A. tỉ lệ thuận với bình phương thể tích khí.

        B. luôn luôn tăng.

        C. tỉ lệ nghịch với bình phương thể tích khí.

        D. luôn luôn giảm.

Hướng dẫn giải

        Biểu thức biểu diễn mối liên hệ giữa p và V là  (với a là hệ số tỉ lệ, từ đồ thị ta có a > 0) (1)

Mà:  (2)

Thế (1) vào (2), ta được:  ⇔ 

        Khi xét một lượng khí xác định, tỉ số  không đổi nên T tỉ lệ thuận với V².

Câu 8. Một bình kín có thể tích không đổi, chứa 0,1 mol khí lí tưởng ở áp suất  (), nhiệt độ . Làm nóng khối khí đến nhiệt độ . Khi đó, thể tích và áp suất của khối khí lần lượt là

A. 1,23 lít và 2,2 atm.        B. 1,23 m³ và 1,8 Pa.        C. 11,2 lít và 1,8 atm.        D. 0,125 m³ và 1,8 Pa.

Hướng dẫn giải

        Thể tích khối khí trước và sau khi làm nóng là không đổi và bằng:

 ⇔ .

        Áp suất của khối khí sau khi làm nóng bằng:

 ⇔ .

Câu 9. Chọn khẳng định đúng về phản ứng phân hạch hạt nhân.

        A. Tổng khối lượng nghỉ của các hạt sản phẩm sau phân hạch luôn bằng tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước phân hạch.

        B. Tổng khối lượng nghỉ của các hạt sản phẩm sau phân hạch luôn lớn hơn tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước phân hạch.

        C. Tổng số proton của các hạt sau phân hạch luôn bằng tổng số proton của các hạt trước phân hạch.

        D. Tổng số nucleon của các hạt sau phân hạch luôn bằng tổng số nucleon của các hạt trước phân hạch.

Hướng dẫn giải

        Khẳng định A, B sai. Vì trong phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng.

        Khẳng định C sai. Vì trong phản ứng hạt nhân không có bảo toàn số proton, nhưng số nucleon sẽ được bảo toàn.

Câu 10. Cho các phát biểu sau đây:

(1)        Từ trường có thể tác dụng lực từ lên các điện tích đứng yên đặt trong nó.

(2)        Từ trường có khả năng tác dụng lực từ lên dòng điện đặt trong nó.

(3)        Từ trường có khả năng tác dụng lực từ lên nam châm đặt trong nó.

(4)        Đường sức từ luôn là những đường cong khép kín.

Trong các phát biểu trên, số phát biểu đúng là

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

Hướng dẫn giải

        Có 3 phát biểu đúng, gồm (2), (3) và (4).

Câu 11. Một lượng chất phóng xạ ban đầu có khối lượng . Sau 5 chu kỳ bán rã liên tiếp, khối lượng chất phóng xạ còn lại là

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

Hướng dẫn giải

        Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau 5 chu kì bán rã: .

Câu 12. Một khung dây hình chữ nhật được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây và chiều của dòng điện chạy trong khung dây được biểu diễn như hình vẽ bên. Ban đầu sử dụng khung dây có kích thước là 100 mm × 80 mm (chiều rộng khung dây nằm ngang – đoạn AD). Nếu thay khung dây ban đầu thành một khung dây khác có kích thước là 100 mm × 40 mm (chiều rộng khung dây luôn nằm ngang – đoạn A’D’) nhưng vẫn giữ nguyên góc hợp bởi mặt phẳng khung dây và các đường sức từ, giữ nguyên cường độ dòng điện qua khung dây và nam châm điện thì nhận định nào sau đây về lực từ do từ trường tác dụng lên đoạn A’D’ của khung dây là đúng?

        A. Không đổi chiều và độ lớn tăng 2 lần.        B. Không đổi chiều và độ lớn giảm 2 lần.

        C. Đổi chiều và độ lớn giảm 4 lần.        D. Đổi chiều và độ lớn tăng 4 lần.

Hướng dẫn giải

        Do chiều dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện không đổi nên chiều đường sức điện không đổi; chiều dòng điện chạy trong khung dây cũng không đổi nên chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây nằm ngang (đoạn A’D’) cũng không đổi.

        Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn được xác định bởi biểu thức: . Do các đại lượng B, I,  được giữ không đổi nên khi giảm chiều dài ℓ đoạn dây nằm ngang đi 2 lần (từ 80 mm còn 40 mm) nên lực từ F cũng giảm đi 2 lần.

Câu 13. Dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chỉ có điện trở thuần 10 Ω, có cường độ dòng điện cực đại là 0,1 A. Khi đó, công suất tỏa nhiệt của đoạn mạch là

        A. 0,1 W.        B. 1,0 W.        C. 0,5 W.        D. 2 W.

Hướng dẫn giải

        Công suất tỏa nhiệt của đoạn mạch là .

Câu 14. Một máy phát điện xoay chiều có rôto là nam châm vĩnh cửu có tốc độ quay thay đổi được, cuộn dây được đặt trên stato. Dùng tần số kế điện tử để đo tần số f (vòng/s) của rôto và vôn kế đo suất điện động E (V) ở hai đầu cuộn dây. Kết quả đo f và E được biểu diễn bằng đồ thị như hình bên dưới.

        Nếu chấp nhận sai số dưới 10% thì mối liên hệ giữa suất điện động E (mV) ở hai đầu cuộn dây và tần số f (vòng/s) của rôto là

        A. E = 0,027f.        B. E = 2,2f.        C. E = 0,05f.        D. E = 30f.

Hướng dẫn giải

        Khi nam châm quay, từ thông xuyên qua tiết diện S của mỗi cuộn dây biến thiên và được xác định bởi biểu thức:

        Suất điện động cảm ứng trong khung dây là

Suất điện động cảm ứng hiệu dụng trong khung dây là giá trị vôn kế đo được và xác định bởi biểu thức:  (với k là hệ số tỉ lệ)

        Với N, B, S được giữ không đổi nên E tỉ lệ thuận với f theo hệ số tỉ lệ k. Và k được xác định dựa vào đồ thị trong hình đã cho (chấp nhận sai số dưới 10%) .

        Từ đồ thị ta có: .

Vậy E=0,027.f.

Câu 15. Khi nói về quan hệ giữa điện trường và từ trường của điện từ trường thì nhận định nào sau đây là đúng?

        A. Vector cường độ điện trường và vector cảm ứng từ cùng phương và cùng độ lớn.

        B. Tại mỗi điểm trong không gian, điện trường và từ trường luôn dao động ngược pha.

        C. Tại mỗi điểm trong không gian, điện trường và từ trường luôn dao động lệch pha nhau .

        D. Điện trường và từ trường biến thiên điều hòa theo thời gian với cùng chu kì.

Hướng dẫn giải

        A sai. Vì trong sóng điện từ, vector cường độ điện trường và vector cảm ứng từ vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Và chúng cũng không cùng độ lớn.

        B và C sai. Vì tại mỗi điểm trong không gian, điên trường và từ trường luôn dao động cùng pha.

        D đúng. Vì điện trường và từ trường trong sóng điện từ đều biến thiên điều hòa theo thời gian có cùng chu kỳ, cùng tần số và cùng pha tại mỗi điểm trong không gian.

Câu 16. Số hạt không mang điện tích trong nguyên tử silver  là

        A. 47.        B. 60.        C. 107.        D. 154.

Hướng dẫn giải

        Trong nguyên tử silver  có 47 proton, 47 electron và 107 – 47 = 60 neutron.

Vậy số hạt không mang điện tích trong nguyên tử silver  là 60 hạt.

Câu 17. Đặt điện áp xoay chiều có biểu thức  (V) vào một đoạn mạch chứa các linh kiện điện tử. Khi đó, biểu thức cường độ dòng điện chạy trong mạch là  Nhận định nào sau đây đúng?

        A. Pha ban đầu của cường độ dòng điện là .

        B. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn cường độ dòng điện trong mạch một góc .

        C. Tần số của dòng điện là 50 Hz.

        D. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 5 A.

Hướng dẫn giải

        Phân tích từng nhận định.

        Nhận định A sai. Vì biểu thức cường độ dòng điện chạy trong mạch được viết lại là:

Nên pha ban đầu của cường độ dòng điện là .

        Nhận định B sai. Vì điện áp giữa hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn cường độ dòng điện trong mạch một góc là .

        Nhận định C đúng. Vì tần số của dòng điện là .

        Nhận định D sai. Vì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là .

Câu 18. Một vòng dây dẫn phẳng hình tròn có diện tích S = 60 cm² được đặt trong một từ trường đều có B = 0,2 T. Trong 0,5 s vòng dây quay đều được một góc 60° như hình bên. Độ lớn suất điện động cảm ứng trong vòng dây là

        A. 12.10⁻³ V.        B. 1,2.10⁻³ V.

        C. 2,2.10⁻³ V.        D. 22.10⁻³ V.

Hướng dẫn giải

        Độ lớn suất điện động cảm ứng trong vòng dây là:

                ⇔ .

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. 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 bình cách nhiệt chứa 500 g nước ở nhiệt độ  = 25 °C. Người ta lần lượt thả vào bình này những quả cầu sắt giống nhau đã được đốt nóng đến 200 °C. Sau khi thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của nước trong bình khi xảy ra cân bằng nhiệt là  = 29 °C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường, bỏ qua sự bay hơi của nước. Giả thiết nước không bị tràn ra ngoài và lượng nước bị rút vào quả cầu sắt không đáng kể. Cho nhiệt dung riêng của sắt và nước lần lượt là 460 J/(kg.K) và 4 200 J/(kg.K); nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,34.10⁵ J/kg.

        a) Khối lượng của mỗi quả cầu sắt xấp xỉ bằng 0,1 kg.

        b) Nếu tiếp tục thả thêm 4 quả cầu sắt nữa thì nhiệt độ của nước khi xảy ra cân bằng nhiệt xấp xỉ bằng 43 °C.

        c) Để nhiệt độ của nước đạt 58 °C khi xảy ra cân bằng nhiệt thì cần thả thêm vào bình 10 quả cầu sắt nữa.

        d) Sau đó, người ta muốn giảm nhiệt độ của nước trong bình xuống còn 40 °C nên người ta đã thả tiếp vào bình 200 g nước đá ở 0 °C (không lấy quả cầu sắt ra).

Hướng dẫn giải

        a) Khi thả 1 quả cầu sắt vào nước, ta có:

 ⇔ 

                ⇔ .

 Vậy khối lượng mỗi quả cầu xấp xỉ bằng 106,8 g.

        b) Khi thả thêm 4 quả cầu nữa, ta có:

 ⇔ 

        ⇔ .

Vậy khi thả thêm 4 quả cầu sắt vào nước thì nhiệt độ của nước khi xảy ra cân bằng nhiệt xấp xỉ bằng 43 °C.

        c) Để nhiệt độ của nước đạt 58 °C khi xảy ra cân bằng nhiệt thì số quả cầu sắt đã thêm vào bình là:

 ⇔ 

        ⇒ 

Vậy số quả cầu sắt cần thêm vào bình nữa là  quả.

        d) Để nhiệt độ của nước trong bình giảm xuống còn 50 °C thì lượng nước đá ở 0 °C cần thêm vào là:

 ⇔ 

        ⇔ .

Câu 2. Bệnh giảm áp là một trong những bệnh nghề nghiệp của thợ lặn, có tỉ lệ gây tử vong và mất sức lao động cao.

        Trong quá trình giảm áp, sự hòa tan của khí xảy ra theo quá trình ngược lại. Độ hòa tan giảm, các khí thải bớt ra ngoài cơ thể qua đường phổi. Nếu áp suất giảm chậm thì khí nitrogen từ các mô hòa tan vào máu, được vận chuyển tới phổi rồi thải ra ngoài. Khi giảm áp nhanh, khí nitrogen không vận chuyển kịp tới phổi giải phóng ra ngoài sẽ tích lại trong cơ thể. Khi quá bão hòa tới mức nhất định sẽ hình thành các bọt khí, các bọt khí hình thành to dần gây tắc mạch máu, chèn ép các tế bào (đặc biệt là các tế bào thần kinh), dẫn đến liệt, rối loạn hoạt động cơ vòng, … Đó là nguyên nhân của bệnh giảm áp.

Nguồn: https://s.net.vn/iRxj

        Một thợ lặn từ độ sâu 35 m nổi lên mặt nước quá nhanh làm cho khí nitrogen (coi là khí lí tưởng) trong cơ thể hình thành các bọt khí. Giả sử sự chênh lệch nhiệt độ là không đáng kể. Áp suất khí nitrogen trong phổi và cơ thể bằng áp suất môi trường tác dụng lên người thợ lặn. Cho biết khối lượng riêng của nước là 10³ kg/m³, áp suất khí quyển là 101 325 Pa. Lấy g = 10 m/s².

        Người thợ lặn sử dụng bình nén khí (bình A) có các thông số 12 lít – 2.10⁷ Pa chứa không khí (xem là khí lí tưởng). Người ta sử dụng máy nén khí để bơm khí ở áp suất 10⁵ Pa vào bình A với lưu lượng khí là 100 lít/phút và nhiệt độ khối khí không đổi trong suốt quá trình bơm. Ban đầu trong bình A chưa có khí và bỏ qua lượng khí thoát ra ngoài.

        a) Áp suất môi trường tác dụng lên người thợ lặn khi ở độ sâu 35 m là 350 kPa.

        b) Khi nổi lên mặt nước, áp suất môi trường tác dụng lên người thợ lặn là 10⁵ Pa.

        c) Nếu bọt khí nitrogen được hình thành ở độ sâu 35 m thì khi người thợ lặn lên đến mặt nước, thể tích bọt khí nitrogen tăng 3,5 lần.

        d) Thời gian bơm khí vào bình A để đạt các thông số 12 lít – 2.10⁷ Pa là 24 phút.

Hướng dẫn giải:

        a) Áp suất môi trường tác dụng lên người thợ lặn khi ở độ sâu 35 m là:

 Pa.

        b) Khi nổi lên mặt nước, áp suất môi trường tác dụng lên người thợ lặn là:

 Pa.

        c) Bọt khí nitrogen được hình thành ở độ sâu 35 m, trong quá trình người thợ lặn từ từ nổi lên mặt nước nhiệt độ bọt khí không đổi, thể tích bọt khí tăng lên:

 ⇔  lần.

        d) Do ban đầu trong bình A chưa có khí và bỏ qua lượng khí thoát ra ngoài nên lượng khí cần bơm vào bình A:

 ⇔  lít.

        Thời gian để bơm khí vào bình A đạt các thông số ghi trên bình là  phút.

Câu 3. Một khung dây dẫn hình chữ nhật gồm 50 vòng, mỗi vòng có kích thước 10 cm × 20 cm, được đặt trong từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B = 0,2 T. Tại thời điểm ban đầu (t = 0), khung dây được đặt vuông góc với vector cảm ứng từ . Bắt đầu cho khung dây quay đều với tốc độ 300 vòng/phút quanh một trục nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với các đường sức từ (như hình vẽ). Khung dây nối với một mạch ngoài có điện trở R = 5 Ù, điện trở của khung dây không đáng kể.

        a) Tại thời điểm t bất kì, từ thông qua khung dây là .

        b) Suất điện động cảm ứng cực đại trong khung dây là 2 (V).

        c) Dòng điện chạy qua mạch ngoài là dòng điện xoay chiều.

         d) Dòng điện chạy qua mạch ngoài có cường độ cực đại bằng 0,4ð (mA).

Hướng dẫn giải

        a) Ta có:  ⇒ .

        Diện tích mỗi vòng dây là .

        Tại thời điểm t bất kì, từ thông qua khung dây là

.

                ⇔ .

        b) Suất điện động cảm ứng trong khung dây là

.

        Suất điện động cảm ứng cực đại trong khung dây là .

        c) Dòng điện trong khung dây là dòng điện xoay chiều vì khung dây quay đều trong từ trường, làm từ thông qua khung dây biến thiên điều hòa theo thời gian, dẫn đến suất điện động cảm ứng và cường độ dòng điện cũng biến thiên điều hòa theo thời gian. Chiều dòng điện luân phiên đổi chiều và tuân theo định luật Lenz.

        d) Dòng điện chạy qua mạch ngoài có cường độ cực đại bằng .

Câu 4. Arktika là tàu phá băng chạy bằng năng lượng hạt nhân của Nga. Với chiều dài 173 m, cao 15 m, tàu được trang bị hai lò phản ứng hạt nhân, mỗi lò có công suất 175 MW, giúp tàu phá lớp băng dày đến 3m.

        Nếu lò phản ứng này sử dụng năng lượng từ sự phân hạch của , mỗi phân hạch sinh ra trung bình 203 MeV. Cho khối lượng mol của nguyên tử  là 235 g/mol.

        a) Trong 940 g  có chứa  nguyên tử .

        b) Trong 1 ngày, mỗi lò tiêu thụ xấp xỉ 1,82 kg .

        c) Mỗi kg than đá khi đốt cháy hoàn toàn sẽ tỏa ra nhiệt lượng 27.10⁶ J. Năng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 kg  phân hạch hoàn toàn bằng năng lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn khoảng 3 tấn than đá.

        d) Cho nhiệt nóng chảy riêng của băng ở 0 °C là 334 kJ/kg. Với năng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 kg  phân hạch hoàn toàn sẽ làm nóng chảy khối băng có khối lượng xấp xỉ  kg.

Hướng dẫn giải

        a) Số nguyên tử  chứa trong 940 g  là: .

        b) Năng lượng nhiệt tỏa ra trong một ngày của mỗi lò bằng  J.

Số phản ứng phân hạch  xảy ra để cung cấp đủ năng lượng nhiệt  J bằng số nguyên tử  đã phân hạch và bằng:

Khối lượng  đã dùng trong một ngày ở mỗi lò là: .

        c) Gọi m (kg) là khối lượng than đá đốt cháy hoàn toàn để cung cấp năng lượng nhiệt bằng với năng lượng nhiệt do 1 kg  phân hạch hoàn toàn tỏa ra.

Ta có: 

        ⇔  tấn.

        d) Năng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 kg  phân hạch hoàn toàn bằng:

 J.

Khối lượng băng nóng chảy bằng .

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

Câu 1. Một lò nung đang bị hư màn hình hiển thị nhiệt độ lò. Để xác định nhiệt độ của lò nung, một người công nhân đã lấy một mẫu sắt 100 g đang nung trong lò ra và thả nó vào một nhiệt lượng kế chứa 1,06 kg nước ở 25 ⁰C, khi có cân bằng nhiệt xảy ra thì nhiệt độ của nước là 35 ⁰C. Biết nhiệt dung riêng của sắt và nước lần lượt là 460 J/(kg.K) và 4 200 J/(kg.K). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường và nhiệt lượng kế; sự bay hơi của nước. Tính nhiệt độ của lò nung theo đơn vị Kelvin (làm tròn đến hàng đơn vị).

Hướng dẫn giải:

        Nhiệt độ của lò nung t (⁰C):

 ⇔ 

                ⇔ 

                ⇔  ⁰C.

Câu 2. Một chai thuỷ tinh chứa không khí được đậy kín bằng một cái nút có khối lượng 300 g. Tiết diện trong của miệng chai là . Khi ở nhiệt độ phòng  người ta xác định được áp suất của khối khí trong chai bằng với áp suất khí quyển và bằng  (). Nút chai bị đẩy thụt ngang với miệng chai nên không thể dùng tay lấy nút chai ra được. Người ta phải dùng biện pháp là nhúng ngập chai thủy tinh đó vào trong nồi nước sôi (như hình bên) thì sau một khoảng thời gian thấy cái nút bị đẩy di chuyển đi lên. Cho gia tốc trọng trường , ; ma sát giữa nút và thành chai là F_ms = 3 N. Bỏ qua sự giãn nở vì nhiệt của vỏ chai. 

        Tính nhiệt độ  của khối khí trong chai khi cái nút bắt đầu bị đẩy di chuyển đi lên (tính theo đơn vị kelvin và làm tròn đến hàng đơn vị).

Hướng dẫn giải

        Trong quá trình làm nóng khối khí (nút chai chưa bị đẩy dịch chuyển), thể tích khối khí trong chai không đổi nên ta có:

 ⇔  (1)

        Nút chai bắt đầu bị đẩy di chuyển đi lên khi:

 ⇔  (2)

Thay (1) vào (2), ta được:

        ⇔ 

        ⇔ 

        ⇔ .

        Vậy nhiệt độ của khối khí trong chai khi cái nút bắt đầu bị đẩy di chuyển đi lên là 305 K.

Câu 3. Để pha sữa bột cho con, một người mẹ dùng nước nguội ở 25 °C pha với nước nóng ở 100 °C để thu được 180 ml nước ở 50 °C. Biết khối lượng riêng của nước là 997 kg/m³, nhiệt dung riêng của nước là 4 200 J/(kg.K).  Tỉ số giữa lượng nước nóng và nước nguội đã dùng bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

        Khối lượng của 180 ml nước: .

Ta có:  (1)

Và:  ⇔ 

⇔  (2)

Từ (1) và (2), ta có hệ phương trình:  ⇔ 

        Tỉ số giữa lượng nước nóng và nước nguội đã dùng là .

Câu 4. Cho proton có động năng 1,46 MeV bắn phá hạt nhân  đang đứng yên, sinh ra hai hạt á có cùng động năng. Biết m_p = 1,0073 amu; m_Li = 7,0142 amu; m_á = 4,0015 amu và 1 amu = 931,5 MeV/c². Xác định góc ϕ hợp bởi các vector vận tốc của hai hạt á sau phản ứng. Tính theo đơn vị degrees (°) và làm tròn đến hàng đơn vị.

Hướng dẫn giải

        Theo định luật bảo toàn động lượng, ta có:

                        ⇒ 

Vì  và  nên  (1)

        Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có:

⇔  MeV (2)

Thế (2) vào (1) ta được:  ⇒ 

Câu 5. Khi chlorine là hỗn hợp của hai đồng vị bền là ³⁵Cl có khối lượng nguyên tử 34,969 amu, hàm lượng 75,4% và ³⁷Cl có khối lượng nguyên tử 36,966 amu, hàm lượng 24,6%. Tính khối lượng nguyên tử của nguyên tố hoá học chlorine theo đơn vị amu và làm tròn đến hàng đơn vị.

Hướng dẫn giải

        Khối lượng nguyên tử của nguyên tố hóa học Chlorine là 34,969.75,4% + 36,966.24,6% ≈ 35 amu.

Câu 6. Một mẫu chất phóng xạ X phân rã theo thời gian và phát ra các hạt . Số lượng các hạt  này được ghi nhận bởi một máy thu (ống Geiger − Muller) và được biểu diễn theo thời gian t như đồ thị ở hình bên dưới. Tính hằng số phóng xạ của chất phóng xạ X (làm tròn đến hàng phần trăm).

Hướng dẫn giải

        Số hạt α tạo thành được xác định bằng biểu thức 

        Từ đồ thị, ta có hệ phương trình sau:  ⇒  ⇒ .

Vậy hằng số phóng xạ của chất phóng xạ X là .