Câu 11:        Dòng điện chạy qua bóng đèn là dòng điện gì, độ sáng của bóng đèn thay đổi như thế nào khi xe đạp tăng tốc độ?

        A. Dòng điện xoay chiều, độ sáng tăng.         B. Dòng điện một chiều, độ sáng giảm.         

        C. Dòng điện xoay chiều, độ sáng giảm.         D. Dòng điện một chiều, độ sáng tăng.

Hướng dẫn giải

        Khi nam châm quay, từ thông gửi qua cuộn dây có giá trị đại số (âm, dương hoặc bằng 0), thay đổi theo thời gian nên dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây và chạy qua bóng đèn là dòng điện xoay chiều.

        Khi xe đạp tăng tốc độ thì tốc độ biến thiên của từ thông qua cuộn dây tăng, dẫn đến suất điện động và dòng điện cảm ứng trong mạch có biên độ tăng, có tốc độ biến thiên theo thời gian tăng, làm cho độ sáng của bóng đèn tăng.

Câu 12:        Hình vẽ nào sau đây mô tả đúng về lực từ  tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện cường độ  đặt trong một từ trường đều ?

A.         Hình 1.                B. Hình 2.        

C. Hình 3.                 D. Hình 4.

Hướng dẫn giải

        Sử dụng quy tắc bàn tay trái về tìm chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đặt trong từ trường ta thấy chỉ có phương án B đúng.

Câu 13:        Lực từ không phải là lực tương tác

        A. giữa hai dòng điện.                B. giữa hai điện tích đứng yên.

         C. giữa hai nam châm.                D. giữa một nam châm và một dòng điện.

Hướng dẫn giải

        Lực từ lực tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với dòng điện, giữa nam châm với dòng điện.

        Lực tương tác giữa hai điện tích đứng yên là lực điện.

Câu 14:        Chụp cộng hưởng từ hay còn gọi là chụp MRI (Magnetic Resonance Imaging) như hình bên là phương pháp sử dụng ………, sóng vô tuyến và máy tính để phác họa hình ảnh chi tiết bên trong cơ thể con người. Cụm từ thích hợp điền vào dấu ……… ở trên là

        A. từ trường mạnh.                B. điện trường mạnh.

        C. tia Röntgen (tia X).                D. tia gamma (tia .

Hướng dẫn giải

        Chụp cộng hưởng từ hay còn gọi là chụp MRI (Magnetic Resonance Imaging) là phương pháp sử dụng từ trường mạnh, sóng vô tuyến và máy tính để phác họa hình ảnh chi tiết bên trong cơ thể con người.

Câu 15:        Hạt nhân côban  có bao nhiêu neutron?

        A. 33.        B. 27.         C. 60.                D. 23.

Hướng dẫn giải

        Hạt nhân  có 60 nucleon, gồm 27 proton và  neutron.

Câu 16:        Hạt nhân càng bền vững nếu nó có

        A. khối lượng càng lớn.        B. độ hụt khối càng lớn.         

        C. năng lượng liên kết càng lớn.        D. năng lượng liên kết riêng càng lớn.

Hướng dẫn giải

        Hạt nhân càng bền vững nếu nó có năng lượng liên kết riêng càng lớn.

Câu 17:        Cho các tia phóng xạ , , ,  đi vào một điện trường đều theo phương vuông góc với các đường sức. Tia không bị lệch hướng trong điện trường là

        A. Tia .        B. Tia .         C. Tia .        D. Tia .

Hướng dẫn giải

        Trong các tia phóng xạ , ,  và  thì các tia ,  và  đều có điện tích, chỉ có tia  là dòng các photon, không có điện tích. Do đó, khi cho các tia , , ,  đi vào một điện trường đều theo phương vuông góc với các đường sức thì điện trường tác dụng lực điện lên các tia , ,  làm chúng bị lệch hướng, chỉ có tia  không bị điện trường tác dụng lực điện nên nó không bị lệch hướng.

Câu 18:        Một khung dây dẫn hình vuông cạnh  được đặt cố định trong một từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây. Cho độ lớn cảm ứng từ của từ trường tăng đều theo thời gian từ  đến  trong thời gian  thì độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian này là

        A. .        B. .         C. .        D. .

Hướng dẫn giải

        Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây là

PHẦN II. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 4. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Câu 1:        Một học sinh làm thí nghiệm khảo sát áp suất của một lượng khí xác định theo nhiệt độ tuyệt đối của nó ở một thể tích không đổi là , thu được kết quả như ở bảng sau đây.

        a) Với sai số dưới 10%, nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí tăng bao nhiêu lần thì áp suất của nó tăng bấy nhiêu lần.

        b) Lượng khí đã dùng trong thí nghiệm là .

        c) Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa  và  có dạng như hình vẽ.

        d) Lấy tỉ số giữa  (tính theo đơn vị kPa) và  (tính theo đơn vị K) với hai chữ số có nghĩa, khi nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí là  thì áp suất của nó bằng .

Hướng dẫn giải

        a) Ta tính được tỉ số  cho từng lần đo như bảng sau đây :

Ta thấy : với sai số dưới 10% thì  trong 7 lần đo, chỉ có lần đo 8 mới có

 . Do đó ta có thể nói tăng bao nhiêu lần thì tăng bấy nhiêu lần, tức là  tỉ lệ thuận với  .

        b) Giá trị trung bình của tỉ số  trong tất cả các lần đo với hai chữ số có nghĩa là . Dùng phương trình Clapeyron ta tính được số mol của lượng khí này là :

        c) Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa  và  có dạng như hình trên là chính xác .

        d) Lấy tỉ số giữa  (tính theo đơn vị kPa) và  (tính theo đơn vị K) với hai chữ số có nghĩa thì tỉ số này là . Do đó khi lượng khí có nhiệt độ tuyệt đối là  thì áp suất của nó là:

Câu 2:        Hình bên mô tả một chiếc ô tô 4 bánh đang vượt qua một sa mạc. Chuyến đi bắt đầu vào sáng sớm khi nhiệt độ khí ngoài trời là . Thể tích và áp suất của khí chứa trong mỗi lốp xe là  và  với . Coi khí trong lốp xe là khí lí tưởng và có nhiệt độ như khí ngoài trời. Bỏ qua sự dãn nở vì nhiệt của các lốp xe.

        a) Các phân tử khí trong lốp xe chuyển động nhiệt va chạm với thành bên trong của lốp nên khí gây ra áp suất lên thành lốp.

        b) Tổng số mol khí có trong 4 lốp của 4 bánh xe là .

        c) Đến giữa trưa, nhiệt độ tăng lên đến  thì áp suất khí trong các lốp xe bằng .

        d) Độ tăng động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí trong lốp xe do sự gia tăng nhiệt độ này là .

Hướng dẫn giải

        a) Các phân tử khí trong lốp xe chuyển động nhiệt va chạm với thành bên trong của lốp nên khí gây ra áp suất lên thành lốp.

        b) Tổng số mol khí có trong 4 lốp của 4 bánh xe là

        c) Bỏ qua sự dãn nở vì nhiệt của các lốp xe nên khí trong các lốp xe biến đổi trạng thái theo quá trình đẳng tích.

        Đến giữa trưa, nhiệt độ tăng lên đến  thì áp suất khí trong các lốp xe là

        d) Độ tăng động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí trong lốp xe do sự gia tăng nhiệt độ này là

Câu 3:        Nguyên tử hydrogen có cấu tạo gồm hạt nhân là một proton có điện tích là , lớp vỏ là một electron có điện tích là . Coi electron trong nguyên tử hydrogen chuyển động tròn đều xung quanh hạt nhân với bán kính quỹ đạo là  và vận tốc là  như hình vẽ. Khối lượng của electron là  

        a) Lực điện mà hạt nhân của nguyên tử hydrogen tác dụng lên electron là lực hút và có độ lớn .

        b) Tốc độ chuyển động của electron là .

        c) Sự chuyển động của electron quanh hạt nhân tạo nên một dòng điện tròn có cường độ 

        d) Cảm ứng từ do dòng điện tròn nói trên gây ra tại hạt nhân của nguyên tử hydrogen có chiều như hình vẽ và có độ lớn .

Hướng dẫn giải

        a) Lực điện mà hạt nhân của nguyên tử hydrogen tác dụng lên electron là lực hút vì chúng có điện tích trái dấu và có độ lớn

        b) Lực điện mà hạt nhân của nguyên tử hydrogen tác dụng lên electron gây ra cho electron gia tốc hướng tâm nên ta có

        c) Sự chuyển động của electron quanh hạt nhân tạo nên một dòng điện tròn có cường độ

        d) Vì electron là hạt mang điện âm nên dòng điện tròn  do nó tạo ra có chiều ngược với chiều chuyển động của nó. Dùng quy tắc nắm bàn tay phải, ta suy ra chiều của vector cảm ứng từ  do dòng điện tròn  gây ra tại hạt nhân nguyên tử hydrogen (cũng là tại tâm của dòng điện tròn này) là chiều như hình vẽ dưới (ngược lại với chiều ở hình vẽ của đề). Độ lớn cảm ứng từ này là

Câu 4:        Strontium  là một trong số các bụi phóng xạ nguy hiểm từ các vụ nổ hạt nhân. Chu kì bán rã của  là . Strontium khi bị bò ăn phải, sẽ tập trung trong sữa của bò và sẽ được lưu lại trong xương của những người uống sữa bò đó. Strontium  khi nằm trong xương sẽ phát ra các tia phóng xạ có năng lượng lớn, phá hủy tủy xương và do đó làm suy yếu sự sản xuất tế bào hồng cầu. Strontium  có khối lượng mol là . Lấy một năm có 365 ngày. Số Avogadro là .        

        a) Hằng số phóng xạ của  là .

        b) Khi một hạt nhân  phóng xạ , sản phẩm phân rã là một hạt nhân có 37 proton và 53 neutron.

        c) Khối lượng  tích tụ trong xương sẽ giảm bớt 20% so với ban đầu sau thời gian .

        d) Độ phóng xạ của lượng  có khối lượng  có giá trị xấp xỉ .

Hướng dẫn giải

        a) Hằng số phân ra của  là

        b) Phương trình phân rã  của  là

        Dùng định luật bảo toàn số nuclon và định luật bảo toàn điện tích ta được

        Yttrium  có 39 proton và  neutron

        c) Độ giảm tỉ đối của  có trong xương người sau thời gian  là

        d) Độ phóng xạ của lượng  có khối lượng  là

PHẦN III. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 6.

Sử dụng các thông tin sau cho Câu 1 và Câu 2: Trong một cuộc tập luyện chạy Marathon, người ta ước tính “nữ hoàng chân đất” Phạm Thị Bình của Việt Nam (hình bên) tiêu tốn khoảng . Giả sử có 40% năng lượng tiêu tốn được dùng cho vận động, phần năng lượng còn lại chuyển thành nhiệt thải ra ngoài nhờ sự bay hơi của nước qua hô hấp và da để giữ cho nhiệt độ cơ thể của cô không đổi. Coi nhiệt độ cơ thể của cô không đổi và nhiệt hoá hơi riêng của nước ở nhiệt độ của cơ thể của cô là  Lấy  Khối lượng riêng của nước là .

Câu 1:        Phần năng lượng chuyển thành nhiệt cho cuộc tập luyện này là . Tìm  (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm).

Hướng dẫn giải

        Phần năng lượng chuyển thành nhiệt là

Câu 2:        Hỏi có khoảng bao nhiêu lít nước đã thoát ra ngoài cơ thể của cô cho cuộc tập luyện này (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Hướng dẫn giải

        Khối lượng nước đã bay hơi là

        Thể tích nước đã thoát ra ngoài cơ thể là

Câu 3:        Bóng thám không như hình vẽ là một thiết bị thường dùng trong ngành khí tượng để hỗ trợ thu thập các thông số của các tầng khí quyển. Một bóng thám không ở dưới mặt đất được bơm khí ở áp suất  và nhiệt độ . Để bóng này khi lên đến tầng khí quyển có áp suất   và nhiệt độ  vẫn không phình quá thể tích  thì thể tích bóng khi được bơm ở mặt đất tối đa là bao nhiêu  (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)? Coi khí bơm vào bóng là khí lí tưởng. 

Hướng dẫn giải

        Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng cho khí trong bóng thám không ta có

Câu 4:        Một đoạn dây dẫn nằm ngang được giữ cố định ở vùng từ trường đều trong khoảng không gian giữa hai cực của nam châm. Nam châm này được đặt trên một cái cân như hình bên. Phần nằm trong từ trường của đoạn dây dẫn có chiều dài là . Khi không có dòng điện chạy trong đoạn dây, số chỉ của cân là . Khi có dòng điện cường độ  chạy trong đoạn dây, số chỉ của cân là . Lấy . Độ lớn cảm ứng từ giữa các cực của nam châm bằng bao nhiêu T (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Hướng dẫn giải

        Vì dòng điện vuông góc với từ trường nên độ lớn cảm ứng từ giữa các cực nam châm là

Sử dụng các thông tin sau cho Câu 5 và Câu 6: Đồng vị phóng xạ  xenon  được sử dụng trong phương pháp nguyên tử đánh dấu của y học hạt nhân khi kiểm tra chức năng và chẩn đoán các bệnh về phổi. Mỗi hạt nhân xenon  phân rã tạo thành một hạt nhân cesium, một hạt  và một hạt . Chu kì bán rã của xenon  là . Một mẫu khí chứa xenon  được sản xuất tại nhà máy có độ phóng xạ . Mẫu đó được vận chuyển về bệnh viện và sử dụng cho bệnh nhân sau đó  

Câu 5:        Hạt nhân cesium có bao nhiêu neutron?

Hướng dẫn giải

        Phương trình phân rã của xenon  là

        Dùng định luật bảo toàn số nuclon và định luật bảo toàn điện tích ta được

        Cesium  có 55 proton và  neutron.

Câu 6:        Độ phóng xạ của mẫu xenon  khi bệnh nhân sử dụng là . Tìm  (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm).

Hướng dẫn giải

        Độ phóng xạ của mẫu khi bệnh nhân sử dụng là