Câu 10:        Nếu tăng nhiệt độ của một hệ mà không làm thay đổi thể tích của nó thì nội năng của nó

        A. tăng.        B. giảm.        C. tăng rồi giảm.        D. luôn không đổi.

Hướng dẫn giải

        Tăng nhiệt độ làm cho chuyển động của các phân tử hệ nhanh hơn, va chạm nhiều hơn, động năng phân tử tăng lên, dẫn đến nội năng tăng.

Câu 11:        Nhiệt lượng cần thiết để làm 1 kg của chất chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ sôi được gọi là

        A. nhiệt dung riêng.                B. nhiệt hoá hơi riêng.        

        C. nhiệt nóng chảy riêng.        D. nhiệt hoá hơi.

Hướng dẫn giải

        Nhiệt hóa hơi riêng của một chất là nhiệt lượng cần để 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ sôi.

Sử dụng thông tin sau cho Câu 12 và Câu 13: Cho ba quả cầu đặc có cùng khối lượng, kích thước và nhiệt độ ban đầu của mỗi quả cầu là bằng nhau, được làm bằng nhôm, sắt và chì. Gọi  lần lượt là nhiệt dung riêng của của nhôm, sắt và chì. Biết .

Câu 12:        Nếu cung cấp cùng một nhiệt lượng cho mỗi quả cầu thì

        A. quả cầu bằng nhôm đạt nhiệt độ cao nhất.        

        B. quả cầu bằng chì đạt nhiệt độ cao nhất.        

        C. quả cầu bằng sắt đạt nhiệt độ cao nhất.

        D. nhiệt độ ba quả cầu như nhau.

Hướng dẫn giải

         và suy ra c và  tỉ lệ nghịch  càng nhỏ  càng lớn.

Câu 13:        Nhúng ngập đồng thời cả ba quả cầu vào một bình chứa nước có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ cuả ba quả cầu thì

        A. quả cầu bằng nhôm hấp thụ nhiều nhiệt nhất.

        B. quả cầu bằng chì hấp thụ nhiều nhiệt nhất.        

        C. quả cầu bằng sắt hấp thụ nhiều nhiệt nhất.

        D. ba quả cầu hấp thụ nhiệt lượng như nhau.

Hướng dẫn giải

        Vì c và Q tỉ lệ thuận nên c càng lớn thì Q càng lớn.

Câu 14:        Trên đồ thị  vẽ hai đường đẳng tích của cùng một lượng khí xác định. Khẳng định nào sau đây đúng? 

        A. .                B. .

        C. .                D. .

Hướng dẫn giải

Vẽ đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ T’ bất kỳ (vuông góc với trục OT), đường đẳng nhiệt này cắt các đường đẳng tích tại các điểm 1 và 2, từ 1 và 2 xác định p₁ và p₂; với quá trình đẳng nhiệt (ứng với nhiệt độ T’) ta có:

; vì .

Câu 15:        Một dây dẫn thẳng dài 20 cm, có dòng điện cường độ 5 A chạy qua. Đặt đoạn dây trong từ trường đều sao cho vuông góc với vectơ cảm ứng từ  có độ lớn bằng 0,2 T. Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn bằng

        A. 0,1 N.        B. 1 N.        C. 20 N.        D. 0,2 N.

Hướng dẫn giải

        .

Câu 16:        Khi so sánh hạt nhân  và hạt nhân , phát biểu nào sau đây đúng?

        A. Số nucleon của hạt nhân  bằng số nucleon của hạt nhân .

        B. Điện tích của hạt nhân  nhỏ hơn điện tích của hạt nhân .

        C. Số proton của hạt nhân  lớn hơn số proton của hạt nhân .

        D. Số nucleon của hạt nhân  nhỏ hơn số neutron của hạt nhân .

Hướng dẫn giải

        Ta thấy số neutron của hạt nhân  nhỏ hơn số neutron của hạt nhân .

Câu 17:        Biển báo nào dưới đây cảnh báo khu vực có chất phóng xạ?

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

Hướng dẫn giải

        Hình 1: Đây là biểu tượng cảnh báo chung, có thể áp dụng cho nhiều loại nguy hiểm khác nhau. Thường được sử dụng khi có nguy cơ gây hại nhưng không thuộc một loại nguy hiểm cụ thể nào, ví dụ như nguy hiểm hóa chất, nguy hiểm vật lý hoặc các nguy cơ tiềm ẩn khác.

        Hình 2: Cảnh báo về sự hiện diện của chất phóng xạ hoặc bức xạ ion hóa có thể gây hại cho sức khỏe. Khu vực có biển báo này yêu cầu tuân thủ các quy tắc an toàn nghiêm ngặt, chẳng hạn như sử dụng quần áo bảo hộ và thiết bị chuyên dụng.

        Hình 3: Thường được gọi là cảnh báo sinh học, biểu tượng này cho biết khu vực có nguy cơ tiếp xúc với các tác nhân sinh học nguy hiểm như vi khuẩn, virus hoặc các chất sinh học có thể gây bệnh. Thường gặp trong phòng thí nghiệm hoặc các cơ sở y tế.

        Hình 4: Dấu hiệu cảnh báo cho các mối nguy hiểm bằng thủy tinh.

Câu 18:        Cho đồ thị biến đổi trạng thái của một khối khí trong hệ tọa độ  như hình vẽ bên. Đồ thị nào dưới đây biểu diễn đúng quá trình biến đổi trạng thái của khối khí này trong hệ tọa độ ?

        A. (a).        B. (b).        C. (c).        D. (d).

Hướng dẫn giải

        Quan sát đồ thị biến đổi trạng thái của một khối khí lý tưởng xác định trong hệ tọa độ , ta thấy đồ thị là 1 đường thẳng có đường kéo đi qua gốc O, nên quá trình biến đổi trạng thái (1) sang (2) là quá trình nén đẳng áp.

→ Trong đồ thị , đường biểu diễn quá trình đẳng áp từ (1) sang (2) là đoạn thẳng song song với trục OT, với .

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 chiếc xe tải vượt qua sa mạc Sahara. Chuyến đi bắt đầu vào sáng sớm khi nhiệt độ là . Thể tích khí coi là lí tưởng chứa trong mỗi lốp xe là  và áp suất trong các lốp xe là  Coi khí trong lốp xe có nhiệt độ như ngoài trời, không thoát ra ngoài và thể tích lốp không thay đổi. Đến giữa trưa, nhiệt độ tăng lên đến  

        a) Các phân tử khí trong lốp xe chuyển động liên tục và va chạm với thành lốp xe gây ra áp suất lên thành lốp.

        b) Sáng sớm trong mỗi lốp xe có 164 mol khí.

        c) Khi đến trưa, áp suất trong lốp là .

        d) Từ sáng sớm cho đến trưa, độ tăng động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử không khí là . Cho hằng số Boltzman .

Hướng dẫn giải

        a) ĐÚNG        

Các phân tử khí trong lốp xe chuyển động liên tục và va chạm với thành lốp xe gây ra áp suất lên thành lốp.

        b) ĐÚNG

Số mol khí trong mỗi lốp xe là

        c) SAI

        d) SAI

Câu 2:        Hình sau mô tả sơ đồ hoạt động đơn giản hóa của cảm biến khói ion hóa.

                Nguồn phóng xạ  từ chất phóng xạ Americium  có hằng số phóng xạ được đặt giữa hai bản kim loại kết nối với một pin. Các hạt  phóng ra làm ion hóa không khí giữa hai bản kim loại, cho phép một dòng điện nhỏ chạy giữa hai bản kim loại đó và chuông báo không kêu.

                Nếu có khói bay vào giữa hai bản kim loại, các ion trong này sẽ kết hợp với những phân tử khói và dịch chuyển chậm hơn làm cường độ dòng điện chạy giữa hai bản kim loại giảm đi. Khi dòng điện giảm tới mức nhất định thì cảm biến báo khói sẽ gửi tín hiệu kích hoạt chuông báo cháy.

        a) Tia  phát ra từ nguồn phóng xạ bị lệch về phía bản kim loại nhiễm điện âm.

        b) Chu kì bán rã của Americium  là  ngày.

        c) Độ phóng xạ của nguồn Americium  có khối lượng  là .

        d) Sau khi sử dụng 15 năm, độ phóng xạ của nguồn Americium  trong cảm biến giảm còn  so với độ phóng xạ ban đầu lúc mới mua.

Hướng dẫn giải

        a) ĐÚNG

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  bị lệch về bản âm.

        b) ĐÚNG

Chu kì bán rã của Americium  là

.

        c) SAI

Số hạt Americium  có khối lượng  là 

.

        Độ phóng xạ của nguồn Americium  có khối lượng  là

.

        d) SAI

 .

Câu 3:        Một học sinh pha một cốc trà nóng. Sau một lúc, học sinh này thêm một số viên đá vào trà. Học sinh sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ của nước trà. Hình dưới đây cho thấy biểu đồ nhiệt độ - thời gian thu được.

        a) Trong quá trình diễn ra thí nghiệm, học sinh cần khuấy trà liên tục là để nhiệt độ của nước trà trong cốc gần như đồng đều nhau ở các vị trí khác nhau.

        b) Thời điểm thả các viên đá vào ứng với điểm P trên đồ thị.

        c) Thời điểm đá tan hết ứng với điểm R trên đồ thị.

        d) Nhiệt độ môi trường xung quanh khoảng .

Hướng dẫn giải

        a) ĐÚNG

Trong quá trình diễn ra thí nghiệm học sinh phải khuấy trà liên tục để đảm bảo nhiệt độ nước trong cốc trà đồng đều nhau.

        b) SAI

Thời điểm thả các viên đá vào ứng với điểm nhiệt độ giảm đột ngột, ứng với điểm Q trên đồ thị.

        c) ĐÚNG

Thời điểm đá tan hết ứng với lúc nước trà bắt đầu tăng nhiệt.

        d) SAI

Nhiệt độ khi nước trà cân bằng với môi trường nhỏ hơn 30°C.

Câu 4:        Hình 1: Mô tả Rơle có nguồn điện và khóa S để đóng, ngắt dòng điện từ A qua B. Khi đóng khóa S, cuộn dây là nam châm điện hút thanh sắt non làm thanh sắt quay đóng tiếp điểm, trong mạch A, B có dòng điện chạy qua.

                Hình 2: Bỏ nguồn điện và khóa S rồi kết nối phần Rơle với mạch điện có gắn chuông báo động (chuông kêu khi mạch A, B đóng). Nguồn điện mới có hiệu điện thế không đổi, X là điện trở nhiệt (có giá trị giảm khi nhiệt độ trên nó tăng).

        a) Khi khóa S đóng, cực Nam của nam châm điện hút thanh sắt non quay làm đóng tiếp điểm.

        b) Thay thanh quay sắt non bằng thanh quay chất liệu bằng đồng thì Rơle hoạt động tốt hơn.

        c) Ở Hình 2: Khi nhiệt độ qua X tăng lên thì từ trường do nam châm điện tạo ra cũng tăng, tăng đến một giá trị nào đó có thể kích hoạt chuông kêu.

        d) Trong thực tế hệ thống này dùng để báo cháy khi nhiệt độ môi trường đạt . Để chuông kêu khi nhiệt độ môi trường đạt giá trị thấp hơn ta ghép thêm một điện trở giống X nối tiếp với X.

Hướng dẫn giải

        a) ĐÚNG

Dòng điện đi ra từ cực dương và đi vào cực âm, áp dụng quy tắc nắm tay phải được cảm ứng từ trong lòng nam châm điện hướng từ phải sang trái. Theo quy tắc vào Nam ra Bắc thì bên phải ống dây là cực Nam.

        b) SAI

Thanh quay bằng sắt non thì nam châm điện mới hút mạnh nên hoạt động mới tốt hơn.

        c) ĐÚNG

Khi nhiệt độ qua X tăng thì điện trở X giảm  dòng điện qua X và CD tăng   từ trường do nam châm điện CD tạo ra tăng nên hút thanh sắt non mạnh hơn làm đóng AB.

        d) SAI

Nếu ghép thêm điện trở giống X nối tiếp với X thì sẽ làm điện trở tăng. Do đó chuông kêu khi nhiệt độ môi trường đạt giá trị cao hơn .

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

Sử dụng thông tin sau cho Câu 1 và Câu 2: Một lò nung điện có công suất 10000 W dùng để làm nóng chảy hoàn toàn 3 kg đồng có nhiệt độ ban đầu . Biết rằng chỉ có 60% năng lượng tiêu thụ của lò được dùng vào việc làm đồng nóng lên và làm nóng chảy đồng. Nhiệt độ nóng chảy của đồng là . Nhiệt dung riêng của đồng là , nhiệt nóng chảy riêng của đồng là .

Câu 1:        Nhiệt lượng cần cung cấp để 3 kg đồng tăng từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ nóng chảy là bao nhiêu kJ (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)?

Hướng dẫn giải

        Nhiệt lượng cần cung cấp để 3 kg đồng tăng từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ nóng chảy là

.

Câu 2:        Thời gian để làm nóng chảy hoàn toàn 3 kg đồng từ nhiệt độ ban đầu là bao nhiêu phút (kết quả làm tròn đến chữ số hàng phần trăm)?

Hướng dẫn giải

        Nhiệt lượng để nóng chảy hoàn toàn 3 kg từ nhiệt độ ban đầu là

        Thời gian để làm nóng chảy hoàn toàn 3 kg từ nhiệt độ ban đầu là

.

Câu 3:        Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm sáu cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp. Suất điện động xoay chiều do máy phát ra có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng 220V. Từ thông cực đại qua mỗi vòng của phần ứng là . Số vòng dây trong mỗi cuộn dây của phần ứng bằng bao nhiêu (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)?

Hướng dẫn giải

        Suất điện động cực đại là

        Tần số góc là

        Từ thông cực đại là

        Số vòng dây là

        Số vòng dây của 1 cuộn dây là

.

Câu 4:        Một khí cầu có thể tích   và khối lượng vỏ  được bơm không khí nóng tới áp suất bằng áp suất không khí bên ngoài. Không khí nóng phải có nhiệt độ bằng bao nhiêu để khí cầu bắt đầu bay lên? Biết không khí bên ngoài có nhiệt độ  và áp suất 1 atm; khối lượng mol của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn là .

Hướng dẫn giải

        Gọi và là khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ  và nhiệt độ  là nhiệt độ khi khí cầu bắt đầu bay lên.

Khi khí cầu bay lên:

        Ở điều kiện chuẩn, khối lượng riêng của không khí là

        Vì thể tích của một lượng khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi nên khối lượng riêng của một lượng khí tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi.

        Ta có: (2)

        Từ (1) và (2) suy ra: 

        Do đó 

        Vì  nên .  

Sử dụng thông tin sau cho Câu 5 và Câu 6: Poloni  là một chất phóng xạ α có chu kì bán rã 138 ngày và biến đổi thành hạt nhân chì . Ban đầu , một mẫu có khối lượng 85,0 g, trong đó 40% khối lượng của mẫu là chất phóng xạ , phần còn lại không có tính phóng xạ. Giả sử toàn bộ các hạt α sinh ra trong quá trình phóng xạ đều thoát ra khỏi mẫu.

Câu 5:        Độ phóng xạ của mẫu tại thời điểm ban đầu là . Tìm  (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị).

Hướng dẫn giải

        Khối lượng chất phóng xạ là  

=> Số mol của chất phóng xạ là  .

=> Số hạt tại thời điểm đầu là  .

        Độ phóng xạ của mẫu là

.

Câu 6:        Xác định khối lượng của mẫu tại thời điểm  (kết quả tính theo đơn vị gam và lấy đến một chữ số sau dấu thập phân).

Hướng dẫn giải

        Ta có: 

        Mỗi một phân tử  phóng xạ tạo 1 hạt  

 Số mol  phóng xạ tạo ra số mol tương ứng.

        Số mol chất phóng xạ mất sau 276 ngày là

 Số mol hạt alpha sinh ra là

        Do hạt Pb là hạt nhân nặng nên khi phóng xạ ra Pb không thoát khỏi mẫu.

Khối lượng của mẫu tại thời điểm 276 ngày là tổng khối lượng trừ đi khối lượng hạt alpha thoát ra

.