Đề thi thử Tốt nghiệp THPT Vật lý 2025-2026 Sở GD&ĐT Hà Tĩnh lần 1 mã đề 0301 có đáp án
28 câu hỏi
Trong hệ thống làm mát của động cơ đốt trong (như ô tô), người ta thường dùng nước làm chất lỏng tuần hoàn để hấp thụ nhiệt lượng từ thân máy, sau đó mang tới két tản nhiệt để tỏa ra môi trường. Đặc tính vật lí nào sau đây của nước đóng vai trò quan trọng nhất trong ứng dụng này?
Nhiệt dung riêng lớn.
Nhiệt độ hóa hơi lớn.
Khối lượng riêng nhỏ.
Độ nhớt thấp.
Đáp án đúng là A
Nước có nhiệt dung riêng lớn (\(c \approx 4200{\rm{\;J}}/\left( {{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\)) nên có thể hấp thụ một lượng nhiệt rất lớn từ động cơ mà nhiệt độ của nước không bị tăng lên quá cao, từ đó giúp làm mát động cơ một cách hiệu quả và an toàn.
Nội năng của một vật là
nhiệt lượng mà vật nhận được trong quá trình thực hiện công.
tổng động năng chuyển động nhiệt và thế năng tương tác giữa các phân tử cấu tạo nên vật.
năng lượng vật có được do chuyển động nhiệt hỗn loạn.
tổng động năng của vật khi vật chuyển động và thế năng của vật khi vật đặt trong trường lực.
Đáp án đúng là B
Theo định nghĩa, nội năng của một vật là tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử và thế năng tương tác giữa các phân tử cấu tạo nên vật.
Khi hai vật tiếp xúc nhau mà không có sự truyền nhiệt giữa chúng thì hai vật đó
có cùng nội năng.
có cùng nhiệt năng.
có cùng nhiệt độ.
có cùng khối lượng.
Đáp án đúng là C
Nhiệt chỉ tự truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Khi hai vật tiếp xúc nhau mà không xảy ra sự truyền nhiệt (tức là đã đạt trạng thái cân bằng nhiệt), điều kiện bắt buộc là chúng phải có cùng nhiệt độ.
Cần cung cấp một nhiệt lượng bao nhiêu để làm nóng chảy hoàn toàn 100 g nước đá ở \({0^{\rm{o}}}C\) ? Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là \(\lambda = 3,{34.10^5}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\).
\(33,4{\rm{\;J}}\).
33400 J .
3340 J.
334000 J .
Đáp án đúng là B
Đổi khối lượng: \(m = 100{\rm{\;g}} = 0,1{\rm{\;kg}}\).
Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn khối lượng nước đá trên ở nhiệt độ nóng chảy là: \(Q = \lambda m = 3,{34.10^5}.0,1 = 33400{\rm{\;J}}\)
Quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định trong đó thể tích được giữ không đổi gọi là quá trình
đẳng áp.
đẳng tích.
đoạn nhiệt.
đẳng nhiệt.
Đáp án đúng là B
Theo định lý thuyết cơ bản, quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định mà thể tích được giữ không đổi được gọi là quá trình đẳng tích.
Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi các hạt
proton, neutron và electron.
proton và neutron.
neutron và electron.
proton và electron.
Đáp án đúng là B
Hạt nhân nguyên tử nằm ở tâm nguyên tử, được cấu tạo bởi các hạt nucleon, bao gồm hạt proton (mang điện tích dương) và hạt neutron (không mang điện).
Hệ thức nào sau đây phù hợp với nguyên lý I nhiệt động lực học cho quá trình đẳng tích khi chất khí nhận nhiệt?
\({\rm{\Delta }}U = Q\) với \(Q < 0\).
\({\rm{\Delta }}U = Q\) với \(Q > 0\).
\({\rm{\Delta }}U = A\) với \(A > 0\).
\({\rm{\Delta }}U = Q + A\) với \(A < 0\).
Đáp án đúng là B
Trong quá trình đẳng tích, thể tích khối khí không đổi (\({\rm{\Delta }}V = 0\)) nên chất khí không thực hiện công và cũng không nhận công, tức là \(A = 0\).
Khi đó, hệ thức Nguyên lý I trở thành: \({\rm{\Delta }}U = Q\).
Vì chất khí nhận nhiệt lượng nên theo quy ước dấu, \(Q > 0\).
Vậy hệ thức phù hợp là \({\rm{\Delta }}U = Q\) với \(Q > 0\).
Trong tự nhiên, Sắt (Iron) là một trong những nguyên tố có hạt nhân bền vững nhất, tiêu biểu là đồng vị \(\;_{26}^{56}{\rm{Fe}}\). Biết khối lượng của hạt nhân sắt này là \({m_{{\rm{Fe}}}} = 55,9349{\rm{amu}}\); khối lượng của hạt proton là \({m_p} = 1,0073{\rm{amu}}\); khối lượng của hạt neutron là \({m_n} = 1,0087{\rm{amu}}\) và \(1{\rm{amu}} = 931,5{\rm{MeV}}/{{\rm{c}}^2}\).
Năng lượng liên kết của hạt nhân Sắt \(\;_{26}^{56}{\rm{Fe}}\) có giá trị xấp xỉ bằng
\(492,8{\rm{MeV}}\).
\(500,2{\rm{MeV}}\).
\(480,6{\rm{MeV}}\).
\(8,600{\rm{MeV}}\).
Đáp án đúng là C
Độ hụt khối của hạt nhân \(\;_{26}^{56}{\rm{Fe}}\) là:
\({\rm{\Delta }}m = 26.{m_p} + 30.{m_n} - {m_{{\rm{Fe}}}}\)
\({\rm{\Delta }}m = 26.1,0073 + 30.1,0087 - 55,9349 = 0,5159\left( {{\rm{amu}}} \right)\)
Năng lượng liên kết của hạt nhân Sắt là:
\({W_{lk}} = {\rm{\Delta }}m.{c^2} = 0,5159.931,5 \approx 480,6\left( {{\rm{MeV}}} \right)\)
Trong tự nhiên, Sắt (Iron) là một trong những nguyên tố có hạt nhân bền vững nhất, tiêu biểu là đồng vị \(\;_{26}^{56}{\rm{Fe}}\). Biết khối lượng của hạt nhân sắt này là \({m_{{\rm{Fe}}}} = 55,9349{\rm{amu}}\); khối lượng của hạt proton là \({m_p} = 1,0073{\rm{amu}}\); khối lượng của hạt neutron là \({m_n} = 1,0087{\rm{amu}}\) và \(1{\rm{amu}} = 931,5{\rm{MeV}}/{{\rm{c}}^2}\).
Số hạt neutron có trong một hạt nhân Sắt \(\;_{26}^{56}{\rm{Fe}}\) là
56.
30.
82.
26.
Đáp án đúng là B
Từ kí hiệu hạt nhân sắt \(\;_{26}^{56}{\rm{Fe}}\), ta xác định được:
Số khối \(A = 56\)
Số proton \(Z = 26\)
Số hạt neutron có trong hạt nhân là: \(N = A - Z = 56 - 26 = 30\).
Trong hệ tọa độ (\(p - V\)) đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa áp suất và thể tích của một lượng khí xác định khi nhiệt độ không đổi là
một nhánh của đường hyperbol.
đường thẳng đi qua gốc tọa độ.
đường thẳng song song với trục hoành.
đường thẳng song song với trục tung.
Đáp án đúng là A
Trong quá trình đẳng nhiệt (nhiệt độ không đổi), theo định luật Boyle, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích:
\(p.V = \) const hay \(p = \frac{{{\rm{\;const\;}}}}{V}\).
Đây là hàm số phân thức bậc nhất. Do đó, trên hệ tọa độ (\(p - V\)), đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt (mối liên hệ giữa \(p\) và \(V\) ) là một nhánh của đường hyperbol.
Từ trường sinh ra bởi dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài có các đường sức từ là những đường
xoắn ốc nhận dây dẫn làm trục của đường xoắn ốc đó.
tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn, tâm tại dây dẫn.
thẳng song song với dây dẫn.
cong elip bao quanh dây dẫn.
Đáp án đúng là B
Đường sức từ của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn, có tâm nằm trên dây dẫn.
Bình chữa cháy là một thiết bị an toàn phòng cháy, chữa cháy rất phổ biến. Trên phần đầu của bình thường có gắn một đồng hồ đo áp suất để người dùng kiểm tra tình trạng khí nén bên trong. Một bình chữa cháy dạng bột được đặt trong một kho chứa hàng. Ở điều kiện nhiệt độ phòng \({27^ \circ }{\rm{C}}\), kim đồng hồ đo áp suất chỉ giá trị 12 atm. Coi thể tích của bình là không đổi (bỏ qua sự giãn nở của vỏ bình kim loại) và khí nén bên trong tuân theo các định luật của khí lí tưởng. Nếu xảy ra sự cố hỏa hoạn làm nhiệt độ khí nén trong bình tăng lên đến \({127^ \circ }{\rm{C}}\), thì áp suất khí trong bình lúc này sẽ đạt giá trị là
16 atm.
\(56,4{\rm{\;atm}}\).
12 atm.
9 atm.
Đáp án đúng là A
Trạng thái 1: Nhiệt độ \({T_1} = 27 + 273 = 300{\rm{K}}\), áp suất \({p_1} = 12{\rm{\;atm}}\).
Trạng thái 2: Nhiệt độ \({T_2} = 127 + 273 = 400{\rm{K}}\), áp suất \({p_2} = \) ?
Vì thể tích bình không đổi, áp dụng định luật Charles ta có:
\(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {p_2} = {p_1}.\frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = 12.\frac{{400}}{{300}} = 16{\rm{\;atm}}\)
Đơn vị của cảm ứng từ là
tesla (T).
fara (F).
ampe (A).
weber (Wb).
Đáp án đúng là A
Trong hệ SI, đơn vị của cảm ứng từ (\(B\)) là tesla, kí hiệu là \(T\).
Từ thông \({\rm{\Phi }}\) qua một diện tích phẳng \(S\) đặt trong từ trường đều \(\vec B\) được xác định bằng công thức \({\rm{\Phi }} = BS{\rm{cos}}\alpha \). Đại lượng \(\alpha \) trong công thức này là góc hợp bởi
vectơ pháp tuyến \(\vec n\) và phương thẳng đứng.
vectơ cảm ứng từ \(\vec B\) và vectơ pháp tuyến \(\vec n\) của mặt phẳng chứa diện tích \(S\).
vectơ cảm ứng từ \(\vec B\) và mặt phẳng chứa diện tích \(S\).
chiều dòng điện cảm ứng và mặt phẳng diện tích \(S\).
Đáp án đúng là B
Theo định nghĩa từ thông \({\rm{\Phi }} = BS{\rm{cos}}\alpha \), góc \(\alpha \) là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến \(\vec n\) của mặt phẳng diện tích \(S\) và vectơ cảm ứng từ \(\vec B\).
Củ sạc điện thoại là thiết bị quen thuộc giúp chuyển đổi dòng điện xoay chiều từ mạng điện dân dụng \(\left( {220{\rm{\;V}}} \right)\) thành dòng điện một chiều có điện áp thấp (thường là 5 V) để sạc pin. Bộ phận máy biến áp nhỏ nằm bên trong củ sạc này đóng vai trò chính là
thiết bị chỉnh lưu, trực tiếp biến đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) để nạp vào pin.
thiết bị ổn định tần số của dòng điện xoay chiều, đảm bảo an toàn cho pin điện thoại không bị chai hay phồng.
máy tăng áp để tăng cường độ dòng điện lên mức đủ lớn nhằm đáp ứng công nghệ sạc nhanh cho pin điện thoại.
máy hạ áp để giảm điện áp xoay chiều từ 220 V xuống mức điện áp xoay chiều thấp hơn trước khi đi qua mạch chỉnh lưu.
Đáp án đúng là D
Máy biến áp chỉ có tác dụng thay đổi (tăng hoặc giảm) điện áp của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số, và không thể chuyển đổi trực tiếp AC thành DC. Để chuyển điện 220V thành mức điện áp thấp, người ta dùng máy biến áp hạ áp. Sau đó, mạch chỉnh lưu mới làm nhiệm vụ biến đổi dòng xoay chiều điện áp thấp thành dòng một chiều.
Do đó, máy biến áp trong củ sạc đóng vai trò máy hạ áp để giảm điện áp trước khi qua mạch chỉnh lưu.
Hai dây dẫn thẳng dài song song mang dòng điện cùng chiều, khi đặt gần nhau thì
không tương tác.
hút nhau.
vừa hút vừa đẩy.
đẩy nhau.
Đáp án đúng là B
Hai dòng điện thẳng dài song song chạy cùng chiều thì sẽ hút nhau (chạy ngược chiều thì đẩy nhau).
Một đoạn dây dẫn thẳng dài \(l\) có dòng điện \(I\) chạy qua, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ \(B\). Góc hợp bởi dây dẫn và đường sức từ là \(\alpha \). Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn là
\(F = BIl{\rm{tan}}\alpha \).
\(F = BIl{\rm{cos}}\alpha \).
\(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \).
\(F = BIl{\rm{cot}}\alpha \).
Đáp án đúng là C
Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện đặt trong từ trường đều được xác định bằng công thức định luật Ampe: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \).
Để xác định chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều, người ta thường dùng quy tắc
bàn tay trái.
vặn nút chai.
bàn tay phải.
nắm bàn tay phải.
Đáp án đúng là A
Để xác định chiều của lực từ (lực Ampe) tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện, người ta sử dụng quy tắc bàn tay trái.
Một chiếc lốp xe ô tô được bơm căng không khí ở nhiệt độ \({27^ \circ }C\). Áp kế đo áp suất không khí trong lốp lúc này chỉ \(2,1{\rm{\;atm}}\). Biết thể tích phần không khí bên trong lốp xe là 30 lít và coi như không đổi trong quá trình sử dụng. Giả thiết không khí là khí lí tưởng. Biết \(R = 8,31{\rm{\;J}}/\left( {{\rm{mol}}.{\rm{K}}} \right)\), \(1{\rm{\;atm}} = 1,{013.10^5}{\rm{\;Pa}}\).
Số mol không khí có trong lốp xe xấp xỉ 2,56 mol.
Khi xe chạy trên đường dài, nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên làm cho động năng chuyển động nhiệt trung bình của các phân tử khí tăng, dẫn đến áp suất khí trong lốp tăng.
Nếu nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên đến \({57^ \circ }{\rm{C}}\) thì áp suất khí trong lốp đạt \(2,5{\rm{\;atm}}\).
Để giữ cho áp suất trong lốp ở \({57^ \circ }{\rm{C}}\) vẫn bằng \(2,1{\rm{\;atm}}\) như ban đầu, người lái xe cần xả bớt một lượng khí chiếm khoảng \(9,1{\rm{\% }}\) lượng khí ban đầu trong lốp.
a, Trạng thái ban đầu của khí trong lốp: \({p_1} = 2,1{\rm{\;atm}} = 2,1.1,{013.10^5}{\rm{\;Pa}} = 212730{\rm{\;Pa}}\); \(V = 30\) lít \( = {30.10^{ - 3}}{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}\); \({T_1} = 27 + 273 = 300{\rm{\;K}}\).
Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng \({p_1}V = nR{T_1}\), ta có số mol khí:
\(n = \frac{{{p_1}V}}{{R{T_1}}} = \frac{{{{212730.30.10}^{ - 3}}}}{{8,31 \cdot 300}} \approx 2,56\left( {{\rm{mol}}} \right)\)
⇒ Nhận định Đúng.
b, Theo thuyết động học phân tử, nhiệt độ tỉ lệ thuận với động năng tịnh tiến trung bình của phân tử. Khi nhiệt độ tăng, các phân tử khí chuyển động nhiệt nhanh hơn, động năng trung bình tăng, chúng va chạm vào thành lốp mạnh hơn và với tần suất dày đặc hơn, làm cho áp suất khí trong lốp tăng lên.
⇒ Nhận định Đúng.
c, Quá trình làm nóng lốp xe khi thể tích không đổi là quá trình đẳng tích.
Nhiệt độ lúc sau \({T_2} = 57 + 273 = 330{\rm{K}}\).
Áp dụng định luật Charles:
\(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {p_2} = {p_1}.\frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = 2,1.\frac{{330}}{{300}} = 2,31\left( {{\rm{atm}}} \right)\)
⇒ Nhận định Sai.
d, Để áp suất ở \({57^ \circ }{\rm{C\;}}\left( {{T_2} = 330{\rm{K}}} \right)\) vẫn là \({p_1} = 2,1\) atm với thể tích \(V\) không đổi, gọi số mol khí lúc này là n'
Ta có phương trình trạng thái mới: \({p_1}V = n'R{T_2} \Rightarrow n' = \frac{{{p_1}V}}{{R{T_2}}}\).
\( \Rightarrow \frac{{n'}}{n} = \frac{{{T_1}}}{{{T_2}}} = \frac{{300}}{{330}} = \frac{{10}}{{11}}\).
Lượng khí cần xả bớt là:
\({\rm{\Delta }}n = n - n' = n - \frac{{10}}{{11}}n = \frac{1}{{11}}n \approx 0,0909n\)
Tức là lượng khí cần xả chiếm khoảng \(9,09{\rm{\% }} \approx 9,1{\rm{\% }}\) lượng khí ban đầu.
⇒ Nhận định Đúng.
Một nhóm học sinh nghiên cứu sự truyền nhiệt ra môi trường qua thành bình chứa nước nóng. Nhóm học sinh này đưa ra giả thuyết: "Công suất truyền nhiệt lượng qua thành bình tỉ lệ nghịch với độ dày của thành bình". Biết rằng, với một bình có độ dày thành bình xác định, công suất truyền nhiệt ra môi trường tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trong và mặt ngoài của thành bình. Để kiểm tra giả thuyết của mình, nhóm học sinh đã sử dụng một dây điện trở được cấp điện từ một nguồn có công suất nhỏ và không đổi. Lần lượt sử dụng dây điện trở đó để nung nóng nước trong các bình \({B_1},{B_2},{B_3},{B_4}\) có cùng kích thước, cùng chất liệu nhưng có độ dày thành bình \(d\) khác nhau. Thí nghiệm được tiến hành trong phòng có nhiệt độ môi trường luôn được giữ ở \({t_0} = 20,{0^{\rm{o}}}{\rm{C}}.\) Trong mỗi lần thí nghiệm, học sinh chờ cho nước trong bình đạt đến nhiệt độ lớn nhất \({t_{max}}\) thì ghi lại số liệu.
Khi nhiệt độ nước trong bình đạt giá trị lớn nhất \({t_{max}}\), công suất tỏa nhiệt của dây điện trở bằng với công suất truyền nhiệt từ nước trong bình ra môi trường.
Trong thí nghiệm với bình \({B_2}\), độ chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trong và mặt ngoài của thành bình (khi nước đạt \({t_{{\rm{max}}}}\)) là \(50,{4^ \circ }{\rm{C}}.\)
Từ bảng số liệu thu được, có thể kết luận rằng giả thuyết ban đầu của nhóm học sinh đưa ra là đúng.
Nếu tiến hành thí nghiệm tương tự với một bình \({B_5}\) có cùng chất liệu, cùng kích thước nhưng độ dày thành bình là \(5,0{\rm{\;mm}}\) ở trong một căn phòng khác có nhiệt độ môi trường là \(25,{0^ \circ }{\rm{C}}\), thì nhiệt độ lớn nhất của nước trong bình dự kiến sẽ đạt được xấp xỉ \(57,{5^ \circ }{\rm{C}}\) (kết quả sai lệch không quá \(0,{5^ \circ }{\rm{C}}\) được xem là đúng).
a, Khi hệ thống nung nóng nước liên tục mà nhiệt độ đạt đến mức cực đại \({t_{{\rm{max\;}}}}\) và không tăng thêm, nghĩa là hệ đã đạt trạng thái cân bằng động (cân bằng nhiệt năng). Lúc này, lượng nhiệt mà nguồn cấp vào trong một đơn vị thời gian (công suất tỏa nhiệt của dây điện trở) phải bị triệt tiêu hoàn toàn bởi lượng nhiệt thất thoát ra ngoài trong cùng khoảng thời gian đó (công suất truyền nhiệt ra môi trường).
⇒ Nhận định Đúng.
b, Trong thí nghiệm với bình \({B_2}\), bảng số liệu cho thấy nhiệt độ lớn nhất bên trong là \({t_{{\rm{max}}}} = 50,{4^ \circ }{\rm{C}}.\) Do nhiệt độ môi trường bên ngoài là \({t_0} = 20,{0^ \circ }{\rm{C}}\), nên độ chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trong và mặt ngoài là: \({\rm{\Delta }}t = {t_{{\rm{max\;}}}} - {t_0} = 50,4 - 20,0 = 30,{4^{\rm{o}}}{\rm{C}}.\)
⇒ Nhận định Sai.
\({\bf{c}}\), Nguồn điện có công suất không đổi nên công suất truyền nhiệt \(\mathcal{P}\) ra môi trường ở các bình (khi đạt \({t_{{\rm{max}}}}\)) là bằng nhau: \(\mathcal{P} = \) const.
Đề bài cho biết \(\mathcal{P}\) tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ \({\rm{\Delta }}t\).
Ta lập tỉ số \(\frac{{{\rm{\Delta }}t}}{d}\) (với \({\rm{\Delta }}t = {t_{{\rm{max\;}}}} - 20\)) cho các bình:
\({B_1}:\frac{{34,8 - 20,0}}{{2,0}} = 7,{4^0}{\rm{C}}/{\rm{mm}}\)
\({B_2}:\frac{{50,4 - 20,0}}{{4,0}} = 7,{6^0}{\rm{C}}/{\rm{mm}}\)
\({B_3}:\frac{{65,2 - 20,0}}{{6,0}} \approx 7,{53^0}{\rm{C}}/{\rm{mm}}\)
\({B_4}:\frac{{79,6 - 20,0}}{{8,0}} = 7,{45^0}{\rm{C}}/{\rm{mm}}\)
Nhận thấy tỉ số này xấp xỉ bằng một hằng số (trung bình \( \approx 7,{5^0}{\rm{C}}/{\rm{mm}}\)). Điều này cho thấy \({\rm{\Delta }}t\) tỉ lệ thuận với \(d\).
Vì \(\mathcal{P} \propto {\rm{\Delta }}t\) mà \({\rm{\Delta }}t \propto d\), nên để \(\mathcal{P}\) giữ nguyên không đổi thì khả năng truyền nhiệt của thành bình phải tỉ lệ nghịch với \(d\). Do đó, giả thuyết "công suất truyền nhiệt lượng tỉ lệ nghịch với độ dày" là đúng.
⇒ Nhận định Đúng.
d, Ta có \(\frac{{{\rm{\Delta }}t}}{d} \approx 7,{5^ \circ }{\rm{C}}/{\rm{mm}}\).
Đối với bình \({B_5}\) có \(d = 5,0{\rm{\;mm}}\), độ chênh lệch nhiệt độ khi đạt cân bằng sẽ là:
\({\rm{\Delta }}t' = 7,5.5 = 37,{5^ \circ }{\rm{C}}\)
Lúc này nhiệt độ môi trường là \({t_{0'}} = 25,{0^ \circ }{\rm{C}}\), do đó nhiệt độ lớn nhất dự kiến đạt được của nước trong bình \({B_5}\) là:
\({t_{{\rm{max\;}}}} = {t_{0'}} + {\rm{\Delta }}t' = 25,0 + 37,5 = 62,{5^ \circ }{\rm{C}}\)
Giá trị \(57,{5^ \circ }{\rm{C}}\) bị sai lệch quá \(0,{5^ \circ }{\rm{C}} \Rightarrow \) Nhận định Sai.
Bếp từ (hay bếp điện từ) là một thiết bị gia dụng hiện đại, ứng dụng trực tiếp hiện tượng cảm ứng điện từ để đun nấu. Cấu tạo cơ bản của bếp gồm một cuộn dây dẫn (thường bằng đồng) đặt dưới một tấm kính cách điện, cách nhiệt. Khi bếp hoạt động, một dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua cuộn dây này.
Dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn dây dưới mặt kính sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian ở khu vực phía trên mặt bếp.
Nhiệt lượng làm chín thức ăn được truyền trực tiếp từ cuộn dây, xuyên qua mặt kính và đi vào đáy nồi.
Từ trường biến thiên xuyên qua đáy nồi sinh ra các dòng điện cảm ứng (dòng điện Foucault) khép kín trong khối kim loại ở đáy nồi, làm đáy nồi tự nóng lên.
Bếp từ có thể đun nóng hiệu quả mọi loại nồi có đáy phẳng (như nồi thủy tinh, nồi đất sét) do từ thông luôn có thể xuyên qua các mặt phẳng này.
Ý a) Đúng. Bếp từ hoạt động bằng cách cho dòng điện xoay chiều tần số cao chạy qua cuộn dây đồng, từ đó sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian ở khu vực mặt bếp.
Ý b) Sai. Nhiệt lượng không được truyền bằng cách dẫn nhiệt từ cuộn dây qua mặt kính lên nồi. Thực tế, nhiệt được sinh ra trực tiếp ngay tại phần đáy nồi (bằng kim loại) do dòng điện Foucault. Mặt kính của bếp từ chỉ nóng lên là do nhiệt truyền ngược lại từ đáy nồi xuống.
Ý c) Đúng. Đây chính là nguyên lí cốt lõi của bếp từ. Từ trường biến thiên sinh ra dòng điện Foucault bên trong đáy nồi bằng kim loại, dòng điện này tỏa nhiệt rất mạnh làm nóng nồi.
Ý d) Sai. Bếp từ chỉ đun nóng được các loại nồi có đáy làm bằng vật liệu dẫn điện tốt và có từ tính (như sắt, thép, inox...). Nồi thủy tinh hay nồi đất sét là các vật liệu cách điện (điện môi), không thể sinh ra dòng điện Foucault bên trong nên không thể tự nóng lên được.
Để tìm hiểu mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ của một khối lượng khí xác định khi thể tích không đổi, một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm như sau: Gắn chặt một cảm biến áp suất vào miệng một bình cầu thủy tinh kín có dung tích \({V_0}\) thông qua một ống nhựa nhỏ. Nhúng chìm phần bình cầu vào một chậu nước, để phần ống nhựa và cảm biến ở ngoài không khí. Sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ của nước (coi nhiệt độ của khí trong bình cầu bằng nhiệt độ của nước). Tiến hành đun nóng từ từ chậu nước, đợi hệ cân bằng sau mỗi lần đun và ghi lại các giá trị áp suất \(p\) tương ứng với nhiệt độ \(t\left( {{\;^ \circ }C} \right)\).
Trong tiến trình thí nghiệm này, nhiệt độ của nước là biến độc lập và áp suất của khối khí là biến phụ thuộc.
Từ đồ thị thực nghiệm biểu diễn sự phụ thuộc của \(p\) theo \(t\left( {{\;^ \circ }C} \right)\), nhóm học sinh có thể rút ra kết luận: Áp suất của lượng khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ bách phân (Celsius) của nó.
Trong thực tế, do phần ống nhựa nằm ngoài chậu nước luôn giữ ở nhiệt độ phòng (không được đun nóng), sai số hệ thống này sẽ làm cho giá trị áp suất đo được ở các nhiệt độ cao luôn lớn hơn so với giá trị lí thuyết (nếu coi toàn bộ lượng khí đều được đun nóng).
Giả sử ban đầu hệ ở \({27^ \circ }C\), áp suất đo được là \(1,00 \times {10^5}{\rm{\;Pa}}\). Khi đun nước đến \({87^ \circ }C\) (coi toàn bộ lượng khí được đun nóng đều và bỏ qua qua thể tích ống nhựa), cảm biến chỉ đo được áp suất là \(1,15 \times {10^5}{\rm{\;Pa}}\). Bỏ qua sự rò rỉ khí, nhóm học sinh suy luận nguyên nhân sự sai lệch này là do bình thủy tinh đã giãn nở nhiệt. Dựa vào số liệu thực nghiệm này, thể tích của bình thủy tinh ở \({87^ \circ }C\) đã tăng xấp xỉ \(4,35{\rm{\% }}\) so với ban đầu.
Ý a) Đúng. Người làm thí nghiệm chủ động thay đổi nhiệt độ bằng cách đun nóng (đây là biến độc lập) để quan sát sự thay đổi tương ứng của áp suất (đây là biến phụ thuộc).
Ý b) Sai. Áp suất của khối khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối \(T\) (đơn vị Kelvin), chứ không tỉ lệ thuận với nhiệt độ bách phân \(t\left( {{\;^ \circ }C} \right)\). Đồ thị biểu diễn \(p\) theo \(t\left( {{\;^ \circ }C} \right)\) là một đường thẳng bậc nhất nhưng không đi qua gốc tọa độ.
Ý c) Sai. Giả sử bình có thể tích \({V_1}\) ở nhiệt độ cao \(T\), phần ống nhựa có thể tích \({V_2}\) ở nhiệt độ phòng \({T_0}\) (\({T_0} < T\)).
Áp suất thực tế đo được là \({p_{do}}\), ta có lượng khí bảo toàn: \(n = \frac{{{p_{do}}{V_1}}}{{RT}} + \frac{{{p_{do}}{V_2}}}{{R{T_0}}} = \frac{{{p_{do}}}}{R}\left( {\frac{{{V_1}}}{T} + \frac{{{V_2}}}{{{T_0}}}} \right)\).
Nếu toàn bộ khí được đun nóng đến nhiệt độ \(T\), áp suất lí thuyết là \({p_{lt}}\), ta có:
\(n = \frac{{{p_{lt}}\left( {{V_1} + {V_2}} \right)}}{{RT}} = \frac{{{p_{lt}}}}{R}\left( {\frac{{{V_1}}}{T} + \frac{{{V_2}}}{T}} \right)\)
Vì \({T_0} < T\) nên \(\frac{{{V_2}}}{{{T_0}}} > \frac{{{V_2}}}{T}\). Từ đó suy ra cụm \(\left( {\frac{{{V_1}}}{T} + \frac{{{V_2}}}{{{T_0}}}} \right) > \left( {\frac{{{V_1}}}{T} + \frac{{{V_2}}}{T}} \right)\). Do lượng khí \(n\) không đổi, suy ra \({p_{do}} < {p_{lt}}\). Vậy giá trị đo được phải nhỏ hơn giá trị lí thuyết.
Ý d) Đúng.
Trạng thái 1: \({T_1} = 27 + 273 = 300{\rm{K}};{p_1} = 1,00 \times {10^5}{\rm{\;Pa}}\); thể tích \({V_1}\).
Trạng thái 2: \({T_2} = 87 + 273 = 360{\rm{K}};{p_2} = 1,15 \times {10^5}{\rm{\;Pa}}\); thể tích \({V_2}\).
Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng vì khối lượng lượng khí không đổi:
\(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {V_2} = {V_1}.\frac{{{p_1}{T_2}}}{{{p_2}{T_1}}}\)
Thay số:
\({V_2} = {V_1}.\frac{{1,00 \times {{10}^5}.360}}{{1,15 \times {{10}^5}.300}} = {V_1}.\frac{{360}}{{345}} = \frac{{24}}{{23}}{V_1} \approx 1,04348{V_1}\)
Độ tăng phần trăm của thể tích bình là:
\(\frac{{{\rm{\Delta }}V}}{{{V_1}}} \times 100{\rm{\% }} = \frac{{{V_2} - {V_1}}}{{{V_1}}} \times 100{\rm{\% }} = \left( {\frac{{24}}{{23}} - 1} \right) \times 100{\rm{\% }} \approx 4,35{\rm{\% }}\)
Dùng thông tin sau cho hai câu 23, 24: Một gia đình sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời loại ống chân không để cung cấp nước sinh hoạt. Diện tích bề mặt thu bức xạ ánh sáng mặt trời của máy là \(6{\rm{\;}}{{\rm{m}}^2}\). Năng lượng bức xạ mặt trời chiếu vào bề mặt thu có công suất trên mỗi mét vuông là 1000 W. Biết hiệu suất chuyển hóa năng lượng mặt trời thành nhiệt năng làm nóng nước của hệ thống là \(70{\rm{\% }}\). Cho nhiệt dung riêng của nước là \(c = 4200{\rm{\;J}}/\left( {{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\) và sự hao phí nhiệt ra môi trường qua hệ thống ống dẫn là không đáng kể.
Công suất nhiệt có ích mà máy nước nóng cung cấp để đun nóng nước là bao nhiêu Watt (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?
Tổng công suất bức xạ mặt trời chiếu vào bề mặt của máy nước nóng là:
\({P_{tp}} = {P_0}.S = 1000.6 = 6000\left( {\rm{W}} \right)\)
Công suất nhiệt có ích mà máy nước nóng cung cấp để đun nóng nước là:
\({P_{ci}} = {P_{tp}}.H = 6000.0,7 = 4200\left( {\rm{W}} \right)\)
Đáp án: 4200
Nguồn nước lạnh cấp vào máy có nhiệt độ là \({20^ \circ }{\rm{C}}.\) Để nước nóng đi ra khỏi máy liên tục đạt nhiệt độ \({50^ \circ }{\rm{C}}\) thì lưu lượng nước chảy qua máy phải bằng bao nhiêu kg/phút (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?
Gọi \({L_s}\) là khối lượng nước chảy qua máy trong \(1{\rm{\;s}}\left( {{\rm{kg}}/{\rm{s}}} \right)\). Trong thời gian \(t = 1{\rm{s}}\), khối lượng nước được đun nóng là \(m = {L_s}\left( {{\rm{kg}}} \right)\).
Nhiệt lượng cần cung cấp để khối lượng nước này tăng từ \({t_1} = {20^ \circ }{\rm{C}}\) lên \({t_2} = {50^ \circ }{\rm{C}}\) là:
\(Q = m.c.\left( {{t_2} - {t_1}} \right) = {L_s}.4200.\left( {50 - 20} \right) = 126000.{L_s}\left( {\rm{J}} \right)\)
Vì công suất nhiệt có ích bằng nhiệt lượng cung cấp cho nước trong 1 giây nên:
\({P_{ci}} = \frac{Q}{t} \Rightarrow 4200 = \frac{{126000.{L_s}}}{1} \Rightarrow {L_s} = \frac{{4200}}{{126000}} = \frac{1}{{30}}\left( {{\rm{kg}}/{\rm{s}}} \right)\)
Đổi lưu lượng này sang đơn vị kg/phút:
\({L_{{\rm{phut\;}}}} = {L_s}.60 = \frac{1}{{30}} \cdot 60 = 2\) (kg/phút)
Đáp án: 2
Trong các lò phản ứng hạt nhân, bơm điện từ được sử dụng để bơm kim loại lỏng (như natri lỏng) làm chất làm mát. Không giống như bơm cơ học truyền thống, bơm điện từ không có bộ phận chuyển động mài mòn mà sử dụng trực tiếp lực từ để đẩy dòng kim loại lỏng.
Một máy bơm điện từ có đoạn ống dẫn kim loại lỏng với tiết diện thẳng là một hình chữ nhật. Từ trường đều có cảm ứng từ \(B = 0,5{\rm{\;T}}\) xuyên qua và vuông góc với hai mặt bên của ống, khoảng cách giữa hai mặt bên này là \(a = 2,0{\rm{\;cm}}\). Một dòng điện không đổi có cường độ \(I = 200{\rm{\;A}}\) được cung cấp đi qua khối kim loại lỏng giữa mặt trên và mặt dưới của ống, khoảng cách giữa hai này là \(b = 5,0{\rm{\;cm}}\) (hướng của dòng điện vuông góc với hướng của từ trường và vuông góc với chiều dòng chảy). Biết bơm điện từ này hoạt động và duy trì một lưu lượng dòng chảy kim loại lỏng là \(Q = 1,7\) lít/s. Bỏ qua các hao phí do điện trở và ma sát thành ống. Công suất cơ học cực đại mà lực từ của bơm đã truyền cho dòng kim loại lỏng là bao nhiêu W (làm tròn kết quả đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Tiết diện thẳng của ống dẫn hình chữ nhật có diện tích là:
\(S = {2.10^{ - 2}}{.5.10^{ - 2}} = 0,001{m^2}\)
Vận tốc dòng chảy của khối kim loại lỏng dọc theo ống là:
\(v = \frac{Q}{S} = \frac{{1,{{7.10}^{ - 3}}}}{{0,001}} = 1,7\left( {{\rm{m}}/{\rm{s}}} \right)\)
Dòng điện \(I\) được cung cấp đi qua khối kim loại lỏng từ mặt trên xuống mặt dưới (hoặc ngược lại). Do đó, chiều dài đoạn dẫn điện (chiều dài dòng điện trong chất lỏng) vuông góc với từ trường chính là khoảng cách giữa hai mặt này: \(\ell = b = 5,0{\rm{\;cm}} = 0,05{\rm{\;m}}\).
Độ lớn lực từ tác dụng lên dòng chảy kim loại lỏng đẩy nó đi dọc theo ống là:
\(F = I.\ell .B = I.b.B = 200.0,05.0,5 = 5\left( {\rm{N}} \right)\)
Công suất cơ học cực đại mà lực từ của bơm đã truyền cho dòng kim loại lỏng là:
\(P = F.v = 5.1,7 = 8,5\left( {\rm{W}} \right)\)
Đáp án: 8,5
Cho hạt nhân Heli (\(\;_2^4{\rm{He}}\)) có khối lượng \(4,0015{\rm{amu}}\). Biết khối lượng của proton là \(1,0073{\rm{amu}}\) và khối lượng của neutron là \(1,0087{\rm{amu}};\) 1amu \( = 931,5{\rm{MeV}}/{{\rm{c}}^2}\). Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Heli là bao nhiêu MeV/nucleon (làm tròn kết quả đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Hạt nhân Heli \(\left( {\;_2^4{\rm{He}}} \right)\) có \(A = 4\) nucleon, gồm \(Z = 2\) proton và \(N = A - Z = 2\) neutron.
Độ hụt khối của hạt nhân Heli là:
\({\rm{\Delta }}m = 2.{m_p} + 2.{m_n} - {m_{{\rm{He}}}}\)
\({\rm{\Delta }}m = 2.1,0073 + 2.1,0087 - 4,0015 = 0,0305\left( {{\rm{amu}}} \right)\)
Năng lượng liên kết của hạt nhân Heli là:
\({W_{lk}} = {\rm{\Delta }}m.{c^2} = 0,0305.931,5 = 28,41075\left( {{\rm{MeV}}} \right)\)
Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Heli là:
\(\varepsilon = \frac{{{W_{lk}}}}{A} = \frac{{28,41075}}{4} \approx 7,1027\left( {{\rm{MeV}}/{\rm{\;nucleon\;}}} \right)\)
Đề bài yêu cầu làm tròn kết quả đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân, ta được 7,1
Đáp án: 7,1
Dùng thông tin sau cho câu 27 và câu 28: Một hệ thống máy nén khí công nghiệp sử dụng xilanh để hút không khí từ ngoài môi trường và nén vào một bình chứa cố định có thể tích \({V_b} = 50\) lít . Không khí bên ngoài khí quyển luôn ở điều kiện áp suất \({p_0} = 1{\rm{\;atm}}\) và nhiệt độ \({t_0} = {27^0}{\rm{C}}.\) Mỗi chu trình hoạt động, máy nén hút đúng 1 lít không khí từ khí quyển để nén đẩy hoàn toàn vào bình chứa. Bình chứa ban đầu đã có sẵn không khí ở điều kiện 1 atm và \({27^ \circ }{\rm{C}}.\) Coi không khí hoạt động như khí lí tưởng.
Ở chế độ bảo dưỡng, máy nén hoạt động rất chậm nên nhiệt độ khí trong bình chứa được hệ thống tản nhiệt giữ không đổi bằng đúng nhiệt độ khí quyển (\({27^ \circ }{\rm{C}}\)). Sau khi máy nén thực hiện trọn vẹn 75 chu trình nén, áp suất khí trong bình chứa lúc này đạt mức bao nhiêu atm (làm tròn kết quả đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Tổng lượng khí có trong bình lúc sau tương đương với một lượng khí ở điều kiện ban đầu (áp suất \({p_0} = 1atm\) , nhiệt độ \({t_0} = {27^ \circ }{\rm{C}}\)) có thể tích là:
\({V_{{\rm{tong\;}}}} = {V_b} + N.{v_0}\)
Trong đó: \({V_b} = 50\) lít là thể tích khí có sẵn trong bình, \(N = 75\) là số chu trình nén, \({v_0} = 1\) (lít) là thể tích khí hút vào mỗi chu trình.
\({V_{{\rm{tong\;}}}} = 50 + 75.1 = 125\) (lít)
Toàn bộ lượng khí \({V_{{\rm{tong\;}}}}\) này (đang ở áp suất \({p_0} = 1{\rm{\;atm}}\)) được nén đẳng nhiệt (do nhiệt độ giữ không đổi ở \(\left. {{{27}^ \circ }{\rm{C}}} \right)\) vào bình có thể tích cố định \({V_b} = 50\) lít.
Áp dụng định luật Boyle:
\({p_0}.{V_{{\rm{tong\;}}}} = p.{V_b} \Rightarrow 1.125 = p.50\)
\( \Rightarrow p = \frac{{125}}{{50}} = 2,5\left( {{\rm{atm}}} \right)\)
Đáp án: 2,5
Trong một tình huống sản xuất thực tế, máy nén bơm liên tục ở công suất cao vào bình chứa (vẫn đang chứa khí ban đầu ở \(1{\rm{\;atm}},{27^ \circ }{\rm{C}}\)). Việc nén nhanh khiến khối khí trong bình không kịp tản nhiệt, làm nhiệt độ toàn bộ không khí trong bình tăng lên và đạt mức \({87^ \circ }{\rm{C}}.\) Bình chứa được trang bị một van an toàn tự động, van này sẽ lập tức bật mở xả khí khi áp suất chạm ngưỡng 12 atm. Để van an toàn bắt đầu bật mở, máy nén phải thực hiện ít nhất bao nhiêu chu trình nén (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?
Nhiệt độ môi trường (và khí bơm vào): \({T_0} = 27 + 273 = 300K\).
Trạng thái khí trong bình khi van bắt đầu mở: \(p = 12atm;{V_b} = 50\) lít ; \(T = 87 + 273 = 360K\).
Số mol khí ban đầu có sẵn trong bình: \({n_0} = \frac{{{p_0}{V_b}}}{{R{T_0}}} = \frac{{1.50}}{{R.300}}\)
Gọi \(N\) là số chu trình nén cần thiết. Số mol khí bơm thêm vào sau \(N\) chu trình là: \({\rm{\Delta }}n = N.\frac{{{p_0}{v_0}}}{{R{T_0}}} = N.\frac{{1.1}}{{R.300}}\) Tổng số mol khí trong bình khi van mở là:
\({n_{{\rm{tong\;}}}} = {n_0} + {\rm{\Delta }}n = \frac{{50 + N}}{{300.R}}\)
Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng cho lượng khí trong bình lúc van mở:
\(p.{V_b} = {n_{{\rm{tong\;}}}}.R.T\)
\(12.50 = \left( {\frac{{50 + N}}{{300.R}}} \right).R.360\)
\(600 = \left( {50 + N} \right).\frac{{360}}{{300}}\)
\(600 = \left( {50 + N} \right).1,2\)
\(50 + N = \frac{{600}}{{1,2}} = 500\)
\( \Rightarrow N = 500 - 50 = 450\) (chu trình)
Vậy cần thực hiện 450 chu trình nén.
Đáp án: 450
