Đề thi thử tốt nghiệp THPT môn Vật lí THPT Hà Trung - Thanh Hóa - Lần 1 có đáp án
28 câu hỏi
Trong xilanh của một động cơ có chứa một lượng khí ở nhiệt độ \({47^ \circ }{\rm{C}}\) và áp suất 0,7 atm. Sau khi bị nén thể tích của khí giảm đi 5 lần và áp suất tăng lên tới 8 atm. Tính nhiệt độ của khí ở cuối quá trình nén?
320 K
\({731^ \circ }{\rm{C}}\)
\({320^ \circ }{\rm{C}}\)
731 K
Phương pháp:
Áp dụng phương trình khí lý tưởng: \(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\)
Cách giải:
Ở trạng thái 1: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_1} = 0,7{\rm{\;atm}}}\\{{V_1}}\\{{T_1} = {{47}^ \circ }{\rm{C}} + 273 = 320{\rm{\;K}}}\end{array}} \right.\)
Ở trạng thái 2: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_2} = 8{\rm{\;atm}}}\\{{V_2} = \frac{{{V_1}}}{5}}\\{{T_2} = {\rm{\;?\;}}}\end{array}} \right.\)
Áp dụng công thức phương trình khí lý tưởng: \(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\)
\( \Rightarrow {T_2} = \frac{{{p_2}{V_2}{T_1}}}{{{p_1}{V_1}}} = \frac{{8.{V_1}.320}}{{5.0,7{V_1}}} = 731{\rm{\;K}}\)
Trong đàn ghi-ta điện, pickup là một thiết bị cảm biến âm thanh được lắp đặt trên cây đàn guitar, giúp chuyển đổi các dao động của dây đàn thành tín hiệu điện. Tín hiệu này sau đó được truyền đến ampli hoặc hệ thống âm thanh để phát ra âm thanh từ đàn guitar. Giả sử rằng một cuộn dây của bộ thu có 500 vòng và diện tích mỗi vòng là \(0,005{\rm{\;}}{{\rm{m}}^2}\). Khi dây đàn dao động, từ trường biến thiên với tần số 440 Hz và cảm ứng từ có độ lớn \(0,04{\rm{\;T}}\). Suất điện động cảm ứng cực đại trong cuộn dây của bộ thu khi dây đàn dao động có độ lớn bằng:
\(276,46{\rm{\;V}}\)
\(138,23{\rm{\;V}}\)
\(195,54{\rm{\;V}}\)
\(220,14{\rm{\;V}}\)
Phương pháp:
Áp dụng công thức tính suất điện động cực đại: \({E_0} = NBS\omega \)
Cách giải:
Ta có \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{N = 500{\rm{\;vòng ;}}}\\{B = 0,04T}\\{S = 0,005{m^2}}\\{\omega = 2\pi f = 2\pi .440 = 880\pi }\end{array}} \right.\)
Áp dụng công thức tính suất điện động cực đại:
\({E_0} = NBS\omega = 500.0,04.0,005.880\pi = 88\pi \approx 276,46{\rm{\;V}}\)
Chọn A.
Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc \(\omega \) quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay của khung. Suất điện động cảm ứng trong khung có biểu thức \(e = {E_0}{\rm{cos}}\left( {\omega t + \frac{\pi }{2}} \right)\). Tại thời điểm \({\rm{t}} = 0\), vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc bằng
\(\frac{\pi }{2}\)
\(\frac{\pi }{6}\)
\(\frac{\pi }{4}\)
\(\pi \)
Phương pháp:
Độ lệch pha giữa suất điện động và từ thông: \({\rm{\Delta }}\varphi = {\varphi _{\rm{\Phi }}} - {\varphi _e} = \frac{\pi }{2}\)
Cách giải:
Từ thông và suất điện động cảm ứng vuông pha.
Ta có: \({\rm{\Delta }}\varphi = {\varphi _{\rm{\Phi }}} - {\varphi _e} = \frac{\pi }{2} \Rightarrow {\varphi _{\rm{\Phi }}} - \frac{\pi }{2} = \frac{\pi }{2} \Rightarrow {\varphi _{\rm{\Phi }}} = \pi = \alpha \)
Một đoạn dây dẫn \({M_1}{M_2}\) được treo nằm ngang giữa 2 cực của nam châm chữ U bởi hai dây mảnh nhẹ không dãn OM , và \({O_2}{M_2}\) sao cho \({M_1}{M_2}\) vuông góc với các đường sức từ của từ trường giữa 2 cực của nam châm như hình vẽ bên. Cho dòng điện cường độ I cuộn qua dây theo chiều từ \({M_1}\) đến \({M_2}\) thì lực từ tác dụng lên đoạn dây có:
phương ngang chiều từ cực Bắc sang cực Nam
phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống
phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên
phương ngang chiều từ cực Nam sang cực Bắc
Phương pháp:
Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định lực từ.
Cách giải:
Áp dụng quy tắc bàn tay trái, xác định được lực từ có phương thẳng đứng và hướng lên.
Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50 g ở nhiệt độ \({136^ \circ }{\rm{C}}\) vào một nhiệt lượng kế có nhiệt dung \(50{\rm{\;J}}/{\rm{K}}\) (nhiệt lượng cần thiết để làm cho vật nóng lên \({1^ \circ }{\rm{C}}\)) chứa 100 g nước ở \({14^ \circ }{\rm{C}}\). Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt trong nhiệt lượng kế là \({18^ \circ }{\rm{C}}\). Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Cho nhiệt dung riêng của nước là \(4180{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}{\rm{.K}}\); của kẽm là \(337{\rm{\;J/kg}}{\rm{.K}}\); của chì là \(126{\rm{\;J/kg}}.{\rm{K}}\). Tỉ số giữa khối lượng của chì và kẽm trong hợp kim trên là:
0,103
10
9,7
0,113
Phương pháp:
Áp dụng công thức tính nhiệt lượng: \(Q = mc{\rm{\Delta }}t\)
Cách giải:
Gọi \({m_1}\) là khối lượng của chì, \({m_2}\) là khối lượng của kẽm, \(m\) là khối lượng của hợp kim:
\(m = {m_1} + {m_2} = 0,05{\rm{\;kg}}\) (1)
Nhiệt lượng chì và kẽm tỏa ra:
\({Q_1} = {m_1}.{c_1}.{\rm{\Delta }}t = {m_1}.126.\left( {136 - 18} \right) = 14868.{m_1}\)
\({Q_2} = {m_2}.{c_2}.{\rm{\Delta }}t = {m_2}.337.\left( {136 - 18} \right) = 39766.{m_2}\)
Nhiệt lượng nước thu vào:
\({Q_n} = {m_n}.{c_n}.{\rm{\Delta }}t = 0,1.4180.\left( {18 - 14} \right) = 1672J\)
Vì muốn cho nhiệt lượng kế nóng thêm lên \({1^ \circ }{\rm{C}}\) thì cần 50 J nên nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế thu vào là:
\({Q_k} = {C_k}.{\rm{\Delta }}t = 50\left( {18 - 14} \right) = 200{\rm{\;J}}\)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
\({Q_1} + {Q_2} = {Q_n} + {Q_k}\)
\( \Leftrightarrow 14868{m_1} + 39766{m_2} = 1672 + 200 = 1872\) (2)
Từ (1), (2) ta có \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{m_1} + {m_2} = 0,05}\\{14868{m_1} + 39766{m_2} = 1872}\end{array}} \right.\)
\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{m_1} \approx 0,00467}\\{{m_2} \approx 0,04533}\end{array}} \right.\)
Vậy tỉ số giữa khối lượng của chì và kẽm trong hợp kim trên là \(\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} \approx 0,103\)
Chọn A.
Đơn vị nào sau đây là đơn vị của nhiệt nóng chảy riêng của vật rắn?
Jun trên độ (J/độ)
Jun trên kilôgam độ (J/kg.độ )
Jun (J)
Jun trên kilôgam (J/kg)
Phương pháp:
Lý thuyết về nhiệt nóng chảy riêng.
Cách giải:
Đơn vị của nhiệt nóng chảy riêng \(\left( {\lambda = \frac{Q}{m}} \right)\) của vật rắn \({\rm{J/kg}}\).
Nội dung nào sau đây không phải là mô hình động học phân tử về cấu tạo chất?
Giữa các phân tử có lực hút và lực đẩy gọi chung là lực liên kết phân tử.
Lực liên kết phân tử chỉ có lực hút, không có lực đẩy.
Các phân tử chuyển động không ngừng. Nhiệt độ của vật càng cao thì tốc độ chuyển động của các phân từ cấu tạo nên vật càng lớn.
Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử
Phương pháp:
Lý thuyết về mô hình động học phân tử.
Cách giải:
Lực liên kết phân tử có thể là lực hút hoặc lực đẩy.
Một khung dây dẫn hình chữ nhật kín ABCD chuyển động song song với đoạn dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện I chạy qua như hình vẽ. Dòng điện cảm ứng trong khung.
bằng không.
có chiều ABCD.
có chiều ADCB.
cùng chiều với I.
Phương pháp:
Lý thuyết về cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng.
Cách giải:
Ta có, khi khung dây chuyển động song song với dòng điện thẳng dài thì Cảm ứng từ qua khung dây không thay đổi
\( \Rightarrow \) Từ thông qua khung dây không biến thiên hay nói cách khác không có dòng điện cảm ứng trong khung.
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 chứa 6000 ml không khí ở áp suất 1 atm. Nếu người đó mở rộng khoang ngực thêm 500 ml bằng cách giữ mũi và miệng đóng lại để không hít không khí vào phổi thì áp suất không khí trong phổi theo atm sẽ là bao nhiêu? Giả sử nhiệt độ không khí không đổi
\(1,08{\rm{\;atm}}\)
0,92 atm
\(0,85{\rm{\;atm}}\)
1,2 atm
Phương pháp:
Áp dụng định luật Boyle: \({P_1}{V_1} = {P_2}{V_2}\)
Cách giải:
Áp dụng định luật Boyle:
\({P_1}{V_1} = {P_2}{V_2} \Rightarrow {P_2} = \frac{{{P_1}{V_1}}}{{{V_2}}} = \frac{{6.1}}{{6,5}} = 0,92{\rm{\;atm}}\)
Giả thiết rằng rượu ethylic có nhiệt hoá hơi riêng là \({0,9.10^6}{\rm{\;J/kg}}\) và khối lượng riêng là \(0,8\,\,{\rm{kg/}}l\). Nhiệt lượng cần thiết để 10 lít rượu ethylic hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi là:
\({7,2.10^3}{\rm{\;J}}\)
\({7,2.10^6}{\rm{\;J}}\)
\({1,125.10^5}{\rm{\;J}}\)
\({9.10^5}{\rm{\;J}}\)
Phương pháp:
- Khối lượng của rượu: \(m = \rho V\).
- Áp dụng công thức nhiệt lượng cần thiết để làm hóa hơi hoàn toàn chất lỏng: \(Q = mL = \rho VL\)
Cách giải:
Nhiệt lượng cần để làm hóa hơi hoàn toàn 10 lít rượu ethylic:
\(Q = mL = \rho VL = {0,8.10.0,9.10^6} = {7,2.10^6}{\rm{\;J}}\)
Để phân loại sóng ngang, sóng dọc, người ta dựa vào
Phương dao động và vận tốc truyền sóng
Phương dao động và phương truyền sóng
Vận tốc truyền sóng và bước sóng
Phương truyền sóng và bước sóng
Phương pháp:
Lý thuyết sự truyền sóng.
Cách giải:
Để phân loại sóng ngang, sóng dọc, người ta dựa vào phương dao động và phương truyền sóng
Xét một vòng dây dẫn kín (C), diện tích \(S\) được đặt trong từ trường đều cảm ứng từ \(\vec B\) tạo với véc tơ pháp tuyến \(\vec n\) của mặt phẳng vòng dây một góc \(\alpha \) thì từ thông gửi qua diện tích vòng dây được xác định theo biểu thức:
\(\phi = BS{\rm{cos}}\alpha \)
\(\phi = BS{\rm{sin}}\alpha \)
\(\phi = NBS{\rm{cos}}\alpha \)
\(\phi = NBS{\rm{sin}}\alpha \)
Phương pháp:
Công thức tính từ thông qua một vòng dây là \(\phi = BS{\rm{cos}}\alpha \)
Cách giải:
Công thức tính từ thông qua một vòng dây là \(\phi = BS{\rm{cos}}\alpha \)
Công thức \(\frac{V}{T} = \) const áp dụng cho quá trình biến đổi trạng thái nào của một khối khí định?
Quá trình bất kì
Quá trình đẳng áp
Quá trình đẳng tích
Quá trình đẳng nhiệt
Phương pháp:
Lý thuyết về các đẳng quá trình.
Cách giải:
Công thức \(\frac{V}{T} = \) const áp dụng cho quá trình đẳng áp.
Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là khoảng thời gian để
quá trình phóng xạ lặp lại như lúc đầu
hằng số phóng xạ của chất ấy giảm đi còn một nửa
khối lượng ban đầu của chất ấy giảm đi một phần tư
một nửa số nguyên tử chất ấy biến đổi thành chất khác
Phương pháp:
Nhớ lại khái niệm chu kì bán rã.
Cách giải:
Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là khoảng thời gian để một nửa số nguyên tử chất ấy biến đổi thành chất khác.
Một người được điều trị ung thư bằng phương pháp chiếu xạ gamma. Biết rằng chất phóng xạ dùng điều trị có chu kỳ bán rã là 100 ngày. Cứ 10 ngày người đó đi chiếu xạ 1 lần. Ở lần chiếu xạ đầu tiên bác sĩ đã chiếu xạ với liều lượng thời gian là 20 phút. Hỏi ở lần chiếu xạ thứ 6 người đó cần phải chiếu xạ bao lâu để vẫn nhận được nồng độ chiếu xạ như trên. (Vẫn dùng lượng chất ban đầu ở các lần chiếu xạ)
10 phút.
20 phút.
\(10\sqrt 2 \) phút.
\(20\sqrt 2 \) phút.
Phương pháp:
- Khối lượng chất phóng xạ sau thời gian t: \(m = {m_0}{2^{ - \frac{t}{T}}}\)
- Lượng chất bị mất đi sau thời gian \({\rm{\Delta t}}:{\rm{\Delta }}m = {m_0}\left( {1 - {2^{ - \frac{{{\rm{\Delta }}t}}{T}}}} \right)\)
Cách giải:
Lượng phóng xạ gama mà người đó nhận được trong lần xạ trị đầu tiên là \({m_\gamma } = {m_0}\left( {1 - {2^{\frac{{ - {\rm{\Delta }}t}}{T}}}} \right)\)
Lượng chất phóng xạ đó còn lại đến lần xạ trị thứ 6 (mất 50 ngày) là \(m = {m_0}{2^{\frac{{ - 50}}{{100}}}} = \frac{{{m_0}}}{{\sqrt 2 }}\)
Lượng chất phóng xạ nhận được trong lần xạ trị thứ
Để vẫn nhận được nồng độ chiếu xạ như lần 1 thì
\( \Rightarrow 1 - {2^{ - \frac{1}{{100.24.60}}}} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}\left( {1 - {2^{ - \frac{{{\rm{\Delta }}t'}}{{100.24.60}}}}} \right)\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}t' = 20\sqrt 2 \) (phút).
Bản chất lực tương tác giữa các nucleon trong hạt nhân là
lực tĩnh điện
lực hấp dẫn
lực từ
lực tương tác mạnh
Phương pháp:
Lý thuyết về lực hạt nhân.
Cách giải:
Các nucleon liên kết với nhau bởi lực hạt nhân. Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn, nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nucleon trong hạt nhân (lực tương tác mạnh). Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân \(\left( {{{10}^{ - 15}}{\rm{\;m}}} \right)\).
Một đoạn dây dẫn chiều dài \(\ell \) dòng điện cường độ I chạy qua được đặt trong từ trường đều cảm ứng từ \(\vec B\) sao cho véc tơ cảm ứng từ \(\vec B\) tạo với chiều dòng điện một góc \(\alpha \). Khi đó lực từ tác dụng lên đoạn dây được xác định theo biểu thức
\(F = BI\ell {\rm{sin}}\alpha \)
\(F = BI\ell {\rm{cos}}\alpha \)
\(F = BI\ell {\rm{cotan}}\alpha \)
\(F = BI\ell {\rm{tan}}\alpha \)
Phương pháp:
Lý thuyết về lực từ.
Cách giải:
Lực từ tác dụng lên đoạn dây được xác định theo biểu thức: \(F = BI\ell {\rm{sin}}\alpha \)
Emest Rutherford (E-nớt Rơ-dơ-pho) đã thí nghiệm bắn các hạt \(\alpha \) vào một lá vàng mỏng (Hình a). Trong thí nghiệm này, Rutherford sử dụng các lá vàng có độ dày chỉ khoảng \({10^{ - 6}}{\rm{\;m}}\). Các hạt \(\alpha \) có khối lượng bằng 7300 lần khối lượng hạt electron và mang điện tích +2e. Kết quả thí nghiệm thực tế cho thấy, sau khi được bắn vào lá vàng mỏng, hầu hết các hạt \(\alpha \) đi thẳng nhưng có một số hạt bị lệch so với hướng truyền ban đầu (bị tán xạ) với các góc lệch khác nhau. Trong đó, có những hạt \(\alpha \) bị lệch ở góc lớn hơn \({90^ \circ }\) (Hình b). Thí nghiệm này được gọi là thí nghiệm tán xạ hạt \(\alpha \). Từ đó, Rutherford rút ra kết luận nào sau đây?
Phần lớn không gian bên trong nguyên tử là đặc, toàn bộ điện tích âm trong nguyên tử chỉ tập trung lại một vùng có bán kính nhỏ nằm ở tâm của nguyên tử gọi là hạt nhân.
Phần lớn không gian bên trong nguyên tử là rỗng, toàn bộ điện tích dương trong nguyên tử chỉ tập trung lại một vùng có bán kính nhỏ nằm ở tâm của nguyên tử gọi là hạt nhân nguyên tử.
Phần lớn không gian bên trong nguyên tử là rỗng, toàn bộ điện tích âm trong nguyên tử chỉ tập trung lại một vùng có bán kính nhỏ nằm ở tâm của nguyên tử gọi là hạt nhân nguyên tử.
Phần lớn không gian bên trong nguyên từ là đặc, toàn bộ điện tích dương trong nguyên tử chỉ tập trung lại một vùng có bán kính nhỏ nằm ở tâm của nguyên tử gọi là hạt nhân nguyên tử.
Phương pháp:
Lý thuyết về thí nghiệm tán xạ alpha.
Cách giải:
Rutherford rút ra kết luận: Phần lớn không gian bên trong nguyên tử là rỗng, toàn bộ điện tích dương trong nguyên tử chỉ tập trung tại một vùng có bán kính rất nhỏ nằm ở tâm của nguyên tử, được gọi là hạt nhân của nguyên tử.
Một chiếc xe bán tải chạy trên đường cao tốc Bắc - Nam hướng đi từ Hà Nội đến Thành phố Hồ Chí Minh trong một ngày mùa hè. Xe đi vào sáng sớm với nhiệt độ ngoài trời là \({27^ \circ }{\rm{C}}\). Thể tích khí chứa trong mỗi lốp xe là 120 lít và áp suất trong các lốp xe là 240 kPa. Coi gần đúng nhiệt độ của không khí trong lốp xe bằng với nhiệt độ ngoài trời. Hằng số Boltzmann \(k = {1,38.10^{ - 23}}{\rm{\;J}}/{\rm{K}}\).
a) Khi xe chạy liên tục trong thời gian dài dưới trời nắng nóng có thể dẫn đến nguy cơ nổ lốp xe, gây ra tai nạn.
b) Đến giữa trưa xe chạy đến Cam Lộ nhiệt độ trên mặt đường do được khoảng \({45^ \circ }{\rm{C}}\). Biết rằng khí trong lốp không thoát ra ngoài và thể tích lốp không thay đổi. Độ thay đổi động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử do sự gia tăng nhiệt độ này bằng \({3,726.10^{ - 22}}J\).
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 đạt đến giá trị \({65^ \circ }{\rm{C}}\). Coi nhiệt độ khí trong lốp bằng nhiệt độ của lốp xe. Áp suất của khí trong lốp xe lúc này bằng \(557,8\,\,{\rm{kPa}}\).
d) Số mol khí trong mỗi lốp xe bằng \(11,55\,\,{\rm{mol}}\).
Phương pháp:
- Áp dụng các phương trình Clapeyron: \(pV = nRT\).
- Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí: \({{\rm{W}}_d} = \frac{3}{2}kT\)
Cách giải:
a) Khi xe chạy liên tục trong thời gian dài dưới trời nắng nóng thì nhiệt độ của khí trong lốp xe tăng, áp suất tăng dẫn đến nguy cơ nổ lốp xe, gây tai nạn.
\( \to \) a đúng.
b) Độ thay đổi động năng tịnh tiến trung bình của một phần tử do sự gia tăng nhiệt độ là:
\({\rm{\Delta }}{{\rm{W}}_d} = \frac{3}{2}k\left( {{T_2} - {T_1}} \right)\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}{{\rm{W}}_d} = \frac{3}{2}{.1,38.10^{ - 23}}.\left( {45 - 27} \right) = {3,726.10^{ - 22}}\left( {\rm{J}} \right)\)
\( \to \) b đúng.
c) Vì thể tích khí không đổi nên ta có:
\(\frac{p}{T} = \) const \( \Rightarrow \frac{{240}}{{27 + 273}} = \frac{{{p_c}}}{{65 + 273}} \Rightarrow {p_c} = 270,4\left( {{\rm{kPa}}} \right)\)
\( \to \) c sai.
d) Áp dụng phương trình Clapeyron: \(pV = nRT\)
\( \Rightarrow {240.10^3}{.120.10^{ - 3}} = n.8,31.\left( {27 + 273} \right)\)
\( \Rightarrow n \approx 11,55\left( {{\rm{mol}}} \right)\)
\( \to \) d đúng.
Một lượng khí nhận nhiệt lượng 250 kJ do được đun nóng đồng thời nhận công 500 kJ do bị nén.
a) Nội năng của khí trên đã bị thay đổi bằng cách truyền nhiệt
b) Theo quy ước: \({\rm{Q}} = - 250{\rm{\;kJ}}\) và \({\rm{A}} = 500{\rm{\;kJ}}\).
c) Nội năng của lượng khí tăng một lượng là là 750 kJ.
d) Nếu chỉ cung cấp nhiệt lượng 250 kJ cho lượng khí trên thì lượng khí này giãn ra và thực hiện công 100 kJ lên môi trường xung quanh thì nội năng của lượng khí tăng một lượng là 150 kJ.
Phương pháp:
- Lý thuyết về các cách làm thay đổi nội năng.
- Áp dụng định luật I nhiệt động lực học: \({\rm{\Delta }}U = A + Q\) và quy ước dấu.
Cách giải:
a) Khí thay đổi nội năng bằng cách thực hiện công và truyền nhiệt.
\( \to \) a sai.
b) Theo quy ước, khí nhận công \(A = 500\left( {kJ} \right) > 0\) và khí nhận nhiệt lượng \(Q = 250\left( {kJ} \right) > 0\)
\( \to \) b sai.
c) Áp dụng định luật I Nhiệt động lực học:
\({\rm{\Delta }}U = A + Q = 500 + 250 = 750\left( {kJ} \right) > 0\)
\( \to \) c đúng.
d) Nếu khí thực hiện công 100 kJ thì \(A = - 100\left( {{\rm{\;kJ}}} \right) < 0\)
Áp dụng định luật I Nhiệt động lực học:
\({\rm{\Delta }}U = A + Q = - 100 + 250 = 150\left( {kJ} \right) > 0\)
\( \to \) d đúng.
Một khung dây hình tròn điện tích \(S = 15{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^2}\) gồm \({\rm{N}} = 10\) vòng dây, đặt trong từ trường đều cảm ứng từ \(\vec B\) hợp với mặt phẳng khung dây một góc \({60^ \circ }\) như hình vẽ. Biết \({\rm{B}} = 0,4{\rm{\;T}}\), điện trở của khung dây là \({\rm{R}} = 0,2{\rm{\Omega }}\).
a) Góc tạo bởi véc tơ cảm ứng từ \(\vec B\) và véc tơ pháp tuyến \(\vec n\) của mặt phẳng khung dây là \({60^ \circ }\).
b) Từ thông gửi qua khung dây là \({5,196.10^{ - 4}}{\rm{\;Wb}}\).
c) Độ biến thiên của từ thông qua khung dây khi quay khung dây quanh đường kính MN một góc \({360^ \circ }\) là \({6.10^{ - 4}}{\rm{\;Wb}}\).
d) Cho từ trường tăng đều từ \(0,04{\rm{\;T}}\) đến \(0,1{\rm{\;T}}\) trong khoảng thời gian \({\rm{\Delta }}t = 0,05{\rm{\;s}}\) thì cường độ dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung có cường độ \(0,78{\rm{\;A}}\).
Phương pháp:
- Công thức tính từ thông: \({\rm{\Phi }} = NBS{\rm{cos}}\alpha \).
- Suất điện động cảm ứng có độ lớn: \({e_c} = N\left| {\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right| = N\left| {\frac{{{\rm{\Delta }}B.S.{\rm{cos}}\alpha }}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right|\)
Cách giải:
a) Ta có: \(\left( {\vec B,mp} \right) = {60^ \circ } \Rightarrow \left( {\vec B,\vec n} \right) = 90 - 60 = {30^ \circ }\)
\( \to \) a sai.
b) Từ thông gửi qua khung dây:
\({\rm{\Phi }} = NBS.\cos \alpha = {10.0,4.15.10^{ - 4}}.{\rm{cos}}30\)
\( \Rightarrow {\rm{\Phi }} \approx {5,196.10^{ - 3}}\left( {{\rm{Wb}}} \right)\)
\( \to \) b sai.
c) Khi khung dây quay quanh đường kính MN một góc \({360^ \circ }\) thì khung dây quay trở về vị trí ban đầu \( \Rightarrow {\rm{\Delta \Phi }} = 0\)
\( \to \)c sai.
d) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây:
\({e_c} = N\left| {\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right| = N\left| {\frac{{{\rm{\Delta }}B.S.{\rm{cos}}\alpha }}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right|\)
\( \Rightarrow {e_c} = 10.\left| {\frac{{\left( {0,1 - 0,04} \right){{.15.10}^{ - 4}}.{\rm{cos}}30}}{{0,05}}} \right| \approx 0,0156\left( {\rm{V}} \right)\)
Cường độ dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn:
\(i = \frac{{{e_c}}}{R} = \frac{{0,0156}}{{0,2}} = 0,78\left( A \right)\)
Xenon \(\;_{54}^{133}{\rm{Xe}}\) là đồng vị phóng xạ \({\beta ^ - }\)được sử dụng trong phương pháp nguyên tử đánh dấu của y học hạt nhân khi kiểm tra chức năng và chẩn đoán các bên về phổi. Chu kì bán rã của xenon \(\;_{54}^{133}{\rm{Xe}}\) là 5,24 ngày. Một mẫu khí chứa \(\;_{54}^{133}{\rm{Xe}}\) khi được sản xuất tại nhà máy có độ phóng xạ là \({4,25.10^9}{\rm{\;Bq}}\). Mẫu đó được vận chuyển về bệnh viện sử dụng cho bệnh nhân sau đó 3,0 ngày.
a) Hằng số phóng xạ của xenon \(\;_{54}^{133}{\rm{Xe}}\) là \(0,132{\rm{\;}}{{\rm{s}}^{ - 1}}\).
b) Sản phẩm phân rã của xenon \(\;_{54}^{133}{\rm{Xe}}\) là cesium \(\;_{55}^{133}{\rm{Cs}}\).
c) Khi bệnh nhân sử dụng, độ phóng xạ của mẫu khí là \({1,86.10^9}{\rm{\;Bq}}\).
d) Số nguyên từ \(\;_{54}^{133}{\rm{Xe}}\) có trong mẫu mới sản xuất là \({2,78.10^{15}}\) nguyên tử.
Phương pháp:
- Hằng số phóng xạ: \(\lambda = \frac{{{\rm{ln}}2}}{T}\), \(T\) tính theo đơn vị giây.
- Hằng số phóng xạ: \(H = {H_0}{2^{ - \frac{t}{T}}},{H_0} = \lambda {N_0}\).
- Viết phương trình phóng xạ bằng cách áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối.
Cách giải:
a) Hằng số phóng xạ: \(\lambda = \frac{{{\rm{ln}}2}}{T} = \frac{{{\rm{ln}}2}}{{5,24.24.60.60}} \approx {1,53.10^{ - 6}}{\rm{\;}}{{\rm{s}}^{ - 1}}\)
\( \to \) a sai.
b) Phương trình phóng xạ: \(\;_{54}^{133}{\rm{Xe}} \to \;_Z^AX + \;_{ - 1}^0\beta \)
Áp dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích ta xác định được:
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{133 = A}\\{54 = Z - 1}\end{array} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{A = 133}\\{Z = 55}\end{array} \Rightarrow \;_Z^AX = \;_{55}^{133}Cs} \right.} \right.\)
\( \to \) b đúng.
c) Khi bệnh nhân sử dụng, độ phóng xạ của mẫu chất là:
\(H = {H_0}{2^{ - \frac{t}{T}}} = {4,25.10^9}{.2^{ - \frac{3}{{5,24}}}} \approx {2,86.10^9}\left( {Bq} \right)\)
\( \to \) c sai.
d) Số nguyên tử \(\;_{54}^{133}{\rm{Xe}}\) có trong mẫu mới sản xuất là:
\({N_0} = \frac{{{H_0}}}{\lambda } = \frac{{{{4,25.10}^9}}}{{{{1,53.10}^{ - 6}}}} \approx {2,78.10^{15}}\)
\( \to {\rm{d}}\) đúng.
Để xác định lượng máu trong bệnh nhân, người ta tiêm vào máu một người một lượng nhỏ dung dịch chứa đồng vị phóng xạ của \(\;_{11}^{124}{\rm{Na}}\) (chu kỳ bán rã 15 giờ) có độ phóng xạ \(2,5\mu {\rm{Ci}}\). Sau 7,5 giờ người ta lấy ra \(1{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^3}\) máu người đó thì thấy nó có độ phóng xạ 508 phân rã/phút. Thể tích máu của người đó bằng bao nhiêu lít (Kết quả làm tròn đến 2 chữ số sau dấu phẩy thập phân).
Phương pháp:
Công thức tính độ phóng xạ: \(H = {H_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}}\)
Cách giải:
Gọi \(V\) là thể tích của máu trong người.
Ta có: \({H_0} = {2.10^{ - 6}}{.3,7.10^{10}} = 74000\left( {Bq} \right)\)
Sau 7,5h: \(H = \frac{{502}}{{60}}V \approx 8,37V\left( {Bq} \right)\)
Độ phóng xạ sau 7,5h là:
\(H = {H_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} = {H_0}{.2^{ - \frac{{7,5}}{{15}}}} \Rightarrow \frac{H}{{{H_0}}} = {2^{ - 2}}\)
\( \Rightarrow \frac{{8,37V}}{{74000}} = {2^{ - 2}} \Rightarrow V \approx 6251,6\left( {{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}} \right) \approx 6,25\left( l \right)\)
Một đoạn dây dẫn dài \(1,5{\rm{\;m}}\) mang dòng điện 10 A , đặt vuông góc trong một từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ \(1,5{\rm{\;T}}\) tác dụng lên đoạn dây bằng bao nhiêu Niutơn.
Phương pháp:
Công thức tính độ lớn lực từ: \(F = BI\ell {\rm{sin}}\alpha \).
Cách giải:
Độ lớn của lực từ:
\(F = BI\ell {\rm{sin}}\alpha = 1,5.10.1,5 = 22,5\left( N \right)\)
Một căn phòng hở có kích thước như hình vẽ. Ban đầu không khí trong phòng ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\); áp suất \({1,013.10^5}{\rm{\;Pa}}\)). Người ta tăng nhiệt độ không khí trong phòng lên tới \({20^ \circ }{\rm{C}}\). Cho biết khối lượng mol của không khí bằng \(29{\rm{\;g/mol}}\). Khối lượng không khí đã ra khỏi phòng khi được tăng nhiệt độ là bao nhiêu kg? (Kết quả làm tròn đến phần nguyên).
Phương pháp:
Áp dụng phương trình Clapeyron: \(pV = nRT = \frac{m}{M}RT\)
Cách giải:
Phương trình Clapeyron: \(pV = \frac{m}{M}RT \Rightarrow pV = \frac{{{\rm{\Delta }}m}}{M}.R.{\rm{\Delta }}T\)
Thay số vào ta được:
\( \Rightarrow {1,013.10^5}.4.5.8 = \frac{{{\rm{\Delta }}m}}{{29}}.8,31.\left( {20 - 0} \right)\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}m \approx {2828.10^3}\left( {\rm{g}} \right) = 2828\left( {{\rm{kg}}} \right)\)
Thảm họa nguyên tử Chernobyl xảy ra vào ngày 26/4/1986 khi nhà máy điện nguyên tử Chernobyl Pripyat, Ukraine (Thời điểm đó còn là một phần của Liên Xô) bị nổ. Đây được coi là một vụ tai nạn trầm trọng nhất trong lịch sử năng lượng hạt nhân. Hơn 100 người đã tử vong ngay sau khi xảy ra sự cố tan chảy, và sẽ có hàng nghìn người tử vong vì ung thư do bức xạ gây ra trong tương lai. Mặc dù tai nạn xảy ra do một loạt các sai lầm của con người, nhưng những nỗ lực dọn dẹp đã rất anh hùng. Phần lớn những người tử vong ngay lập tức là các lính cứu hỏa và nhân viên lò phản ứng. (Nguồn: Elena Filatova). Ước tính rằng thảm họa Chernobyl đã phát tán \(6,0\,\,{\rm{MCi}}\) của \(\;_{55}^{137}{\rm{Cs}}\) vào môi trường. Khối lượng của \(\;_{55}^{137}{\rm{Cs}}\) đã phát tán bằng bao nhiêu kilogam. Biết chu kì bán rã của Cs là 30,2 năm (một năm 365 ngày). (Kết quả làm tròn đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân).
Phương pháp:
- Áp dụng công thức của độ phóng xạ: \(H = \lambda N\)
- Khối lượng của hạt nhân: \(m = nM = \frac{N}{{{N_A}}}.M\)
Cách giải:
Số hạt nhân \(\;_{55}^{137}{\rm{Cs}}\) đã phát tán:
\({\rm{\Delta }}N = \frac{{{\rm{\Delta }}H}}{\lambda } = \frac{{{{6.10}^6}{{.3,7.10}^{10}}}}{{\frac{{{\rm{ln}}2}}{{30,2.365.24.60.60}}}} \approx {3,05.10^{26}}\)
Khối lượng của \(\;_{55}^{137}{\rm{Cs}}\) đã phát tán:
\(m = nM = \frac{{{\rm{\Delta }}N}}{{{N_A}}}M = \frac{{{{3,05.10}^{26}}}}{{{{6,02.10}^{23}}}}.137\)
\( \Rightarrow m \approx 69417\left( {\rm{g}} \right) \approx 69,4\left( {{\rm{kg}}} \right)\)
Một thiết bị chuyển đổi năng lượng nước (thường từ là dòng chảy, thác nước hoặc đập nước) thành năng lượng cơ học, sau đó sử dụng để phát điện. Thiết bị này thường được gọi là máy phát điện tuabin hoặc máy phát thủy điện. Hệ thống này là thành phần quan trọng trong các nhà máy thủy điện. Ở Việt Nam, nhiều nhà máy thủy điện lớn như Hòa Bình, Sơn La hay Trị An sử dụng nguyên lý này. Độ biến thiên nhiệt độ của nước bằng bao nhiêu Kenvin khi nước rơi từ độ cao như hình vẽ xuống và đập vào cánh tuabin làm quay máy phát điện, biết rằng \(50{\rm{\% }}\) thế năng của nước làm nóng nước lên. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là \(4190{\rm{\;J/kg}}{\rm{.K}}\). Cho biết gia tốc trọng trường \(10{\rm{\;m/}}{{\rm{s}}^2}\) (Kết quả làm tròn đến 2 chữ số sau dấu phẩy thập phân).
Phương pháp:
- Thế năng của vật ở độ cao h: \({W_t} = mgh\).
- Nhiệt lượng để làm nóng nước: \(Q = mc{\rm{\Delta }}t\).
Cách giải:
Thế năng của nước ở độ cao h(96 m): \({W_t} = mgh\)
\(50{\rm{\% }}\) thế năng của nước làm nóng nước lên, nên ta có:
\(50{\rm{\% \;}}{{\rm{W}}_t} = Q \Rightarrow 0,5.{\rm{mgh}} = mc{\rm{\Delta }}t\)
\( \Rightarrow 0,5.10.96 = 4190.{\rm{\Delta }}t \Rightarrow {\rm{\Delta }}t \approx 0,11\)
Một máy phát điện xoay chiều ba pha đang hoạt động ổn định. Suất điện động trong ba cuộn dây của phần ứng biến thiên theo phương trình:
\({e_1} = {E_0}{\rm{cos}}\left( {\omega t} \right);{e_2} = {E_0}{\rm{cos}}\left( {\omega t - \frac{{2\pi }}{3}} \right);{e_3} = {E_0}{\rm{cos}}\left( {\omega t + \frac{{2\pi }}{3}} \right)\). Ở thời điểm mà \({{\rm{e}}_1} = 30{\rm{\;V}}\) thì \(\left| {{e_2} - {e_3}} \right| = 30{\rm{\;V}}\). Giá trị cực đại của \({{\rm{e}}_1}\) bằng bao nhiêu vôn (Kết quả làm tròn đến 1 chữ số sau dấu phẩy).
Phương pháp:
- Sử dụng công thức lượng giác xác định hiệu: \(\left| {{e_2} - {e_3}} \right|\).
- Áp dụng tính chất: \({\rm{si}}{{\rm{n}}^2}\alpha + {\rm{co}}{{\rm{s}}^2}\alpha = 1\)
Cách giải:
Khi \(\left| {{e_2} - {e_3}} \right| = 30\left( V \right)\) ta có:
\(\left| {{E_0}\left[ {{\rm{cos}}\left( {\omega t - \frac{{2\pi }}{3}} \right) - {\rm{cos}}\left( {\omega t + \frac{{2\pi }}{3}} \right)} \right]} \right| = \left| {2{E_0}\sin \omega t.{\rm{sin}}\frac{{2\pi }}{3}} \right|\)
\( = \left| {\sqrt 3 {E_0}{\rm{sin}}\left( {\omega t} \right)} \right| = 30\left( V \right)\)
\( \Rightarrow \left| {{\rm{sin}}\left( {\omega t} \right)} \right| = \frac{{30}}{{\sqrt 3 {E_0}}}\)
Mà \({e_1} = {E_0}{\rm{cos}}\omega t = 30 \Rightarrow {\rm{cos}}\omega t = \frac{{30}}{{{E_0}}}\)
Lại có: \({\rm{si}}{{\rm{n}}^2}\left( {\omega t} \right) + {\rm{co}}{{\rm{s}}^2}\left( {\omega t} \right) = 1\)
\( \Rightarrow {\left( {\frac{{30}}{{\sqrt 3 {E_0}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{{30}}{{{E_0}}}} \right)^2} = 1\)
\( \Rightarrow {E_0} = 20\sqrt 3 \left( V \right) \approx 34,6\left( V \right)\)
