Câu hỏi:

Một xi lanh kín, bên trong có một pít-tông có thể dịch chuyển dùng để chứa một lượng khí. Ban đầu, lượng khí trong xi lanh có thể tích V1 = 0,5 lít, áp suất p1 = 3 atm. Giữ cho nhiệt độ không đổi, nén pít-tông để thể tích khí giảm đến V2 = 0,2 lít, áp suất khí trong xi lanh lúc đó là p2. Giá trị của áp suất p2 bằng bao nhiêu atm? (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)

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.

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 \({{\rm{D}}_1}\) và \({{\rm{D}}_2}\)) làm bằng đồng ghép với nhau thành một hình tròn được đặt trong chân không có từ trường đều sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow {\rm{B}} \) 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 đều có cường độ \(\overrightarrow {\rm{E}} \). 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 deuterium trong một máy cyclotron. Biết deuterium có khối lượng nghỉ là \(3,31 \cdot {10^{ - 27}}\;{\rm{kg}}\) và điện tích \( + 1,6 \cdot {10^{ - 19}}{\rm{C}}\), bay theo phương vuông góc với các đường sức từ với tốc độ \(3,{2.10^6}\;{\rm{m}}/{\rm{s}}\) (ở cực \({{\rm{D}}_1}\) ). Lực từ tác dụng lên hạt điện tích có độ lớn \({\rm{f}} = {\rm{B}} \cdot {\rm{v}} \cdot |{\rm{q}}|\), có phương vuông góc với cảm ứng từ \(\overrightarrow {\rm{B}} \) và với vận tốc \(\overrightarrow {\rm{v}} \) của hạt. Hiệu điện thế giữa hai cực D là 100 kV và độ lớn cảm ứng từ B là \(1,6\;{\rm{T}}\). Biết deuterium bay ra khỏi các cực theo phương song song với các đường sức điện của điện trường giữa hai cực

Một bình thủy điện (dùng để đun nước) có công suất không đổi, trên bình có nhiệt kế hiển thị nhiệt độ tức thời của nước trong bình. Một bạn học sinh dùng bình để đun nước pha trà. Ban đầu trong bình có chứa một khối lượng nước \({m_0}\), nhiệt độ hiển thị là ${\mathrm{t}}_0={20}^{°}\text{C}$. Sau khoảng thời gian đun \(\Delta {t_1} = 2\) phút thì nhiệt độ hiển thị là ${\mathrm{t}}_1={50}^{°}\text{C}$, đồng thời bạn học sinh thêm một khối lượng nước \({m_t}\) ở nhiệt độ \({t_x}\) vào trong bình. Bạn học sinh đun thêm 5 phút thì nhiệt độ của nước đạt ${\mathrm{t}}_2={70}^{°}\text{C}$; tiếp tục đun thêm 5 phút nữa thì nước bắt đầu sôi. Bỏ qua mất mát nhiệt ra môi trường và coi quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng.

Đồng vị Iodine \(\left( {_{53}^{131}{\rm{I}}} \right)\) là chất phóng xạ \({\beta ^ - }\)được sử dụng trong y học để điều trị các bệnh liên quan đến tuyến giáp. Chất này có chu kỳ bán rã là 8,04 ngày. Một bệnh nhân được chỉ định sử dụng liều Iodine-131 với độ phóng xạ ban đầu là \({{\rm{H}}_0} = 5,20 \cdot {10^8}\;{\rm{Bq}}\). Cho rằng \(85\% \) lượng Iodine \(\left( {_{53}^{131}{\rm{I}}} \right)\) trong liều đó sẽ tập trung tại tuyến giáp. Bệnh nhân được kiểm tra tuyến giáp lần thứ nhất ngay sau khi dùng liều và lần thứ hai sau 48 giờ. Biết khối lượng mol nguyên tử của Iodine là \(131\;{\rm{g}}/{\rm{mol}}\)

Một chiếc ghế nâng hạ bằng khí thông qua chuyển động lên xuống của xi lanh nối với mặt ghế. Thanh nén khí cố định trên đế bịt kín một lượng khí trong xi lanh (như hình vẽ). Bỏ qua ma sát giữa thanh nén và xi lanh. Tổng khối lượng của mặt ghế và xi lanh là 5 kg, tiết diện của thanh nén là \(20\;{\rm{c}}{{\rm{m}}^2}\). Một học sinh nặng 50 kg ngồi lên ghế (hai chân để lơ lửng không chạm mặt sàn) thì khi ổn định ghế hạ xuống 15 cm. Coi nhiệt độ của khí trong xi lanh không đổi, áp suất khí quyển là \({10^5}\;{\rm{Pa}}\) và \(g = 10\;{\rm{m}}/{{\rm{s}}^2}\)

Sử dụng thông tin sau cho Câu 3 và Câu 4: Một khung dây phẳng có diện tích tiết diện \(20\;{\rm{c}}{{\rm{m}}^2}\), gồm 500 vòng dây. Trong khoảng thời gian \(0,010\;{\rm{s}}\), khung dây quay từ vị trí có mặt phẳng khung dây vuông góc với từ trường Trái Đất đến vị trí có mặt phẳng khung dây song song với từ trường Trái Đất lần đầu tiên. Biết từ trường Trái Đất tại vị trí đặt khung dây có độ lớn \(5,{0.10^{ - 5}}\;{\rm{T}}\)

Từ thông cực đại qua khung dây bằng bao nhiêu \(\mu {\rm{Wb}}\)? (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)

Sử dụng thông tin sau cho Câu 3 và Câu 4: Một khung dây phẳng có diện tích tiết diện \(20\;{\rm{c}}{{\rm{m}}^2}\), gồm 500 vòng dây. Trong khoảng thời gian \(0,010\;{\rm{s}}\), khung dây quay từ vị trí có mặt phẳng khung dây vuông góc với từ trường Trái Đất đến vị trí có mặt phẳng khung dây song song với từ trường Trái Đất lần đầu tiên. Biết từ trường Trái Đất tại vị trí đặt khung dây có độ lớn \(5,{0.10^{ - 5}}\;{\rm{T}}\)

Tính độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình giữa hai đầu của khung dây trong khoảng thời gian trên theo đơn vị mV. (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)

Sử dụng các thông tin sau cho Câu 5 và Câu 6: 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 \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\) (bền) và số nguyên tử \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\) trong mẫu là 10,3. Cho rằng các nguyên tử \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\) được tạo ra bởi sự phóng xạ của \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\), chu kỳ bán rã của \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\) là 1,251 tỉ năm. Biết 1 năm có 365 ngày, 1 ngày 24 giờ.

Phân rã của \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\) là phân rã \({\beta ^ + }\)phát ra tia gamma và một neutrino. Một nguyên tử \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\) phân rã sẽ tỏa ra năng lượng cỡ \({{\rm{E}}_1} = 4,6{\rm{MeV}}\). Tính năng lượng tỏa ra trong 1 s của một mẫu vật tính theo đơn vị \(\mu {\rm{J}}\) (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm). Cho biết mẫu vật chỉ có nguyên tử \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\) và có số mol \({\rm{n}} = 0,5\;{\rm{mol}},1{\rm{MeV}} = 1,6 \cdot {10^{ - 13}}\;{\rm{J}}\)

Sử dụng các thông tin sau cho Câu 5 và Câu 6: 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 \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\) (bền) và số nguyên tử \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\) trong mẫu là 10,3. Cho rằng các nguyên tử \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\) được tạo ra bởi sự phóng xạ của \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\), chu kỳ bán rã của \(_{19}^{40}\;{\rm{K}}\) 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 kết quả đến chữ số hàng phần mười)