Câu 9: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về đặc điểm của đường sức từ?

    A. Tại mỗi điểm trong từ trường, chỉ có thể vẽ được một đường sức từ đi qua và chỉ một mà thôi.
   B. Các đường sức từ là những đường cong khép kín.

    C. Nơi nào từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ thưa hơn.
   D. Đường sức từ là những đường có hướng.

Hướng dẫn giải

        Nơi nào từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ dày hơn.

Sử dụng các thông tin sau cho Câu 10 và Câu 11: Hình bên mô tả một máy phát điện xoay chiều đơn giản. Máy phát điện xoay chiều gồm hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.

Câu 10: Máy phát điện hoạt động dựa trên

        A. hiện tượng cảm ứng điện từ.        

        B. hiện tượng tích điện.

         C. hiện tượng quang điện.        

        D. hiện tượng nhiễm điện do cọ xát.

Hướng dẫn giải

        Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, chuyển hóa cơ năng thành điện năng.

Câu 11: Phần cảm tạo ra …(1) …, phần ứng tạo ra …(2)… khi máy hoạt động. Từ thích hợp điền vào vị trí (1) và (2) lần lượt là

     A. Từ trường, suất điện động cảm ứng.         B. Dòng điện, từ trường.         

        C. Suất điện động cảm ứng, từ trường.         D. Suất điện động cảm ứng, dòng điện.

Hướng dẫn giải

        Máy phát điện xoay chiều có cấu tạo gồm hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng. Phần cảm là bộ phận tạo ra từ trường và phần ứng là những cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động.

Câu 12: Một dây dẫn thẳng dài vô hạn có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy. Cho dòng điện chạy qua dây dẫn theo chiều từ trong ra ngoài. Hình nào dưới đây mô tả đúng đường sức từ trên mặt phẳng trang giấy của từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn?

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

Hướng dẫn giải

        Sử dụng quy tắc bàn tay phải về tìm chiều của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt trong từ trường “Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của đường sức từ”.

Câu 13: Trường hợp nào sau đây không có tương tác từ?

        A. Hai thanh nam châm đặt gần nhau.        

     B. Một thanh nam châm và một thanh đồng đặt gần nhau.

         C. Một nam châm và một dây dẫn mang dòng điện đặt gần nhau.                

     D. Hai dây dẫn mang dòng điện đặt gần nhau.

Hướng dẫn giải

        Đồng không có từ tính nên không xảy ra tương tác từ giữa thanh nam châm và thanh đồng.

Câu 14: Trong y học người ta sử dụng một chùm tia có bước sóng cỡ  đến  chiếu qua cơ thể để tạo hình ảnh các cấu trúc có vị trí, độ dày và tỷ trọng khác nhau bên trong cơ thể. Để có được hình ảnh phải sử dụng loại tia gì?

        A. Tia hồng ngoại.        B. Tia tử ngoại.        C. Tia Röntgen (tia X).                D. Tia gamma (tia .

Hướng dẫn giải

        Tia có bước sóng cỡ  đến  chiếu qua cơ thể để tạo hình ảnh các cấu trúc có vị trí, độ dày và tỷ trọng khác nhau bên trong cơ thể là Tia X.

Câu 15: Poloni  là một đồng vị của nguyên tố Poloni, được khám phá đầu tiên bởi khoa học gia Marie Curie vào cuối thế kỷ 19. Poloni  là một chất cực độc, chỉ cần một lượng rất nhỏ cũng đủ để gây chết người. Poloni  gây chết người bởi nó phóng ra hạt alpha với năng lượng đủ để làm hỏng cỗ máy gen tế bào. Hạt nhân Poloni  có bao nhiêu proton?

        A. 84.        B. 210.         C. 126.                D. 44.

Hướng dẫn giải

        Hạt nhân  có 210 nucleon, gồm 84 proton.

Câu 16: Số proton trong một hạt nhân (được gọi là số nguyên tử hoặc số proton của hạt nhân) được ký hiệu là Z. Số neutron (được gọi là số neutron) được ký hiệu là N. Tổng số neutron và proton trong một hạt nhân được gọi là số khối và được ký hiệu là A. Biểu thức nào sau đây biểu diễn mối liên hệ giữa các đại lượng trên là đúng?

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

Hướng dẫn giải

        Số proton trong một hạt nhân (được gọi là số nguyên tử hoặc số proton của hạt nhân) được ký hiệu là Z. Số neutron (được gọi là số neutron) được ký hiệu là N. Tổng số neutron và proton trong một hạt nhân được gọi là số khối và được ký hiệu là A. Vì vậy .

Câu 17: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tia alpha (?

        A. Tia  phóng ra từ hạt nhân với tốc độ cỡ m/s.        

     B. Khi đi qua điện trường giữa 2 bản tụ điện, tia  bị lệch về phía bản tích điện dương.        

     C. Khi đi trong không khí, tia bị ion hóa và mất dần năng lượng.        

     D. Tia  là dòng các hạt nhân Heli (.

Hướng dẫn giải

Phóng xạ :

Tia  phóng ra từ mẫu phóng xạ với tốc độ bằng m/s.

Tia là dòng các hạt nhân Heli (.

Câu 18: Một dây dẫn thẳng nằm ngang có dòng điện  chạy qua theo hướng từ Tây sang Đông. Tại vị trí này, cảm ứng từ  của từ trường Trái Đất có phương nằm ngang và hướng về phía Bắc. Lực từ tác dụng lên 1 m chiều dài của đoạn dây là . Độ lớn của  là

    A. 37,5 µT                     B. 30 µT.                    C. 27 µT.                     D. 70 µT .            

Hướng dẫn giải

        Độ lớn cảm ứng từ là

     Ta có:

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 bát nhôm có khối lượng  chứa một lượng nước có khối lượng , ở cùng nhiệt độ . Người tả thả một miếng đồng rất nóng có khối lượng  vào nước, khiến nước sôi và có  nước chuyển thành hơi. Nhiệt độ của nước ngay sau khi cân bằng nhiệt là 100°C. Biết rằng chỉ có sự truyền nhiệt giữa nước, đồng và cốc là đáng kể. Cho nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt là , , . Nhiệt hóa hơi riêng của nước là .

        a) Nhiệt lượng của miếng đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng của bát nhôm và nước thu vào.

        b) Miếng đồng nhận nhiệt từ bát nhôm và nước.

        c) Nhiệt lượng bát nhôm nhận được để tăng nhiệt độ từ 20°C đến 100°C là 10,6 kJ.

        d) Nhiệt độ ban đầu của miếng đồng là 500°C.

Hướng dẫn giải

     a) Nhiệt lượng của miếng đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng của bát nhôm và nước thu vào.

        b) Bát nhôm và nước nhận nhiệt từ miếng đồng.

        c) Nhiệt lượng mà bát nhôm nhận được để tăng nhiệt độ từ 20°C đến 100°C là

.

     d) Bảo toàn năng lượng cho ta: hay , dẫn đến

Câu 2: Cho một khinh khí cầu nằm trên mặt đất, gồm khoang chứa hàng nặng  và phần khí cầu hình cầu chứa  không khí. Trên khí cầu có một lỗ thông hơi nên áp suất không khí bên trong khí cầu luôn bằng với áp suất khí quyển. Coi thể tích phần khí cầu luôn không đổi và không khí là khí lý tưởng, có khối lượng mol . Biết ở sát mặt đất, áp suất khí quyển là , khối lượng riêng của không khí là , gia tốc trọng trường có giá trị  . Bỏ qua khối lượng của vỏ khí cầu và thể tích của khoang hàng.

     a) Phương trình trạng thái của khí lí tưởng được viết dưới dạng là .

        b) Nhiệt độ của không khí ở sát mặt đất là .

     c) Trọng lượng của khinh khí cầu là .

d) Để khinh khí cầu có thể rời khỏi mặt đất thì nhiệt độ phần không khí trong khí cầu nhỏ nhất là .

Hướng dẫn giải

        a) Phương trình trạng thái của khí lí tưởng được viết dưới dạng là .

     b) Từ phương trình trạng thái của khí lí tưởng ta có

     c) Trọng lượng của khinh khí cầu là

 d) Để khinh khí cầu tời khỏi mặt đất thì  với  là khối lượng riêng của không khí bên trong khinh khí cầu.

Vậy để khinh khí cầu rời khỏi mặt đất thì nhiệt độ của phần không khí bên trong khí cầu nhỏ nhất là .

Câu 3: Một thanh kim loại có khối lượng   có thể trượt với ma sát không đáng kể trên hai thanh ray song song nằm ngang cách nhau một khoảng . Đường ray nằm trong một từ trường đều thẳng đứng có độ lớn  và có hướng như hình bên. Tại thời điểm , điện kế G được kết nối với thanh ray, tạo ra dòng điện không đổi  (có chiều như hình) trong dây và thanh ray (kể cả khi dây chuyển động). Biết ban đầu thanh đứng yên  

     a) Lực tác dụng lên thanh là lực từ.

     b) Từ trường do dòng điện tạo ra có hướng hướng theo chiều như từ trường bên ngoài.

c) Thanh kim loại chuyển động sang trái và tại lúc  vận tốc của thanh có độ lớn là 0,48 m/s.

     d) Quãng đường thanh đi được sau thời gian 2 s kể từ lúc thiết bị G được kết nối là 0,48 m.

Hướng dẫn giải

         a) Lực tác dụng lên thanh là lực từ.

Thực tế thanh chịu 3 tác dụng là lực từ, trọng lực và nâng. Chỉ là hợp lực của hai lực P và N bằng không nên khi đó F_hl = F_từ. Do đó trong câu a nên thay từ lực tác dụng là hợp lực tác dụng.

     b) Sử dụng quy tắc bàn tay phải ta xác định được hướng của từ trường do dòng điện tạo ra có hướng từ trong ra ngoài.

        c) Sử dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được lực từ hướng sang trái

        Tốc độ lúc  được tính bằng 

        d) Chuyển động của thanh là chuyển động nhanh dần đều với gia tốc  

         Quãng đường mà nó đi sau thời gian 2 s là

Câu 4: Trong y học một đồng vị phóng xạ của Sodium thường được dùng để xác định lượng máu trong cơ thể người là . Chu kỳ bán rã của  là 15 giờ. Người ta lấy một lượng  có độ phóng xạ 2,5 µCi để tiêm vào một bệnh nhân. Sau 3 giờ, họ lấy ra 1  máu từ người đó thì thấy nó có 145 phân rã trong 10 giây. Cho biết đồng vị  phóng xạ tạo ra .

        a) Đây là phân rã .

     b) Độ phóng xạ lúc mới tiêm vào cơ thể người là .        

     c) Số nguyên tử   trong 1  máu sau 3 giờ là  nguyên tử.

     d) Thể tích máu của người đó là 5,6 lít.

Hướng dẫn giải

 a) Đây là phân rã sau phân rã nó mất điện tích 1e tạo thành .

            Phương trình phân rã  của  là

        b) Độ phóng xạ lúc mới tiêm vào cơ thể người là

                             .

        c) Sau 3 giờ số phân rã trong trong 1  máuđược xác định là 

     d) Ta có:  

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 hệ thống đun nước bằng năng lượng mặt trời, ánh sáng Mặt Trời được hấp thụ bởi nước chảy qua các ống trong một bộ thu nhiệt trên mái nhà. Ánh sáng Mặt Trời đi qua lớp kính trong suốt của bộ thu và làm nóng nước trong ống. Sau đó, nước nóng này được bơm vào bể chứa. Biết nhiệt dung riêng của nước là , khối lượng riêng của nước là   .

Câu 1:        Biết rằng sự tỏa nhiệt của hệ thống ra không khí là không đáng kể. Năng lượng cần thiết để làm nóng 2 lít nước từ 20°C đến 100°C là . Tìm  (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm).

Hướng dẫn giải

        Năng lượng cần thiết để làm nóng 2 lít nước từ 20°C đến 100°C là

Câu 2: Thực tế hệ thống chỉ hoạt động với hiệu suất 30%, nên chỉ 30% năng lượng Mặt Trời được dùng để làm nóng nước. Để làm nóng 2 lít nước từ 20°C đến 100°C thì phải cung cấp nhiệt trong thời gian . Biết rằng cường độ ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống là , diện tích của bộ thu là . Công suất bức xạ nhiệt chiếu lên bộ thu nhiệt được cho bởi công thức sau: . Tính  theo đơn vị phút (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị).

Hướng dẫn giải

        Công suất bức xạ nhiệt chiếu lên bộ thu nhiệt là

     Ta có

 Câu 3: Một khối khí lí tưởng thực hiện theo chu trình như hình bên. Biết , . Công do khối khí thực hiện trong cả chu trình bằng bao nhiêu jun (J)? (làm tròn đến hàng đơn vị)

Hướng dẫn giải

     Công do khối khí thực hiện trong cả chu trình được xác định bằng diện tích hình tam giác 123, khi đó ta có:

Câu 4: Máy gia tốc hạt tuyến tính (Linear Accelerator, viết tắt là LINAC) là một thiết bị dùng để tăng tốc các hạt hạ nguyên tử, như electron, proton hoặc ion, theo một đường thẳng. Ta xét cấu tạo đơn giản của nó gồm 2 bản phẳng song song được tích điện như hình bên. Trong tình huống này electron được gia tốc bởi hiệu điện thế giữa 2 bản biết vận tốc ban đầu của electron gần bằng không, sau khi nó được gia tốc thì electron có tốc độ là . Biết điện tích electron là  khối lượng . Độ lớn điện tích của một trong hai bản là C nếu coi nó như là một tụ điện có điện dung  (x là một số nguyên). Tìm x?

Hướng dẫn giải

        Sau khi qua 2 bản động năng của electron tăng 1 lượng là

Sử dụng các thông tin sau cho Câu 5 và Câu 6: Người ta thường tính toán tuổi của các thiên thạch hay mẫu vật dựa vào độ phóng xạ của nó hay tỉ lệ giữa nó với các nguyên tố được tạo ra. Trong tình huống này ta xem xét một mẫu đá mặt trăng có tỉ lệ số nguyên tử  (bền) trong số nguyên tử  là 10,3. Cho rằng các nguyên tử được tạo ra bởi sự phóng xạ của , chu kỳ bán rã của là 1,251 tỉ năm. Biết 1 năm có 365 ngày, 1 ngày 24 giờ.

Câu 5: Phân rã của  là phân rã  phát ra tia gamma và một neutrino. Một nguyên tử  phân rã sẽ tỏa ra năng lượng cỡ . Tính năng lượng tỏa ra trong 1 s của một mẫu vật tính theo đơn vị mJ (làm tròn đến hàng đơn vị). Cho biết mẫu vật chỉ có nguyên tử  và có số mol , .

Hướng dẫn giải

        0,5 mol có số nguyên tử là  

     Độ phóng xạ ( tức số phân rã trong 1s) là

     Năng lượng tỏa ra trong 1s của một mẫu vật

Câu 6: Mẫu đá mặt trăng ở trên hình thành cách đây y tỉ năm. Tính y (làm tròn đến hàng phần chục).

Hướng dẫn giải

        Số phân tử Ar được tạo ra từ sự phân rã của K là

    Theo đề ta có: