Hướng dẫn giải

        Vì áp suất khối khí trong quá trình đẳng tích tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối nên ta có:

Câu 7. Trong các hạt nhân . Hai hạt nhân nào sau đây không là hai hạt nhân đồng vị?

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

Hướng dẫn giải

        Hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số điện tích hạt nhân Z. Do đó B là đáp án.

Câu 8. Trong thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ được bố trí như hình vẽ. Một bạn học sinh muốn đo trực tiếp giá trị suất điện động cảm ứng của cuộn dây dẫn thì bạn phải thay ampere kế bằng một dụng cụ là

        A. watt kế.        B. nhiệt kế.                C. volt kế.        D. ohm kế.

Câu 9. Cho ba bình kín chứa ba khối khí có thể tích và áp suất khác nhau. Bình thứ nhất có chứa khí hydro, bình thứ hai chứa khí oxy và bình thứ ba có chứa khí heli. Các bình được nung nóng ở cùng một nhiệt độ. Nhận xét nào sau đây đúng khi nói về động năng của chuyển động nhiệt của các phân tử khí trong các bình này?

        A. Bình chứa khí oxy.                B. Bình chứa khi heli.

        C. Bình chứa khí hydro.        D. Cả ba loại chất khí như nhau.

Câu 10. Một xilanh chứa 120cm³ khí ở áp suất 2,5.10⁵Pa. Pittông nén khí trong xilanh xuống còn 60cm³. Coi nhiệt độ không đổi. Áp suất khí trong xilanh lúc này có giá trị là              

        A. 5.10⁵ Pa.         B. 4.10⁵ Pa.                    C. 6.10⁵ Pa.                 D. 9.10⁵ Pa.

Câu 11. Tính chất nào sau đây không phải là tính chất của tia hồng ngoại?

        A. Có khả năng biến điệu.        B. Tác dụng nhiệt dùng để sấy khô.

        C. Khử trùng diệt khuẩn.        D. Làm phát quang một số chất.

Câu 12. Một khối khí xác định thực hiện một quá trình nén đẳng áp. Nhận định nào sau đây là chính xác?

        A. Mật độ phân tử khí giảm.        B. Áp suất khối khí giảm.

        C. Khối lượng khối khí giảm.        D. Nhiệt độ khối khí giảm.

Câu 13. Một dòng điện thẳng dài vô hạn đặt trong môi trường không khí. Tại điểm M cách dòng điện 2 cm cảm ứng từ có độ lớn 5 mT. Tại đểm N cách dòng điện 4 cm cảm ứng từ có độ lớn là

        A. 10 mT.        B. 2,5 mT.        C. 1,25 mT.        D. 20 mT.

Hướng dẫn giải

        Vì cảm ứng từ của dòng điện thẳng sinh ra tại một điểm tỉ lệ nghịch với khoảng cách. Do đó khi khoảng cách tăng 2 lần thì độ lớn cảm ứng từ giảm 2 lần.

        Cảm ứng từ tại N là: B_N = B_M/2 = 2,5 mT.

Câu 14. Khung dây phẳng có diện tích 20 cm², ồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây một góc 30⁰ và có độ lớn B = 2.10^-4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến không trong khoảng thời gian 0,01 s. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong khoảng thời gian từ trường biến đổi là

        A. 0,35 mV.        B. 0,2 mV.        C. 2 V.        D. 20 mV.

Hướng dẫn giải

        Suất điện động trong khung có độ lớn:

Câu 15. Một sóng điện từ được phát đi trong không khí với tần số 600 MHz. Sóng này thuộc vùng

        A. hồng ngoại.        B. tử ngoại.        C. tia X.        D. sóng cực ngắn.

Hướng dẫn giải

        Bước sóng của sóng điện từ là: 

        Vậy sóng này thuộc vùng sóng cực ngắn.

Câu 16. Một học sinh dùng dây đun có công suất 75 W để thực hiện thí nghiệm đo nhiệt hóa hơi riêng của nước như hình vẽ. Khi nước sôi, số chỉ khối lượng trên cân giảm dần từ 150 g về 137 g trong thời gian 400s. Qua thí nghiệm, học sinh này xác định được nhiệt hóa hơi riêng của nước là a.10⁶ J/kg. Giá trị của a xấp xỉ là

        A. 2,1.        B. 2,2.        C. 2,4.        D. 2,3. 

Câu 17. Đồ thị hình vẽ dưới đây biểu diễn sự phụ thuộc theo thời gian của từ thông qua một khung dây dẫn kín. Dòng điện cảm ứng không xuất hiện trong vòng dây trong thời gian từ

        A. thời điểm t = 2s đến t = 4s.        B. thời điểm t = 2s đến t = 4s.

        C. thời điểm t = 2s đến t = 4s.        D. thời điểm t = 4s đến t = 7s.

Hướng dẫn giải

        Trong thời gian từ t = 2s đến t = 4s thì từ thông không đổi. Do đó dòng điện cảm ứng không xuất hiện trong khoảng thời gian trên.

Câu 18. Trong các phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. Nhận định nào sau đây không chính xác?

        A. Khối lượng được bảo toàn.        B. Năng lượng toàn phần được bảo toàn.

        C. Số khối được bảo toàn.        D. Điện tích được bảo toàn.

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 quạt hơi nước là thiết bị hoạt động dựa trên  nguyên tắc bốc hơi nước tự nhiên để làm mát không khí. Lúc vận hành, cánh quạt quay tròn sẽ khởi tạo lực hút không khí đi vào máy qua 3 cửa hút gió. Ngay ở cửa lấy khí có bố trí tấm làm mát. Tấm làm mát này được thiết kế với hình thức như rất nhiều đường ống dẫn khí với mặt cắt như tổ ong. Tấm làm mát cũng có thể dẫn và thấm đẫm nước. Khi không khí nóng bên ngoài luồn qua tấm làm mát đã có nước sẽ tạo ra hiện tượng bay hơi nước hoàn toàn tự nhiên ở trong các ống dẫn không khí. Nước lúc này đang từ thể lỏng sẽ chuyển đổi thành thể khí. Khi nước bay hơi, nhiệt lượng được lấy từ không khí xung quanh, làm giảm nhiệt độ không khí. Giả sử toàn bộ nhiệt lượng lấy từ không khí để làm bay hơi nước.

        Biết lưu lượng nước bay hơi từ quat là ; nhiệt hóa hơi của nước ở 35^oC là ; khối lượng riêng không khí trong phòng là và nhiệt dung riêng của không khí là .

        a) Khối lượng nước bay hơi trong thời gian 10 phút là 0,42 kg.

        b) Nhiệt lượng cần thiết lấy từ không khí để làm bay hơi 0,42kg là 512612J.

        c) Khối lượng không khí trong một căn phòng kích thước là 65kg.

        d) Sau 30 phút mở quạt, nhiệt độ phòng giảm đi 9,8 ^oC.

Hướng dẫn giải

        a) Khối lượng nước bay hơi trong thời gian 30 phút là: 

        b) Nhiệt lượng lấy từ không khí để làm bay hơi lượng nước từ máy quạt trong 30 phút là:

        c) Khối lượng không khí chứa trong căn phòng là: 1,2.4.5.4 =96 kg.

        d) Sau 10 phút mở quạt, nhiệt độ trong can phòng là 

            Vậy sau khi mở quạt 10 phút nhiệt độ phòng vào khoảng 25,2^oC

Câu 2. Trong đời sống hằng ngày, để thư giãn sau những giờ lao động mệt mỏi các cô bác công nhân lao động thường hát karaoke vào các ngày cuối tuần. Micro điện động là thiết bị được sử dụng để khuếch đại âm thanh của người hát ra loa điện động. Về nguyên lý hoạt động, khi một người hát trước micro, màng rung bên trong micro sẽ dao động làm ống dây di chuyển qua lại trong từ trường của một thanh nam châm vĩnh cửu, trục của ống dây trùng với trục của nam châm. Khi đó trong ống dây xuất hiện dòng điện, dòng điện này sẽ được dẫn ra mạch khuếch đại rồi ra loa. Giả sử rằng ống dây có 12 vòng, và tiết diện vòng dây là 40 cm².  Khi người hát phát ra một đơn âm khiến cuộn dây di chuyển đều đi vào và đi ra khỏi nam châm thì từ thông qua cuộn dây biến thiên với tốc độ 5T/s.

        a) Micro là thiết bị điện đổi dao động âm thành dao động điện.

        b) Ống dây di chuyển dọc theo trục nam châm làm từ thông qua ống dây biến thiên.

        c) Dòng điện xuất trong ống dây của micro là dòng điện được cấp bởi nguồn điện bên ngoài.

d) Độ lớn suất điện động xuất hiện trong ống dây là 0,24V.

Hướng dẫn giải

        a. Đ

        b. Đ

        c. Dòng điện xuất hiện trong ống dây là dòng điện cảm ứng.

        d. Suất điện động cảm ứng trong ống dây 

Câu 3. Các thợ lặn chuyên nghiệp khi lặn sâu dưới biển sẽ dùng hệ thống bình dưỡng khí gọi là lặn SCUBA. Về nguyên tắc, khí nén trong bình sẽ được cung cấp cho người thợ lặn qua bộ điều chỉnh giúp thay đổi áp suất không khí luôn bằng với áp suất môi trường xung quanh.

        Một người thợ lặn SCUBA khi lặn xuống độ sâu 25m so với mực nước biển thì gặp sự cố phải nổi lên đột ngột trong khi nín thở. Biết thể tích phổi người thợ lặn là 450ml khi ở độ sâu 25m. Biết nhiệt độ không khí trên mặt biển là 20^oC, áp suất khí quyển trên mặt nước là 1 atm và cứ xuống sâu 10m thì áp suất tăng thêm 1atm còn nhiệt độ nước biển giảm đi 1,5 độ.

        a) Áp suất người thợ phải chịu khi ở độ sâu 25m là 3,5atm.

        b) Nhiệt độ khối khí trong phổi người thợ lặn ở độ sâu 25m là 16,25^oC.

        c) Quá trình biến đổi khối khí trong phổi người thợ lặn là quá trình đẳng nhiệt.

d) Thể tích phổi người thợ lặn khi nổi lên mặt nước là 1750ml.

Hướng dẫn giải

        a. áp suất ở độ sâu 25m là 1 + 2,5.1 = 3,5atm.

        b. Nhiệt độ khối khí trong phổi bằng với nhiệt độ bên trong cơ thể. Do đó nhiệt độ được giữ nguyên vào khoảng 37^oC.

        c. Lí do tương tự câu b.

        d. Áp dụng phương trình đẳng nhiệt:

Câu 4. Trong một khối mỏ quặng, người ta lấy ra một mẫu vật khối lượng 1,2mg có chứa 35% chất phóng xạ , phần còn lại không có chứa chất phóng xạ. Biết là chất phóng xạ  có chu kỳ bán rã 138 ngày đêm và hạt sinh ra sau phân rã thoát toàn bộ ra khỏi khối chất phóng xạ. Biết  (Bỏ qua bức xạ gamma trong quá trình phân rã)

        a) Hạt nhân con sinh ra là .

        b) Độ phóng xạ ban đầu của khối quặng xấp xỉ 19mCi..

        c) Khối lượng mẫu quặng còn lại sau thời gian 276 ngày là 1,183mg.

d) Năng lượng sinh ra từ các phân rã phóng xạ trong thời gian trên là 2,6J.

Hướng dẫn giải

        a. Ta có phân rã:         

        b. Độ phóng xạ ban đầu:        

        c. Khối lượng hạt alpha thoát ra khỏi khối chất sau 276 ngày là:

        Khối lượng mẫu quặng còn lại là: 1,2 – 0,017=1,183mg

        d. Năng lượng sinh ra từ phản ứng trong 276 ngày là:

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

Câu 1. Một khối khí lí tưởng được nhốt trong một xi lanh kín nằm ngang và đặt trong môi trường chân không (lí tưởng). Người ta cung cấp một nhiệt lượng 5J cho chất khí đựng trong một xylanh đặt nằm ngang trong chân không. Khí nở ra đẩy pit-tông di chuyển đều một đoạn 3 cm. Biết trong quá trình pit-tông di chuyển, lực ma sát giữa pit-tông và xylanh có độ lớn luôn không đổi và bằng 20 N. Độ biến thiên nội năng của khối khí theo đơn vị J bằng bao nhiêu ? (Làm tròn đến số thập phân thứ nhất)

Hướng dẫn giải

        Piston chuyển động đều nên lực đẩy bằng lực ma sát. Ta có F = F_ms = 20 N.

        Công do khối khí thực hiện: A = F.S.cos0⁰ = 0,6J

        Độ biến thiên nội năng khối khí: 

Câu 2. Hai hạt có khối lượng lần lượt là m₁, m₂ với m₂ = 4m₁ và có điện tích là q₁ = - 0,5q₂. Biết hai hạt bay vào vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều B với cùng một vận tốc và bán kính quỹ đạo của hạt 1 là R₁ = 4,5 cm. Bán kính quỹ đạo của hạt thứ 2 là bao nhiêu cm?

Hướng dẫn giải

        Lực tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường là lực Lo-ren-xơ.

        Lực này tác dụng vuông góc quỹ đạo chuyển động nên đóng vài trò là lực hướng tâm.

        Bán kính quỹ đạo được tính theo công thức

        Trong đó ; m₂ = 4m₁ và q₁ = - 0,5q₂

        Ta có tỉ số:     

Số liệu dùng cho các câu 3 và 4

        Trong một thí nghiệm các đẳng quá trình của một khối khí xác định. Các dụng cụ được bố trí như hình vẽ.

        - Nhiệt kế dùng để đo nhiệt độ của nước xung quanh bình thủy tinh kín chứa không khí.

        - Áp kế dùng để đo áp suất khối khí trong bình thủy tinh.

        Kết quả thí nghiệm được cho trên bảng sau :

Câu 3. Thương số  trong thí nghiệm trên bằng . Giá trị của a bao nhiêu? (Làm tròn đến chữ số hàng đơn vị)

Hướng dẫn giải

        Ta có bảng sau:

        Giá trị trung bình p/T làm tròn đến hàng đơn vị xấp xỉ .

        Do đó a = 4.

        Tích số p.T không đổi nên đây là quá trình đẳng tích.

Câu 4.  Khi đồng hồ áp kế chỉ 1,48 atm thì nhiệt độ trên nhiệt kế chỉ bao nhiêu ^oC?

Hướng dẫn giải

        Nhiệt độ trên nhiệt kế được xác định theo công thức

            Trong câu 3 ta có :  => 

Số liệu dùng cho câu 5 và câu 6:

        Giả sử có 14kg tinh khiết được hợp lại để đạt khối lượng vượt hạn trong một quả bom nguyên tử. Biết hệ số nhân neutron trong phản ứng phân hạch của  là 1,8 và thời gian trung bình giữa hai phân hạch là 10 ns.

Câu 5. Thời gian để toàn bộ khối  trên phân hạch hoàn toàn là bao nhiêu ns?

Hướng dẫn giải

        Gọi n là số chu kỳ phân hạch của khối hạt nhân; n là số nguyên.

        Tổng số phân hạch của khối  là tổng một cấp số nhân

            n = 99

        Thời gian phân hạch hoàn toàn là: t = 99.10 ns = 990ns

Câu 6. Biết rằng mỗi phân hạch toản ra năng lượng 200 MeV. Năng lượng tỏa ra khi toàn bộ khối phân hạch hoàn toàn là . Giá trị của a là bao nhiêu? (Làm tròn đến số thập phân hàng phần trăm)

Hướng dẫn giải

        Năng lượng tỏa ra khi 14kg phân hạch hoàn toàn là: E = N.200 MeV = 1,15.10¹⁵ J.

---------- HẾT ----------