôi.
c) Thiết bị này đã biến đổi trực tiếp điện năng thành nhiệt năng.
d) Vì an toàn không nên sử dụng phương pháp này để đun nước.
Phương pháp:
Nhiệt lượng: \(Q = mc{\rm{\Delta }}t\)
Phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{{\rm{thu\;}}}} = {Q_{{\rm{toa\;}}}}\)
Cách giải:
a) Nhiệt lượng tỏa ra là:
\({Q_{{\rm{toa\;}}}} = Pt = 2500t\left( {\rm{J}} \right)\)
Nhiệt lượng nước thu vào là:
\({Q_{thu}} = mc{\rm{\Delta }}t = 10.4200.80 = 3360000\left( {\rm{J}} \right)\)
Hiệu suất đun nước là:
\(H = \frac{{{Q_{{\rm{thu\;}}}}}}{{{Q_{{\rm{toa\;}}}}}} \Rightarrow {Q_{{\rm{thu\;}}}} = 90{\rm{\% }}{Q_{{\rm{toa\;}}}}\)
\( \Rightarrow 10.4200.80 = 90{\rm{\% }}.2500t\)
\( \Rightarrow t = 1493,3\left( {\rm{s}} \right) \approx 24,89\left( {{\rm{min}}} \right)\)
\( \to \) a sai
b) Nhiệt lượng \({\rm{m}}\left( {{\rm{kg}}} \right)\) nước ở nhiệt độ \({40^ \circ }{\rm{C}}\) thu vào là:
\({Q_{{\rm{thu\;}}}} = mc{\rm{\Delta }}t = m.4200.\left( {40 - 20} \right) = 84000m\)
Nhiệt lượng \(10\left( {{\rm{\;kg}}} \right)\) nước ở nhiệt độ \({100^ \circ }{\rm{C}}\) tỏa ra là:
\({Q_{{\rm{toa\;}}}} = mc{\rm{\Delta }}t = 10.4200.\left( {100 - 40} \right) = {2,52.10^6}\left( J \right)\)
Phương trình cân bằng nhiệt:
\({Q_{{\rm{thu\;}}}} = {Q_{{\rm{toa\;}}}} \Rightarrow 84000{\rm{\;m}} = {2,52.10^6} \Rightarrow m = 30\left( {{\rm{kg}}} \right)\)
\( \to \) b sai
c) Thiết bị này đã biến đổi trực tiếp điện năng thành nhiệt năng.
\( \to \) c đúng
d) Phương pháp này mất an toàn do:
- Dây xoắn kim loại tiếp xúc trực tiếp với nước, dễ gây rò rỉ điện.
- Nếu dây bị hở hoặc hỏng, có thể gây điện giật nguy hiểm.
- Sục điện không có lớp cách điện bảo vệ rất nguy hiểm khi sử dụng
\( \to \) d đúng
Khung dây MNPQ kín, phẳng đặt nghiêng góc \({60^ \circ }\) so với mặt phẳng ngang. Khung dây nằm trong từ trường đều có các đường sức từ thẳng đứng hướng lên, độ lớn cảm ứng từ \({\rm{B}} = 1,2{\rm{\;T}}\). Cho dòng điện có cường độ không đổi \({\rm{I}} = 10{\rm{\;A}}\) chạy trên khung.
a) Lực từ tác dụng lên cạnh MN của khung dây có độ lớn \(0,6{\rm{\;N}}\).
b) Lực từ tác dụng lên cạnh MQ của khung dây có chiều từ trong ra ngoài mặt phẳng trang giấy.
c) Lực từ tác dụng lên hai cạnh MN và PQ của khung dây có độ lớn bằng nhau và có chiều ngược nhau.
d) Lực từ tác dụng lên cạnh NP của khung dây có độ lớn \(0,48{\rm{\;N}}\).
Phương pháp:
Vận dụng quy tắc bàn tay phải
Độ lớn lực từ: \(F = BII{\rm{sin}}\alpha \)
Cách giải:
a) Lực từ tác dụng lên cạnh MN :
\({F_{MN}} = BIl{\rm{sin}}\alpha = 1,2.10.0,1.{\rm{sin}}{90^ \circ } = 1,2\left( N \right)\)
\( \to \) a sai
b) Áp dụng quy tắc bàn tay phải, lực từ tác dụng lên cạnh \(MQ\) của khung dây có chiều song song với \(\overrightarrow {NM} \).
\( \to \) b sai
c) Lực từ tác dụng lên hai cạnh MN và PQ của khung dây có độ lớn bằng nhau và ngược chiều nhau.
\( \to \) c đúng
d) Lực từ tác dụng lên cạnh NP:
\({F_{NP}} = BIl{\rm{sin}}\alpha = 1,2.10.0,08.{\rm{sin}}{30^ \circ } = 0,48\left( N \right)\)
Có người nói rằng muốn xe chạy tốt thì phải để ý đến chỉ số PSI của bánh xe. Theo cách hiểu thông thường PSI là chỉ số áp suất của không khí bị nén trong lốp xe, được đo bằng đơn vị Pascal. Hay nói cách đơn giản nhất đó là phải thường xuyên xem lốp có đủ hơi không. Dù là xe cũ hay xe mới thì chỉ số PSI ảnh hưởng khá nhiều đến tình trạng vận hành xe, khiến xe chạy xóc hay êm, chạy hao xăng hay tiết kiệm.
Khi bơm lốp hoặc kiểm tra lốp chúng ta phải đảm bảo số PSI cần thiết, không thiếu quá mà cũng không thừa quá, bởi cả hai trạng thái trên đều có thể đưa đến tình trạng hại xe, hư lốp, hao xăng và nguy hiểm nhất là nổ lốp. Chỉ số PSI trên xe ô tô được ghi ở thành cửa xe (phía người lái) và trực tiếp trên lốp (vỏ) xe như hình bên.
+ Con số PSI ghi ở thành cửa xe là chỉ số tối ưu (optimum): nghĩa là nếu lốp xe được bơm tới con số đó thì xe chạy tốt nhất, có hiệu quả nhất. Cũng có thể hiểu đó là con số tối thiểu và áp suất hơi trong lốp xe không nên thấp hơn số đó.
+ Con số PSI ghi trên lốp xe là chỉ số tối đa (maximum): nghĩa là không bao giờ bơm xe lên quá con số này. Lốp xe, theo qui ước tính của nhà sản xuất, chỉ chịu đựng tới mức này là cùng, bơm căng quá, vượt con số này là không an toàn, có thể dẫn tới nổ lốp.
(trích từ https://www.danhgiaxe.com)
Trên một bánh xe có ghi \(300{\rm{kPa}}\left( {44PSI} \right)\) như hình trên. Người ta bơm đẳng nhiệt khí ở nhiệt độ \({27^ \circ }{\rm{C}}\), áp suất 1 atm vào lốp xe đến thể tích \(V = 35{\rm{d}}{{\rm{m}}^3}\) và áp suất 295 kPa. Biết lúc đầu lốp xe chưa có khí và \(1{\rm{\;atm}} = {10^5}{\rm{\;Pa}}\).
a) Chỉ số PSI ghi trên lốp xe cho biết áp suất tối đa của không khí bị nén trong lốp xe
b) Áp suất tối ưu mà lốp xe chịu được là 300 kPa.
c) Thể tích khí được bơm vào xe là 10,325 lít.
d) Nếu thể tích lốp xe không đổi, khi xe chạy trên đường cao tốc trong điều kiện thời tiết nắng nóng ở nhiệt độ \({36^ \circ }{\rm{C}}\) thì dễ gặp nguy hiểm.
Phương pháp:
Vận dụng kiến thức về quá trình đẳng nhiệt và đẳng tích.
Cách giải:
a) Chỉ số PSI ghi trên lốp xe cho biết áp suất tối đa của không khí bị nén trong lốp xe
\( \to \) a đúng
b) Áp suất tối đa mà lốp xe chịu được là 300 kPa
\( \to \) b sai
c) Trạng thái \(1:\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_1} = 1{\rm{\;atm}} = {{10}^5}{\rm{\;Pa}}}\\{{V_1}}\end{array}} \right.\)
Trạng thái \(2:\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_2} = {{295.10}^3}{\rm{\;Pa}}}\\{{V_2} = 35{\rm{d}}{{\rm{m}}^3}}\end{array}} \right.\)
Áp dụng định luật Boyle, ta có:
\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {V_1} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{p_1}}}\)
\( \Rightarrow {V_1} = \frac{{{{295.10}^3}.35}}{{{{10}^5}}} = 103,25\left( {{\rm{d}}{{\rm{m}}^3}} \right) = 103,25\left( l \right)\)
\( \to \) c sai
d) Trạng thái \(2:\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_2} = {{295.10}^3}{\rm{\;Pa}}}\\{{T_2} = 300{\rm{\;K}}}\end{array}} \right.\)
Trạng thái 3: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_3}}\\{{T_3} = 36 + 273 = 309{\rm{\;K}}}\end{array}} \right.\)
Áp dụng phương trình đẳng tích, ta có:
\(\frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} = \frac{{{p_3}}}{{{T_3}}} \Rightarrow {p_3} = \frac{{{p_2}.{T_3}}}{{{T_2}}}\)
\( \Rightarrow {p_3} = \frac{{{{295.10}^3}.309}}{{300}} = 303850\) (Pa)
Nhận xét: áp suất trong lốp xe lớn hơn áp suất tối đa mà lốp xe có thể chịu được \( \to \) dễ gặp nguy hiểm
\( \to \) d đúng
Một khối khí lý tưởng đơn nguyên tử có thể tích \({\rm{V}} = 5l\) ở áp suất khí quyển \(p = {1,013.10^5}{\rm{\;Pa}}\) và nhiệt độ \({\rm{T}} = 300{\rm{\;K}}\) (điểm A trong hình). Nó được làm nóng ở thể tích không đổi đến áp suất 3 atm (điểm B). Sau đó, nó được giãn nở đẳng nhiệt đến áp suất 1 atm (điểm C) và cuối cùng bị nén đẳng áp về trạng thái ban đầu.
a) Số mol của khí trong mẫu xấp xỉ là \(0,203{\rm{\;mol}}\).
b) Thể tích của khí ở C là 1,5 lít.
c) Nhiệt lượng khí nhận được trong quá trình \({\rm{A}} \to {\rm{B}}\) xấp xỉ là \(1,52{\rm{\;kJ}}\).
d) Trong quá trình \({\rm{B}} \to {\rm{C}}\) độ biến thiên động năng của khí \({\rm{\Delta }}U = 0\).
Phương pháp:
Sử dụng lí thuyết về đồ thị của các đẳng quá trình
Phương trình Clapeyron: \({\rm{pV}} = {\rm{nRT}}\)
Phương trình trạng thái khí lí tưởng: \(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\)
Động năng của phân tử khí: \({W_d} = \frac{3}{2}kT\) với \(k = \frac{R}{{{N_A}}}\)
Nguyên lí I nhiệt động lực học: \({\rm{\Delta }}U = A + Q\)
Cách giải:
a) Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng, ta có:
\({1,013.10^5}{.5.10^{ - 3}} = n.8,31.300 \Rightarrow n = 0,203\left( {{\rm{mol}}} \right)\)
\( \to \) a đúng
b) Từ đồ thị, ta thấy thể tích ở C là 15 lít.
\( \to \) b sai
c) Đối với khí lí tưởng, nội năng U chỉ phụ thuộc vào động năng \({W_d}\) (mà động năng \({W_d}\) phụ thuộc vào nhiệt độ T)
Suy ra: \(U = \mathop \sum \nolimits^ {W_d}\)
Từ \({\rm{A}} \to {\rm{B}}\) là quá trình đẳng tích nên công \({\rm{A}} = 0\)
Độ biến thiên nội năng \({\rm{\Delta }}U = Q\)
Suy ra: \({\rm{\Delta }}U = {\rm{\Delta }}\mathop \sum \nolimits^ {W_d}\)
Động năng của phân tử khí: \({W_d} = \frac{3}{2}kT\) với \(k = \frac{R}{{{N_A}}}\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}U = Q = {\rm{\Delta }}\mathop \sum \nolimits^ {W_d} \Rightarrow {\rm{\Delta }}U = Q = n.{N_A}.\frac{3}{2}k.\left( {{T_B} - {T_A}} \right)\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}U = Q = n.{N_A}.\frac{3}{2}.\frac{R}{{{N_A}}}.\left( {{T_B} - {T_A}} \right)\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}U = Q = n.\frac{3}{2}.R.\left( {{T_B} - {T_A}} \right)\)
Có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{T_A} = 300K}\\{{p_B} = 3{p_A}}\\{{V_A} = {V_B}}\end{array}} \right.\)
\( \Rightarrow {T_B} = 3{T_A} = 3.300 = 900{\rm{\;K}}\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}U = Q = \frac{3}{2}.0,203 \cdot 8,31.\left( {900 - 300} \right) \approx 1518\left( {\rm{J}} \right) \approx 1,52\left( {{\rm{kJ}}} \right)\)
\( \to \) c đúng
d) Từ \({\rm{B}} \to {\rm{C}}\) là quá trình đẳng nhiệt
Mà độ biến thiên nội năng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
Độ biến thiên nội năng của khí trong quá trình \({\rm{B}} \to {\rm{C}}\) là \({\rm{\Delta }}U = 0\)
PHẦN III: CÂU TRẮC NGHIỆM TRẢ LỜI NGẮN
Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều \(u\), thì cường độ dòng điện chạy qua mạch có biểu thức là i. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của \(u\) (nét liền) và i (nét đứt) theo thời gian được cho như hình vẽ. Gọi \({\rm{U}}\left( {\rm{V}} \right)\) và \({\rm{I}}\left( {\rm{A}} \right)\) là giá trị hiệu dụng của điện áp và cường độ dòng điện, \(\varphi \) là độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Tích số \({\rm{U}}{\rm{.I}}{\rm{.cos}}\varphi \) có giá trị bằng bao nhiêu Vôn.Ampe (V.A)?
Phương pháp:
Phân tích đồ thị xác định độ lệch pha.
Cách giải:
Điệp áp hiệu dụng: \(U = \frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }} = \frac{{220}}{{\sqrt 2 }}\)
Cường độ dòng điện hiệu dụng: \(U = \frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }} = \frac{{220}}{{\sqrt 2 }}\)
Dựa vào đồ thị ta thấy u trễ pha hơn i một góc \(\frac{\pi }{3}\left( {{\rm{rad}}} \right)\)
Ta có: \(UI\cos \alpha = \frac{{220}}{{\sqrt 2 }}.\frac{2}{{\sqrt 2 }}.{\rm{cos}}\frac{\pi }{3} = 110\left( W \right)\)
Để giám sát quá trình hô hấp của bệnh nhân, các nhân viên y tế sử dụng một dải mỏng gồm 250 vòng dây kim loại quấn liên tiếp nhau được buộc xung quanh ngực của bệnh nhân như hình. Khi bệnh nhân hít vào, diện tích các vòng dây tăng lên một lượng \(45{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^2}\). Biết từ trường Trái Đất tại vị trí đang xét được xem gần đúng là đều và có độ lớn cảm ứng từ xấp xỉ \(56\mu T\), các đường sức từ hợp với mặt phẳng cuộn dây một góc . Giả sử thời gian để một bệnh nhân hít vào là \(1,5{\rm{\;s}}\), hãy xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình sinh ra bởi cuộn dây trong quá trình trên theo đơn vị \(\mu V\).
Phương pháp:
Công thức tính suất điện động cảm ứng: \(\left| {{e_c}} \right| = N\left| {\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right| = N\left| {\frac{{B.{\rm{\Delta }}S{\rm{cos}}\alpha }}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right|\)
Cách giải:
Góc hợp bởi vecto đơn vị pháp tuyến vòng dây với vecto cảm ứng từ:
\(\alpha = {90^ \circ } - {30^ \circ } = {60^ \circ }\)
Suất điện động cảm ứng trung bình sinh ra bởi cuộn dây trong quá trình hít thở của bệnh nhân:
\(\left| {{e_c}} \right| = N\left| {\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right| = N\left| {\frac{{B.{\rm{\Delta }}S{\rm{cos}}\alpha }}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right|\)
\( \Rightarrow \left| {{e_c}} \right| = 250.\left| {\frac{{{{56.10}^{ - 6}}{{.45.10}^{ - 4}}.{\rm{cos}}{{60}^ \circ }}}{{1,5}}} \right| = {2,1.10^{ - 5}}\left( V \right) = 21\left( {\mu V} \right)\)
Mô hình máy phát điện từ năng lượng sóng biển được cho như hình 6.a. Trong đó máy phát điện được chú thích như hình 6.b.
Giả sử stato gồm 500 vòng dây giống nhau, mỗi vòng có diện tích \(0,125{\rm{\;}}{{\rm{m}}^2}\), nam châm điện tạo ra từ trường có cảm ứng từ \(0,015{\rm{\;T}}\), hộp tăng tốc đang ở chế độ tăng 40 lần. Người ta quan sát thấy phao nhấp nhô được 11 lần trong 20 s. Suất điện động cực đại của máy phát khi đó là bao nhiêu Vôn (kết quả làm tròn đến phần nguyên).
Phương pháp:
Suất điện động cực đại: \({E_0} = \omega NBS\)
Cách giải:
Chu kỳ dao động của phao là:
\(T = \frac{{{\rm{\Delta }}t}}{n} = \frac{{20}}{{10}} = 2\left( {\rm{s}} \right)\)
Tần số góc:
\(\omega = \frac{{2\pi }}{T} = \pi \left( {{\rm{rad}}/{\rm{s}}} \right)\)
Tần số góc sau khi tăng tốc là:
\(\omega ' = 40\omega = 40\pi \left( {{\rm{rad}}/{\rm{s}}} \right)\)
Suất điện động cực đại của máy phát là:
\({E_0} = \omega '.NBS = 40\pi .500.0,015.0,125 = 37,5\pi \approx 118\left( V \right)\)
Một lượng khí trong một xilanh hình trụ có áp suất của khối khí là \({2.10^5}{\rm{\;Pa}}\) được nung nóng đẳng áp khí nở ra đẩy pittong lên làm thể tích tăng thêm \(0,02{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}\) và nội năng khí thêm 1280 J. Nhiệt lượng đã truyền cho khối khí bằng bao nhiêu kJ?
Phương pháp:
Áp dụng nguyên lí nhiệt động lực học: \({\rm{\Delta }}U = A + Q\)
Cách giải:
Ta có công thức tính công:
\(A = p{\rm{\Delta }}V = {2.10^5}.0,02 = 4000\left( {\rm{J}} \right)\)
Vì khí nở ra nên \({\rm{A}} < 0\)
Áp dụng nguyên lí nhiệt động lực học:
\({\rm{\Delta }}U = A + Q \Rightarrow Q = {\rm{\Delta }}U - A\)
\( \Rightarrow Q = 1280 - \left( { - 4000} \right) = 5280\left( J \right) = 5,28\left( {kJ} \right)\)
Một cục nước đá ở nhiệt độ \({t_1} = - {5^ \circ }C\) dìm ngập hoàn toàn vào một cốc nước ở nhiệt độ \({t_3} = {38,8^ \circ }{\rm{C}}\), khối lượng của nước bằng khối lượng của nước đá bằng m. Coi rằng chỉ có nước đá và nước đá trao đổi nhiệt với nhau. Bỏ qua sự thay đổi thể tích của nước và nước đá theo nhiệt độ. Cho nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, khối lượng riêng của nước đá lần lượt là \({c_1} = 2090{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}};\lambda = {3,33.10^5}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\); \({D_1} = 0,916{\rm{\;g}}/{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}\); nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của nước lần lượt là \({c_2} = 4180{\rm{\;J/kg}}{\rm{.K}};\,\,{D_2} = 1{\rm{\;g/c}}{{\rm{m}}^3}\). Khi có cân bằng nhiệt, mực nước trong cốc giảm a% so với ban đầu. Tính a (làm tròn đến phần nguyên).
Phương pháp:
Vận dụng kiến thức về nhiệt lượng.
Thể tích: \(V = \frac{m}{D}\)
Cách giải:
Giả sử \({\rm{m}} = 1\left( {{\rm{kg}}} \right)\) là khối lượng của nước, nước đá.
Nhiệt lượng tỏa ra lớn nhất:
\({Q_{toa\,\,{\rm{max}}}} = 1.4180.38,8 = 162184\left( {\rm{J}} \right)\)
Nhiệt lượng thu vào lớn nhất:
\({Q_{thu{\rm{\;max\;}}}} = 1.2090.5 + {1.3,33.10^5} = 343450\left( J \right)\)
Vì \({Q_{{\rm{toa}}\,\,{\rm{max\;}}}} < {Q_{{\rm{thu}}\,\,{\rm{max\;}}}} \to \) đá chưa tan hết
Nhiệt độ cân bằng: \({t_{cb}} = 0\)
Khối lượng đá tan là:
\({m_{dt}} = \frac{{162184 - 2090.5}}{{{{3,33.10}^5}}} = 0,4556\left( {{\rm{kg}}} \right)\)
Thể tích ban đầu:
\({V_{bd}} = \frac{{1000}}{1} + \frac{{1000}}{{0,916}} = 2091,7\left( {{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}} \right)\)
Thể tích lúc sau:
\({V_{ls}} = \frac{{1000 + 455,6}}{1} + \frac{{1000 - 455,6}}{{0,916}} = 2050\left( {{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}} \right)\)
Mực nước trong cốc giảm a% so với ban đầu.
Ta có: \(a = \frac{{2091,7 - 2050}}{{2091,7}}.100{\rm{\% }} \approx 2{\rm{\% }}\)
Trong quá trình hít vào, cơ hoành và cơ liên sườn của một người co lại, mở rộng khoang ngực và hạ thấp áp suất không khí bên trong xuống dưới môi trường xung quanh để không khí đi vào qua miệng và mũi đến phổi. Giả sử phổi của một người đang chứa 6000 ml không khí ở áp suất 1,00 atm. Nếu áp suất không khí trong phổi bằng \(0,92{\rm{\;atm}}\), bằng cách giữ mũi và miệng đóng lại để không khí vào phổi thì người đó phải mở rộng khoang ngực thêm bao nhiêu ml? Giả sử nhiệt độ không khí trong phổi không đổi. (kết quả làm tròn đến phần nguyên).
Phương pháp:
Áp dụng định luật Boyle
Cách giải:
Trạng thái \(1:\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{V_1} = 6000{\rm{ml}}}\\{{p_1} = 1{\rm{\;atm}}}\end{array}} \right.\)
Trạng thái 2: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{V_2}}\\{{p_2} = 0,92{\rm{\;atm}}}\end{array}} \right.\)
Áp dụng định luật Boyle cho quá trình đẳng nhiệt, ta có:
\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {V_2} = \frac{{{p_1}{V_1}}}{{{p_2}}} = \frac{{6000.1}}{{0,92}} \approx 6521,74\left( {{\rm{ml}}} \right)\)
Cần mở rộng khoang ngực thêm số ml là:
\({\rm{\Delta }}V = 6521,74 - 6000 = 521,74\left( {{\rm{ml}}} \right) \approx 522\left( {{\rm{ml}}} \right)\)
