Câu hỏi:

Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Một bát nhôm có khối lượng \(m_{\mathrm{Al}}=150 \mathrm{~g}\) chứa một lượng nước có khối lượng \(m_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}=\) 220 g , ở cùng nhiệt độ \(t_{0}=20^{\circ} \mathrm{C}\). Người tả thả một miếng đồng rất nóng có khối lượng \(m_{\mathrm{Cu}}=\) 300 g vào nước, khiến nước sôi và có \(m_{\mathrm{h}}=5 \mathrm{~g}\) nước chuyển thành hơi. Nhiệt độ của nước ngay sau khi cân bằng nhiệt là \(100^{\circ} \mathrm{C}\). 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 \(c_{\mathrm{Al}}=880 \mathrm{~J} \cdot \mathrm{~kg}^{-1} \cdot \mathrm{~K}^{-1}, c_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}=4200 \mathrm{~J} \cdot \mathrm{~kg}^{-1}\). \(\mathrm{K}^{-1}, c_{\mathrm{Cu}}=380 \mathrm{~J} \cdot \mathrm{~kg}^{-1} \cdot \mathrm{~K}^{-1}\). Nhiệt hóa hơi riêng của nước là \(L=2,3.10^{6} \mathrm{~J} / \mathrm{kg}\)

Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Cho một khinh khí cầu nằm trên mặt đất, gồm khoang chứa hàng nặng \(M=400 \mathrm{~kg}\) và phần khí cầu hình cầu chứa \(V=4000 \mathrm{~m}^{3}\) 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 \(\operatorname{mol} \mu=29 \mathrm{~g} / \mathrm{mol}\). Biết ở sát mặt đất, áp suất khí quyển là \(p_{0}=1,03 \cdot 10^{5} \mathrm{~Pa}\), khối lượng riêng của không khí là \(\rho_{0}=1,23 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^{3}\), gia tốc trọng trường có giá \(\operatorname{trị~} g=9,8 \mathrm{~m} / \mathrm{s}^{2}\). Bỏ qua khối lượng của vỏ khí cầu và thể tích của khoang hàng

Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Một thanh kim loại có khối lượng \(m=50 \mathrm{~g}\) có thể trượt với ma sát không đáng kể trên hai thanh ray song song nằm ngang cách nhau một khoảng \(d=4 \mathrm{~cm}\). Đường ray nằm trong một từ trường đều thẳng đứng có độ lớn \(B=0,3 \mathrm{~T}\) và có hướng như hình bên. Tại thời điểm \(t=0 \mathrm{~s}\), điện kế G được kết nối với thanh ray, tạo ra dòng điện không đổi \(I=2 \mathrm{~A}\) (có chiều như hình) trong dây và thanh ray (kể cả khi dây chuyển động). Biết ban đầu thanh đứng yên.

Trong y học một đồng vị phóng xạ của Sodium thường được dùng để xác định lượng máu trong cơ thể người là \({ }_{11}^{24} \mathrm{Na}\). Chu kỳ bán rã của \({ }_{11}^{24} \mathrm{Na}\) là 15 giờ. Người ta lấy một lượng \({ }_{11}^{24} \mathrm{Na}\) có độ phóng xạ \(2,5 \mu \mathrm{Ci}\) để tiêm vào một bệnh nhân. Sau 3 giờ, họ lấy ra \(1 \mathrm{~cm}^{3}\) máu từ người đó thì thấy nó có 145 phân rã trong 10 giây. Cho biết đồng vị \({ }_{11}^{24} \mathrm{Na}\) phóng xạ tạo ra \({ }_{12}^{24} \mathrm{Mg}\)

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 \(c_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}=4200 \mathrm{~J} \cdot \mathrm{~kg}^{-1} \cdot \mathrm{~K}^{-1}\), khối lượng riêng của nước là \(D_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}=1000 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^{3}\).

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 \(20^{\circ} \mathrm{C}\) đến \(100^{\circ} \mathrm{C}\) là \(x \cdot 10^{6} \mathrm{~J}\). Tìm \(x\) (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)

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 \(c_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}=4200 \mathrm{~J} \cdot \mathrm{~kg}^{-1} \cdot \mathrm{~K}^{-1}\), khối lượng riêng của nước là \(D_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}=1000 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^{3}\).

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 \(20^{\circ} \mathrm{C}\) đến \(100^{\circ} \mathrm{C}\) thì phải cung cấp nhiệt trong thời gian \(t\). Biết rằng cường độ ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống là \(I=1000 \mathrm{~W} \cdot \mathrm{~m}^{-2}\), diện tích của bộ thu là \(S=3 \mathrm{~m}^{2}\). Công suất bức xạ nhiệt chiếu lên bộ thu nhiệt được cho bởi công thức sau: \(P=\) \(I \cdot S\). Tính \(t\) theo đơn vị phút (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị).

Một khối khí lí tưởng thực hiện theo chu trình như hình bên. Biết \(p_{1}=10^{5} \mathrm{~Pa}, V_{1}=2\) lít. Công do khối khí thực hiện trong cả chu trình bằng bao nhiêu jun \((\mathrm{J})\) ? (làm tròn đến hàng đơn vị)

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 \(v=4 \cdot 10^{6} \mathrm{~m} / \mathrm{s}\). Biết điện tích electron là \(e=-1,6 \cdot 10^{-19} \mathrm{C}\) khối lượng \(m=9,1\). \(10^{-31} \mathrm{~kg}\). Độ lớn điện tích của một trong hai bản là \(x \cdot 10^{-6} \mathrm{C}\) nếu coi nó như là một tụ điện có điện dung \(C=3,5 \mu \mathrm{~F}\) (x là một số nguyên). Tìm \(x\) ?

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 \({ }_{18}^{40} \mathrm{Ar}\) (bền) trong số nguyên tử \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) là 10,3 . Cho rằng các nguyên tử \({ }_{18}^{40} \mathrm{Ar}\) được tạo ra bởi sự phóng xạ của \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\), chu kỳ bán rã của \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) là 1,251 tỉ năm. Biết 1 năm có 365 ngày, 1 ngày 24 giờ.

Phân rã của \({ }_{18}^{40} \mathrm{~K}\) là phân rã \(\beta^{+}\)phát ra tia gamma và một neutrino. Một nguyên tử \({ }_{18}^{40} \mathrm{~K}\) phân rã sẽ tỏa ra năng lượng cỡ \(E_{1}=1460 \mathrm{MeV}\). 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 \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) và có số mol \(n=0,5 \mathrm{~mol}, 1 \mathrm{MeV}=1,6 \cdot 10^{-13} \mathrm{~J}\)

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 \({ }_{18}^{40} \mathrm{Ar}\) (bền) trong số nguyên tử \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) là 10,3 . Cho rằng các nguyên tử \({ }_{18}^{40} \mathrm{Ar}\) được tạo ra bởi sự phóng xạ của \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\), chu kỳ bán rã của \({ }_{19}^{40} \mathrm{~K}\) là 1,251 tỉ năm. Biết 1 năm có 365 ngày, 1 ngày 24 giờ.

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