Để nghiên cứu và ứng dụng các hạt vật chất nhỏ hơn nguyên tử,người ta thường sử dụng máy cyclotron (hình vẽ). Máy này hoạt động dựa trên nguyên tắc kết hợp điện trường và từ trường để làm tăng tốc các hạt điện tích chuyển động. Máy cyclotron có hai hộp rỗng hình chữ D (hai cực D1 và D2) làm bằng đồng ghép với nhau thành một hình tròn được đặt trong chân không từ trường đều có cảm ứng từ B vuông góc với mặt hộp. Hai cạnh thẳng đứng của các hộp D không đặt sát nhau mà cách nhau một khoảng hẹp, ở giữa khoảng hẹp có một điện trường E. Điện tích phóng ra ở gần tâm máy được tăng tốc trực tiếp bởi lực điện khi đi qua điện trường giữa hai hộp D và được lực từ làm cho chuyển động tròn trong hộp. Vì điện tích được tăng tốc dần nên bán kính quỹ đạo cũng tăng theo. Xét chuyển động của hạt đơ-tơ-rôn trong một máy cyclotron. Biết đơ-tơ-rôn có khối lượng nghỉ là 3,31.10-27 kg và điện tích +1,6.10-19, bay theo phương vuông góc với các đường sức từ với tốc độ 3,2.106 m/s (ở cực D1). Hiệu điện thế giữa hai cực D là 100kV và độ lớn cảm ứng từ B là 1,6T. Biết đơ-tơ-rôn bay ra khỏi các cực theo phương song song với các đường sức điện của điện trường giữa hai cực.

Câu 23:

Thông thường, phổi của một người trưởng thành có thể tích khoảng 5,7 lít. Biết không khí trong phổi có áp suất bằng áp suất khí quyển (101 kPa) và nhiệt độ là 37 °C. Giả sử số phân tử khí oxygen chiếm 21% số phân tử không khí có trong phổi.

Số phân tử oxygen có trong phổi là x. 1022. Tìm x (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)

Lời giải:

Đáp án đúng:

2,8

\(\frac{\text{PV}}{\text{T}}=\text{n}.\text{R}=>\text{n}=\frac{\text{PV}}{\text{RT}}=0,2235\text{ }\!\!~\!\!\text{ }\) mol => số phân tử là \(\text{N}=\text{n}.{{\text{N}}_{\text{A}}}\)

do đó số phân tử oxi là \(0,21.\text{N}={{2,825.10}^{12}}\) phân tử

Câu 24:

Thông thường, phổi của một người trưởng thành có thể tích khoảng 5,7 lít. Biết không khí trong phổi có áp suất bằng áp suất khí quyển (101 kPa) và nhiệt độ là 37 °C. Giả sử số phân tử khí oxygen chiếm 21% số phân tử không khí có trong phổi.

Khi người đó hít sâu, giả sử không khí trong phổi có 1,4.10²³phân tử. Dung tích phổi khi đó là bao nhiêu lít (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?

Lời giải:

Đáp án đúng:

5,9

\(\text{PV}=\text{nRT}=>\text{V}=\frac{nRT}{P}=5,9082\) lít

Câu 25:

Hai hình dưới là cấu tạo đơn giản và nguyên tắc hoạt động của pháo điện từ đang được triển khai sử dụng trong chiến tranh quân sự. Hai thành kim loại nằm song song nằm ngang, một thanh kim loại MN đặt trên hai thành ray, vuông góc với các thanh ray. Khi nối hai đầu A và B của các thanh ray với một nguồn điện không đổi có hiệu điện thế lớn, lực điện tử sẽ đẩy MN chuyển động nhanh về phía trước. Cho rằng cường độ dòng điện qua các thanh ray là I=1000000A, khoảng cách giữa các thanh ray là 40cm. Cảm ứng từ tổng hợp do dòng điện cường độ I trong các đoạn ray AM, BN gây ra tại trung điểm C của MN giống các cảm ứng từ gây ra tại V bởi một dòng điện thẳng dài vô hạn ở hai đầu, có cường độ I đi qua và đặt tại vị trí ray AM. Cho rằng MN chuyển động không vận tốc đầu trên một quãng đường 1,6m dọc theo thanh ray và không rời ray. Khối lượng thanh ray MN là 2kg.

Cảm ứng từ B tại điểm C là ...T?

Lời giải:

Đáp án đúng:

1

\(\text{B}={{2.10}^{-7}}.\frac{I}{r}=1\,\text{T}\)

Câu 26:

Hai hình dưới là cấu tạo đơn giản và nguyên tắc hoạt động của pháo điện từ đang được triển khai sử dụng trong chiến tranh quân sự. Hai thành kim loại nằm song song nằm ngang, một thanh kim loại MN đặt trên hai thành ray, vuông góc với các thanh ray. Khi nối hai đầu A và B của các thanh ray với một nguồn điện không đổi có hiệu điện thế lớn, lực điện tử sẽ đẩy MN chuyển động nhanh về phía trước. Cho rằng cường độ dòng điện qua các thanh ray là I=1000000A, khoảng cách giữa các thanh ray là 40cm. Cảm ứng từ tổng hợp do dòng điện cường độ I trong các đoạn ray AM, BN gây ra tại trung điểm C của MN giống các cảm ứng từ gây ra tại V bởi một dòng điện thẳng dài vô hạn ở hai đầu, có cường độ I đi qua và đặt tại vị trí ray AM. Cho rằng MN chuyển động không vận tốc đầu trên một quãng đường 1,6m dọc theo thanh ray và không rời ray. Khối lượng thanh ray MN là 2kg.

Tốc độ của thanh MN khi vừa rời đường ray là bao nhiêu m/s?

Lời giải:

Đáp án đúng:

800

Khi tác dụng lực F vào làm vật chuyển động nhanh dần đều \(\text{ }\!\!~\!\!\text{ a}=\frac{F}{m}=\frac{BIl}{m}=200000\) (m/s²)

v₀ = 0 và nó chuyển động nhanh dần đều nên => s = 1,6 (m) => v = 800 (m/s).

Câu 27:

Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani năng lượng trung bình tỏa ra khi phân một hạt nhân là 200MeV. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu urani, có công suất 500.000kW, hiệu suất là 20%. Năng lượng của nhà máy do hạt nhân tạo ra là bao nhiêu (x 10¹⁶)J? (làm tròn đến chữ số thập phân thứ hai)

Lời giải:

Đáp án đúng:

7,78

Năng lượng điện trong 1 năm: E_đ \(=P.t={{500000.10}^{3}}.365.86400={{1,5552.10}^{16}}(J\))

=> Năng lượng hạt nhân là \(E=\frac{{{E}_{}}}{20%}={{7,7756.10}^{16}}\left( J \right)\)

Câu 28:

Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani năng lượng trung bình tỏa ra khi phân một hạt nhân là 200MeV. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu urani, có công suất 500.000kW, hiệu suất là 20%. Lượng tiêu thụ urani hàng năm là bao nhiêu kg?

Lời giải: