C. Khi từ thông qua mạch kín biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên.

        D. Từ trường của dòng điện cảm ứng luôn ngược chiều với từ trường ngoài sinh ra dòng điện cảm ứng.

Hướng dẫn giải

        Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường của cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.

Câu 12: Trong hình a, nam châm đang rơi thẳng đứng đến gần vòng dây dẫn kín, hình b vòng dây dẫn kín đang rơi thẳng đứng đến gần nam châm. Gọi lần lượt là dòng điện cảm ứng sinh ra trong vòng dây a, b. Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về chiều của  và  khi nhìn từ trên xuống?  

        A. Chúng đều có chiều cùng chiều kim đồng hồ.

        B. Chúng đều có chiều ngược chiều kim đồng hồ.

        C.  có chiều ngược chiều kim đồng hồ,  có chiều cùng chiều kim đồng hồ.

        D.  có chiều cùng chiều kim đồng hồ,  có chiều ngược chiều kim đồng hồ.

Hướng dẫn giải

        Trong cả hai trường hợp ở hình a, b, từ thông qua khung dẫn đều tăng. Theo định luật Lentz, chiều của vector cảm ứng từ ngược với ngược với chiều từ trường ban đầu.

        Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải ta xác định được chiều của dòng điện cảm ứng qua mỗi vòng dây như hình vẽ.

Câu 13: Suất điện động cảm ứng do máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra có biểu thức . Giá trị cực đại của suất điện động này là

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

Hướng dẫn giải

        Hàm  đạt giá trị cực đại bằng  thì suất điện động  đạt giá trị cực đại bằng .

Câu 14: Coi hạt nhân có số nuclon  là một hình cầu thì bán kính  của hạt nhân được tính theo công thức  với  là một hằng số dương. Trong bốn hạt nhân , , , , hạt nhân có bán kính gần nhất với bán kính của hạt nhân  là

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

Hướng dẫn giải

        Bán kính hạt nhân: 

        Hạt nhân có cùng số nucleon so với hạt nhân  nên có bán kính gần nhất với bán kính hạt nhân .

Câu 15: Nitrogen trong tự nhiên có khối lượng nguyên tử là  gồm 2 đồng vị là và  có khối lượng nguyên tử lần lượt là   và . Phần trăm của trong nitrogen tự nhiên là

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

Hướng dẫn giải

        Phần trăm của trong nitrogen tự nhiên thỏa mãn phương trình:

        Giải phương trình ta được 

Câu 16:        Phát biểu nào sau đây về phản ứng nhiệt hạch là đúng?

        A. Phản ứng nhiệt hạch là quá trình của ít nhất ba hạt nhân hợp lại với nhau tạo nên một hạt nhân mới nặng hơn.             

        B. Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân thu năng lượng.

        C. Tên gọi phản ứng nhiệt hạch là do nó toả ra năng lượng nhiệt rất lớn, làm nóng môi trường xung quanh lên.

        D. Năng lượng tỏa ra của phản ứng nhiệt hạch không phụ thuộc vào năng lượng cung cấp để phản ứng xảy ra.

Hướng dẫn giải

        Năng lượng tỏa ra của phản ứng nhiệt hạch không phụ thuộc vào năng lượng cung cấp để phản ứng xảy ra.

Câu 17: Caesium 137 là chất phóng xạ được thoát ra khỏi nhà máy điện nguyên tử Chernobyl do sự cố phóng xạ xảy ra vào năm 1986. Chu kì bán rã của Caesium 137 là . Ngay sau vụ nổ, người ta đo được độ phóng xạ cách nhà máy  là  trên mỗi mét vuông. Hỏi vào năm nào thì độ phóng xạ này giảm còn  trên mỗi mét vuông?

        A. 2000.        B. 2024.        C. 2144.        D. 2500.

Hướng dẫn giải

        Thời gian để độ phóng xạ giảm xuống còn 1 kBq trên mỗi mét vuông thỏa mãn biểu thức:

        Thay  và :

Giải phương trình ta được.

        Vậy độ phóng xạ giảm còn  vào năm 

Câu 18: Một đoạn dây dẫn thẳng dài , có khối lượng  mang dòng điện có cường độ  được đặt trong vùng từ trường đều. Biết từ trường có hướng hợp với chiều của dòng điện một góc . Cho độ lớn gia tốc trọng trường . Độ lớn cảm ứng từ của từ trường để lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn và trọng lực của nó có độ lớn bằng nhau là

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

Hướng dẫn giải

        Công thức tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: 

        Công thức tính trọng lực của đoạn dây: 

        Theo đề:    

        Thay các giá trị vào: 

        Làm tròn ta được: 

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 bình đun nước nóng bằng điện có công suất . Nước được làm nóng khi đi qua buồng đốt của bình. Nước chảy qua buồng đốt với lưu lượng  . Nhiệt độ của nước khi đi vào buồng đốt là  Cho nhiệt dung riêng của nước là  . Bỏ qua mọi hao phí.

        a) Nhiệt độ của nước khi ra khỏi buồng đốt là .

        b) Nếu nhiệt độ của nước khi đi vào buồng đốt tăng gấp đôi thì nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt tăng gấp đôi.

        c) Công suất điện của bình bị giảm đi 2 lần thì nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt là °.        

        d) Để nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt bằng thân nhiệt trung bình của con người là , ta có thể tăng lưu lượng nước chảy qua buồng đốt thêm  

Hướng dẫn giải

        a) SAI

Trong một giây nước chảy qua buồng đốt sẽ nhận nhiệt lượng là:

        Thay số ta được:

        b) SAI

Nhiệt độ của nước đi vào buồng đốt tăng gấp đôi bằng 

        Tương tự như ý a, ta có nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt:

        Vậy nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt không tăng gấp đôi khi nhiệt độ nước vào buồng đốt tăng gấp đôi.

        c) ĐÚNG

Nhiệt lượng buồng đốt truyền cho nước đến khi ra khỏi buồng:

         Thay số ta được:

        d) ĐÚNG

Lưu lượng nước chảy qua buồng đốt trong trường hợp này là 

        Tương tự ý a, ta có nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt:

        Vậy lưu lượng nước đã tăng một lượng:

.

Câu 2: Hình bên là súng phun sơn HVLP ( High-Volume, Low-Pressure) một công cụ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp như xây dựng, sản xuất ô tô, đồ gỗ,… Súng phun sơn không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo chất lượng sơn đồng đều, mịn màng và bền lâu. Điều chỉnh áp suất khí sao cho phù hợp, thường ở mức  ở nhiệt độ  để có thể tạo lớp sơn đều, mịn. Biết trung bình lượng không khí phun ra là , khối lượng mol của không khí là ( coi lượng sơn phun ra cùng với không khí là không đáng kể) và . Cho hằng số Boltzman . Coi toàn bộ khí là khí lý tưởng.

a) Súng phun sơn cần nén khí để tạo lực phun mạnh và đồng đều.

b) Thể tích khí thoát ra trong 1 giây ngay sau khi rời vòi phun là .

        c) Bơm liên tục 8 phút thì khối lượng khí thoát ra bằng .

        d) Động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí trong súng trước khi phun ra là .

Hướng dẫn giải

a) ĐÚNG

Súng phun sơn cần phải nén khí để tạo lực phun mạnh và đồng đều

b) ĐÚNG

Thể tích khí thoát ra trong 1 giây ngay sau khi rời vòi phun là

     c) SAI

        Bơm liên tục 8 phút thì khối lượng khí thoát ra bằng

           d) SAI

        Động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí trong súng trước khi phun ra là

Câu 3: Hình dưới là sơ đồ cấu tạo của một đèn pin lắc tay cần pin. Lắc nó trong một thời gian ngắn sẽ tạo ra dòng điện và làm phát sáng bóng đèn. 

        a) Bộ phận chuyển động bên trong đèn pin là một nam châm vĩnh cửu.

        b) Khi lắc đèn pin với tốc độ nhanh hơn thì đèn sẽ sáng hơn.

        c) Quá trình chuyển đổi năng lượng của đèn là từ thế năng thành điện năng rồi thành quang năng và nhiệt năng.

        d) Nếu cho cuộn dây cố định bao phủ toàn bộ chiều dài đường đi của bộ phận chuyển động thì

đèn sẽ sáng hơn so với thiết kế ban đầu.

Hướng dẫn giải

        a) ĐÚNG

Bộ phận chuyển động bên trong đèn pin là một nam châm vĩnh cửu.

        b) ĐÚNG

Khi lắc đèn pin với tốc độ nhanh hơn thì từ thông qua ống dây biến thiên theo thời

gian lớn hơn, cường độ dòng điện cảm ứng lớn hơn nên đèn sẽ sáng hơn.

        c) SAI

Quá trình chuyển đổi năng lượng của đèn là từ động năng thành điện năng rồi thành

năng lượng ánh sáng và nhiệt.

        d) SAI

Nếu thay cuộn dây cố định bao phủ toàn bộ chiều dài đường đi của bộ phận chuyển

động thì khi nam châm chuyển động, từ thông biến thiên qua vòng dây sẽ ít đi nên đèn sẽ

sáng kém hơn so với thiết kế ban đầu.

Câu 4: Năm 1934, hai ông bà Joliot và Curie dùng hạt  bắn phá một lá nhôm và thu được phosphorus với phương trình phản ứng là . Điều đặc biệt là hạt nhân  sinh ra có tính phóng xạ . Hạt nhân hoặc nguyên tử  được gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo vì không có sẵn trong thiên nhiên. Phosphorus thiên nhiên là đồng vị bền . Bằng cách dùng các máy gia tốc (và các lò phản ứng hạt nhân) thực hiện các phản ứng hạt nhân, người ta đã tạo ra hơn  đồng vị phóng xạ, trong khi số đồng vị phóng xạ tự nhiên chỉ có khoảng .

                a) Số lượng đồng vị phóng xạ tự nhiên nhiều hơn số lượng đồng vị phóng xạ nhân tạo.

                b) Phản ứng tạo ra  là một ví dụ về phản ứng hạt nhân do con người thực hiện.

                c) Đồng vị phóng xạ nhân tạo  sau khi phóng xạ cho sản phẩm là hạt nhân .

                d) Đồng vị phóng xạ  có chu kì bán rã là . Ban đầu người ta có một mẫu  nguyên chất có khối lượng . Khối lượng  còn lại trong mẫu sau  giây là .

Hướng dẫn giải

        a) SAI

Số lượng đồng vị phóng xạ tự nhiên ít hơn số lượng đồng vị phóng xạ nhân tạo.

        b) ĐÚNG

Phản ứng tạo ra  là một ví dụ về phản ứng hạt nhân do con người thực hiện.

        c) SAI

Phương trình phân rã  của  là

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

        nên đồng vị phóng xạ nhân tạo  sau khi phóng xạ cho sản phẩm không phải là hạt nhân  

        d) SAI

Đồng vị phóng xạ  có chu kì bán rã là .

        Ban đầu người ta có một mẫu  nguyên chất có khối lượng .

        Khối lượng giây là  còn lại trong mẫu sau  là

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

Câu 1: Một chai chứa 1 lít nước ngọt, ban đầu ở , được đặt vào tủ lạnh có nhiệt độ . Biết nhiệt dung riêng của nước ngọt là .hời gian (đơn vị giây) cần thiết để làm lạnh chai nước                   ngọt nếu công suất của tủ lạnh là  và hiệu suất làm lạnh nước ngọt là .

Hướng dẫn giải

        Nhiệt lượng chai nước ngọt tỏa ra để giảm nhiệt độ từ  đến là

        Thời gian cần thiết để làm lạnh chai nước là

Sử dụng các thông tin sau cho Câu 2 và Câu 3: Một chai thủy tinh chứa khí lý tưởng được bịt kín bằng một nút gỗ có khối lượng là  tiết diện của miệng chai là . Ban đầu, chai được đặt ở nhiệt độ  và áp suất của khối khí trong chai bằng áp suất khí quyển . Bỏ qua sự trao đổi nhiệt của khí trong chai với môi trường.

Câu 2: Một người nung nóng khí trong chai đến  bằng đèn cồn. Khi đó áp suất của khí trong bình bằng bao nhiêu  ?

Hướng dẫn giải

        Vì nút chai chưa bật ra, thể tích trong chai không đổi nên quá trình đun nóng là đẳng tích.

        Ta có

Câu 3: Biết lực ma sát giữa nút chai và thành bình thủy tinh là 10 N. Để nút chai bật ra thì phải tiếp tục đun nóng khối khí thêm bao nhiêu  (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần chục)?

Hướng dẫn giải

        Lực tối thiểu khối khí tác dụng lên nút chai để nó bật ra ngoài

        Áp suất khí trong bình để nút chai bật ra ngoài là

        Nhiệt độ khí trong bình khi đó là

        Phải tiếp tục nung nóng khối khí thêm

Câu 4: Một dây dẫn được uốn thành một khung dây có dạng tam giác vuông tại A như hình bên với ,  và có dòng điện với cường độ  chạy qua. Đặt khung dây vào trong từ trường đều có vector cảm ứng từ song song với cạnh AN, có hướng như hình vẽ và có độ lớn độ . Giữ khung dây cố định. Lực từ tác dụng lên cạnh MN có độ lớn là . Giá trị của  là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

        Góc giữa vector  và :

        Độ lớn lực từ tác dụng lên cạnh MN là:

        Vậy .

Sử dụng các thông tin sau cho Câu 5 và Câu 6:  trong các mẫu đá uraninite là một chất phóng xạ, sau nhiều lần phân rã liên tiếp có thể tạo ra hạt nhân . Bỏ qua các hạt nhân sản phẩm trung gian do thời gian sống của chúng rất ngắn, phương trình phóng xạ như sau:

Khảo sát một mẫu đá uraninite với thành phần ban đầu chỉ gồm . Tỉ lệ khối lượng  còn lại và khối lượng  là . Chu kỳ bán rã của  là . Khối lượng mol của  là , khối lượng mol của  là .

Câu 5: Tính giá trị của .

Hướng dẫn giải

        Áp dụng định luật bảo toàn nucleon và định luật bảo toàn điện tích, ta có hệ:

Câu 6: Tuổi của mẫu đá uraninite trên là . Giá trị của  là bao nhiêu (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Hướng dẫn giải

        Gọi t là tuổi của mẫu đá (tính bằng )

        Số hạt   tại thời điểm đang khảo sát là:

        Số hạt  tạo thành bằng số hạt   phân rã:

        Vậy giá trị của  là .

---------- HẾT ----------