Tại cửa hàng PNJ trên đường Nguyễn Trãi (Quận 1, TP. Hồ Chí Minh), một kỹ thuật viên chế tác đang thực hiện quy trình đúc một vàng nhẫn 1 lượng (tương đương 37,5 g) từ vàng 9999 nguyên chất. Quy trình thực hiện gồm 4 bước: (1) Cân và kiểm tra độ tinh khiết của vàng; (2) Đưa vàng vào lò nung để nung chảy hoàn toàn; (3) Rót vàng lỏng vào khuôn nhẫn; (4) Làm nguội và đánh bóng sản phẩm. Biết nhiệt dung riêng của vàng là 130 J/kg.K, nhiệt nóng chảy riêng của vàng là 6,4.104 J/kg, hiệu suất của lò nung là 75%, nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1g gas là 46 kJ, nhiệt độ môi trường tại TP.HCM là \(32\) và bỏ qua hao hụt trong quá trình chế tác.

Câu 21:

Một bộ thí nghiệm gồm một ống dây quấn nhiều vòng, rỗng lõi, hai đầu nối với hai đèn LED màu đỏ và xanh được mắc ngược chiều nhau. Khi một thanh nam châm thẳng có ghi rõ cực Bắc (N) và Nam (S) được đưa nhanh vào trong lõi ống dây, ta thấy một đèn sáng lên; khi rút nam châm ra, đèn còn lại sáng. Nếu tiếp tục thao tác này liên tục, hai đèn LED sẽ sáng luân phiên.

A.

Trong thí nghiệm, khi thanh nam châm chuyển động ra – vào lồng ống dây, trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng

B.

Hai đèn LED sáng luân phiên vì dòng điện cảm ứng chỉ đủ cung cấp năng lượng cho một bóng đèn tại mỗi thời điểm

C.

Nếu ta tịnh tiến nam châm cách xa ống dây một khoảng và xoay nam châm quanh trục thẳng đứng thì hai đèn LED cũng sẽ sáng luân phiên

D.

Giả sử thay hai đèn LED bằng ampere kế, người ta đo được dòng điện cực đại là 30 mA khi rút nam châm ra khỏi ống dây trong 0,05 s. Biết từ thông cực đại xuyên qua mỗi vòng dây là 6,0.10^-5Wb và điện trở trong mạch là 20 Ω thì ta có thể kết luận số vòng dây quấn là 450 vòng

Lời giải:

Đáp án đúng: Đúng, Sai, Đúng, Sai

a) ĐÚNG

Khi nam châm chuyển động ra – vào lồng ống dây Þ từ thông xuyên qua tiết diện ống dây biến thiên. Dựa theo hiện tượng cản ứng điện từ thì trong ống dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng.

b) SAI

Do đèn LED là Diode có khả năng phát ra ánh sáng và chỉ cho dùng điện đi qua theo một chiều. Theo đề bài, hai đèn này được mắc ngược chiều nhau. Khi ta luân phiên kéo – rút nam châm qua lồng ống dây thì trong ống dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng đổi chiều liên tục. Khi này, hai đèn LED sẽ sáng luân phiên nhau do dòng điện đổi chiều liên tục.

c) ĐÚNG

Pasted image

Nếu ta xoay nam châm quanh trục thẳng đứng thì từ thông xuyên qua ống dây sẽ biến thiên và trong ống dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng đổi chiều liên tục làm cho hai đèn sáng luân phiên.

d) SAI

Suất điện động cảm ứng có độ lớn:

\(\left| {{\text{e}}_{\text{c}}} \right|=\left| -\text{N}\dfrac{\text{ }\!\!\Phi\!\!\text{ }}{\text{t}} \right|\text{R}.{{\text{I}}_{\text{c}}}=\text{N}\dfrac{\text{ }\!\!\Phi\!\!\text{ }}{\text{t}}\)

Số vòng dây quấn:

\(\text{N}=\dfrac{\text{R}.{{\text{I}}_{\text{c}}}.\text{t}}{\text{ }\!\!\Phi\!\!\text{ }}=\dfrac{20\times {{30.10}^{-3}}\times 0,05}{6,{{0.10}^{-5}}}=500\text{ }\!\!~\!\!\text{ v }\!\!\grave{\mathrm{o}}\!\!\text{ ng}.\)

Câu 22:

Ngày 12/9/2014, một sự cố nghiêm trọng xảy ra tại TP.HCM khi Công ty TNHH Apave Châu Á – Thái Bình Dương báo cáo bị thất lạc một thiết bị chứa nguồn phóng xạ Iridium -\({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) dùng trong kiểm tra mối hàn công nghiệp. Theo hồ sơ ghi nhận vào thời điểm bàn giao thiết bị, nguồn \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) có khối lượng ban đầu 5,0 g, được cất giữ trong một thiết bị bọc chì chuyên dụng. Chu kỳ bán rã của \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) là khoảng 74 ngày và mỗi phân rã phát ra tia gamma mạnh. Một năm sau sự cố, các nhà chức trách tiến hành rà soát lại các thiết bị còn tồn đọng, đồng thời đo hoạt độ còn lại để xác định mức độ nguy hiểm

A.

Hằng số phóng xạ của \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) xấp xỉ bằng 9,4.10-3 s^-1

B.

Bức xạ gamma trong quá trình phân rã có khả năng gây tổn thương sinh học ở khoảng cách vài mét nếu không được che chắn đúng cách

C.

Sau đúng 1 năm (365 ngày), lượng \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) còn lại trong nguồn ban đầu chỉ khoảng 4,84 g

D.

Sau khi tìm lại được nguồn phóng xạ, cơ quan chức năng đo được hoạt độ còn lại là 0,038 TBq. Biết giới hạn cho phép để công bố “nguồn an toàn” là dưới 0,005 TBq. Vậy cần ít nhất 217 ngày mới có thể tháo gỡ cách ly và xử lý như chất thải thông thường

Lời giải:

Đáp án đúng: Sai, Đúng, Sai, Đúng

a) SAI

Hằng số phóng xạ của \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\):

\(\text{ }\!\!\lambda\!\!\text{ }=\dfrac{\ln 2}{\text{T}}=\dfrac{\ln 2}{74\times 86400}=1,{{08.10}^{-7}}\text{ }\!\!~\!\!\text{ }{{\text{s}}^{-1}}\)

b) ĐÚNG

Tia gamma là bức xạ ion hóa và có thể gây tổn thương cho các cơ quan, tế bào và tăng nguy cơ ung thư ở con người nếu tiếp xúc với mức độ cao.

c) SAI

Khối lượng \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) còn lại trong nguồn:

\(\text{m}={{\text{m}}_{0}}{{.2}^{-\dfrac{\text{t}}{\text{T}}}}=5,0\times {{2}^{-\dfrac{365}{74}}}=0,16\text{ }\!\!~\!\!\text{ g}\)

d) ĐÚNG

Để có thể tháo gỡ cách ly và xử lý nguồn như chất thải thông thường:

\(\text{H}<0,005{{\text{H}}_{0}}{{.2}^{-\dfrac{\text{t}}{\text{T}}}}<\text{H}\Leftrightarrow 0,038\times {{2}^{-\dfrac{\text{t}}{74}}}\left\langle 0,005\text{t} \right\rangle 216,5\text{ }\!\!~\!\!\text{ ng }\!\!\grave{\mathrm{a}}\!\!\text{ y}.\)

Vậy cần ít nhất 217 ngày mới có thể tháo gỡ cách ly và xử lý nguồn như chất thải thông thường.

Câu 23:

Ngày 12/9/2014, một sự cố nghiêm trọng xảy ra tại TP.HCM khi Công ty TNHH Apave Châu Á – Thái Bình Dương báo cáo bị thất lạc một thiết bị chứa nguồn phóng xạ Iridium -\({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) dùng trong kiểm tra mối hàn công nghiệp. Theo hồ sơ ghi nhận vào thời điểm bàn giao thiết bị, nguồn \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) có khối lượng ban đầu 5,0 g, được cất giữ trong một thiết bị bọc chì chuyên dụng. Chu kỳ bán rã của \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{192}\text{Ir}\) là khoảng 74 ngày và mỗi phân rã phát ra tia gamma mạnh. Một năm sau sự cố, các nhà chức trách tiến hành rà soát lại các thiết bị còn tồn đọng, đồng thời đo hoạt độ còn lại để xác định mức độ nguy hiểm.

Ước tính rằng 2,42.10²³ phân tử MIC tạo thành một liều lượng nguy hiểm cho con người, số lượng người tối đa có thể bị đe dọa bởi lượng MIC còn lại trong khoang chứa là bao nhiêu?

Lời giải:

Đáp án đúng: 1380

Số lượng phân tử khí MIC còn lại trong khoang sau sự cố rò rỉ:

\(\text{N}={{\text{n}}_{2}}.{{\text{N}}_{\text{A}}}=\dfrac{{{\text{p}}_{2}}.{{\text{V}}_{2}}}{\text{R}.{{\text{T}}_{2}}}.{{\text{N}}_{\text{A}}}\)

Số lượng người có thể bị đe dọa bởi lượng khí MIC còn lại:

\(\text{S}\text{ }\!\!~\!\!\text{ ng}\text{i}=\dfrac{\text{N}}{2,{{42.10}^{23}}}=\dfrac{\dfrac{{{\text{p}}_{2}}.{{\text{V}}_{2}}}{\text{R}.{{\text{T}}_{2}}}.{{\text{N}}_{\text{A}}}}{2,{{42.10}^{23}}}=\dfrac{\dfrac{1,1\times {{12.10}^{3}}}{0,082\times \left( 17+273 \right)}\times 6,{{02.10}^{23}}}{2,{{42.10}^{23}}}\approx 1380,8\)

\(\) Số người tối đa có thể bị đe dọa bởi lượng khí MIC còn lại trong khoang chứa là 1380 người.

Câu 24:

Một bệnh nhân bị khiếm thính nặng đã được cấy ghép ốc tai điện tử – thiết bị giúp phục hồi thính giác bằng cách chuyển đổi âm thanh thành xung điện truyền trực tiếp đến dây thần kinh thính giác.

Bộ phận thu tín hiệu của ốc tai gồm một cuộn dây nhỏ đặt dưới da, có 120 vòng, mỗi vòng có diện tích 0,4 mm², đặt vuông góc với hướng từ trường. Điện trở tổng cộng của cuộn dây là 4,0 Ω. Trong quá trình hoạt động bình thường, cuộn phát ngoài tai tạo ra một từ trường biến thiên đều từ 0 đến 0,0012 T trong khoảng thời gian 60 μs.

Độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình sinh ra trong cuộn dây của ốc tai điện tử trong điều kiện hoạt động bình thường bằng bao nhiêu mV?

Lời giải:

Đáp án đúng: 0,96

Độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình sinh ra trong cuộn dây của ốc tai điện tử trong điều kiện hoạt động bình thường:

\(\text{ }\!\!\xi\!\!\text{ }=\left| -\text{N}\dfrac{\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ }\!\!\Phi\!\!\text{ }}{\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ t}} \right|=\left| -\text{N}\times \dfrac{\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ B}.\text{S}.\cos \text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}{\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ t}} \right|=0,{{96.10}^{-3}}\text{ }\!\!~\!\!\text{ V}=0,96\text{ }\!\!~\!\!\text{ mV}.\)

Câu 26:

Tại một bệnh viện tuyến tỉnh, một bệnh nhân nữ 45 tuổi được chỉ định chụp PET để kiểm tra nghi ngờ di căn tuyến giáp. Do có sự chậm trễ trong quá trình vận chuyển và chuẩn bị, bệnh nhân được tiêm 1 ml dung dịch chứa đồng vị phóng xạ \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{18}\text{F}\) sau 3 giờ kể từ khi pha chế. Biết hoạt độ của mẫu tại thời điểm vừa pha chế là 150 MBq và chu kỳ bán rã của \({}_{\text{ }\!\!~\!\!\text{ }}^{18}\text{F}\) là 110 phút.

Độ phóng xạ của mẫu tại thời điểm tiêm bằng bao nhiêu MBq? (Làm tròn đến chữ số hàng đơn vị)

Lời giải:

Đáp án đúng: 48

Độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) của mẫu tại thời điểm tiêm:

\(\text{H}={{\text{H}}_{0}}{{.2}^{-\dfrac{\text{t}}{\text{T}}}}=150\times {{2}^{-\dfrac{3\times 60}{110}}}=48\text{ }\!\!~\!\!\text{ MBq}.\)

Câu 26:

Một bệnh nhân bị khiếm thính nặng đã được cấy ghép ốc tai điện tử – thiết bị giúp phục hồi thính giác bằng cách chuyển đổi âm thanh thành xung điện truyền trực tiếp đến dây thần kinh thính giác.

Bộ phận thu tín hiệu của ốc tai gồm một cuộn dây nhỏ đặt dưới da, có 120 vòng, mỗi vòng có diện tích 0,4 mm², đặt vuông góc với hướng từ trường. Điện trở tổng cộng của cuộn dây là 4,0 Ω. Trong quá trình hoạt động bình thường, cuộn phát ngoài tai tạo ra một từ trường biến thiên đều từ 0 đến 0,0012 T trong khoảng thời gian 60 μs.

Một ngày nọ, bệnh nhân vô tình bước vào khu vực đang vận hành máy chụp cộng hưởng từ (MRI), có từ trường thay đổi đều từ 0 đến 1,5 T trong 0,10 s. Độ lớn cường độ dòng điện cảm ứng trung bình sinh ra trong cuộn dây của ốc tai điện tử khi bệnh nhân bước vào vùng MRI bằng bao nhiêu mA? Biết cuộn dây vẫn đặt vuông góc với hướng từ trường. (Làm tròn đến chữ số thập phân thứ hai)

Lời giải: