Giải SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức Bài tập cuối chương I

Một người lấy 1,2 kg những viên nhỏ nước đá trong tủ đông nơi có nhiệt độ –18 °C để đưa vào đun trong một bình điện đun nước (ấm điện) chuyên dụng có thành bằng thuỷ tinh có thể quan sát được bên trong như Hình I.1. Thông số kĩ thuật của bình điện được cho như Bảng I.1

Ngoài ra, người đó còn sử dụng một đồng hồ đo thời gian, một nhiệt kế chuyên dụng để đo nhiệt độ của nước và có thể thả được vào trong bình khi đang đun mà không làm ảnh hưởng đáng kể gì tới kết quả thí nghiệm. Kết quả đo đạc thí nghiệm được biểu diễn bằng đồ thị trong Hình I.2.

1. Nhiệt độ tại các thời điểm τ = 0 s; τ = 19 s; τ = 100 s; τ = 220 s; τ = 480 s.

2. Tốc độ gia nhiệt (độ tăng nhiệt độ sau một đơn vị thời gian) của nước trong bình ở thời điểm τ = 300 s.

Với dụng cụ và kết quả thí nghiệm như Hình I.2, chúng ta có thể xác định được nhiệt dung riêng của nước đá không? Vì sao?

Trong quá trình đun nước đá đến khi tan chảy hoàn toàn, người ta thấy có sự chênh lệch nhiệt độ khi đo ở những vị trí khác nhau nên quyết định bỏ qua quá trình đo nhiệt dung riêng của nước đá và nhiệt nóng chảy riêng của nước đá và sử dụng Bảng I.2 làm căn cứ đo các đại lượng vật lí khác. Nhiệt lượng cần cung cấp cho lượng nước đá ban đầu (ở Bài I.1) đến khi nóng chảy hoàn toàn bằng

Hãy tính năng lượng mà nguồn điện đã cung cấp cho ấm đun trong thời gian đun nước đá trong bình đến khi vừa đủ nóng chảy hoàn toàn và so sánh với nhiệt lượng tính được trong Bài I.3 rồi giải thích sự chênh lệch này.

Nếu coi như hiệu suất đun của ấm ở Bài I.1 là không đổi trong suốt thời gian đun tới khi nước sôi. Nhiệt dung riêng của nước lỏng trong bình là

Nếu coi như kết quả đo nhiệt dung riêng trong Bài I.6 là chính xác, nhiệt dung riêng của nước lỏng được cho trong SGK bằng 4 200 J/kg.K cũng là một giá trị chính xác. Hãy giải thích cho sự sai lệch giữa hai số liệu trên.

Để tiếp tục quan sát hiện tượng hoá hơi và đo nhiệt hoá hơi trong thí nghiệm ở Bài I.1, người ta mở nắp bình ra cho hơi nước dễ bay ra. Tuy vậy, hiệu suất ấm đun cũng vẫn giảm tiếp xuống 81%. Hãy chỉ ra nguyên nhân nào dưới đây là không đúng của sự suy giảm này.

Nếu tiếp tục đun sôi nước như Bài I.8 cho đến khi cạn nước thì thời gian của toàn bộ quá trình hoá hơi là 1 giờ 54 phút.

1. Hãy xác định năng lượng điện đã cung cấp cho quá trình hoá hơi này.

2. Hãy xác định năng lượng nhiệt tính cho quá trình hoá hơi này.

3. Hãy xác định nhiệt hoá hơi riêng của nước trong bình.

Đun sôi nước như Bài I.8 đến khi nước trong bình chỉ còn khoảng một nửa thì người ta đổ thêm 0,5 lít nước vẫn được sử dụng làm nước đá (tương đương 0,5 kg nước) ở nhiệt độ 25 °C vào bình rồi đậy nắp lại và không thay đổi công suất đun. Vẫn coi hiệu suất đun nước bằng 88% thì sau bao lâu nước trong bình sẽ sôi trở lại?

Đun sôi nước như Bài I.8 đến khi nước trong bình chỉ còn khoảng một nửa thì người ta đổ thêm 0,5 lít nước vẫn được sử dụng làm nước đá (tương đương 0,5 kg nước) ở nhiệt độ 25 °C vào bình rồi đậy nắp lại và không thay đổi công suất đun. Vẫn coi hiệu suất đun nước bằng 88% thì sau bao lâu nước trong bình sẽ sôi trở lại?

Hãy dựa vào sơ đồ kiến thức Chương II (Hình II.1) để trình bày tóm tắt bằng lời về cấu trúc và nội dung cơ bản của Chương II.

Quan niệm nào sau đây của thuyết động học phân tử chất khí không làm cho các định luật về chất khí của thuyết này chỉ là các định luật gần đúng?

Biểu thức nào sau đây về chất khí không được rút ra từ thí nghiệm?

Biểu thức nào sau đây về chất khí được xây dựng dựa trên thí nghiệm kết hợp với lí thuyết?

Bốn bình có dung tích giống nhau đựng các chất khí khác nhau ở cùng nhiệt độ. Bình nào chịu áp suất khí lớn nhất?

Một quả cầu có thể tích 0,1 m³ làm bằng giấy có một lỗ hổng ở dưới để qua đó có thể làm nóng không khí trong quả cầu lên tới 340 K. Biết nhiệt độ của không khí bên ngoài quả cầu là 290 K và áp suất không khí bên trong và bên ngoài quả cầu là 100 kPa.

Vỏ quả cầu phải có khối lượng tối đa là bao nhiêu để quả cầu có thể bay lên? Coi không khí là khối khí đồng nhất có khối lượng riêng là 1,29 kg/m³ ở điều kiện chuẩn.

Một khí cầu có thể tích 336 m³ và khối lượng vỏ 84 kg 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 có thể bắt đầu bay lên. Biết không khí bên ngoài có nhiệt độ 37 °C, áp suất 1 atm và khối lượng mol là 29.10^-3 kg/mol.

Một quả bóng thám không có dung tích không đổi 1 200 lít. Vỏ bóng có khối lượng 1 kg. Bóng được bơm khí hydrogen ở áp suất bằng áp suất khí quyển tại mặt đất (1,013.10⁵ Pa) và nhiệt độ 27 °C.

a) Tính lực làm quả bóng rời khỏi mặt đất.

b) Bóng lên tới độ cao h thì dừng lại, tại đó nhiệt độ của khí quyển là 7 °C. Tính áp suất của khí quyển tại độ cao này.

Một vận động viên leo núi cần hít vào 2 g không khí ở điều kiện chuẩn trong mỗi nhịp thở. Hỏi ở trên núi cao khi không khí có áp suất và nhiệt độ tương ứng là 79,8 kPa và -13 °C thì thể tích không khí người đó phải hít vào trong mỗi nhịp thở bằng bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn là 1,29 kg/m³ và coi khối lượng không khí hít vào trong mỗi nhịp thở là bằng nhau.

Một bình đựng 10 lít khí hydrogen ở áp suất 50 atm và nhiệt độ 7 °C. Do nắp bình không được vặn thật kín nên khi nhiệt độ của bình bị tăng thêm 10 °C thì tuy có một lượng khí thoát ra ngoài nhưng áp suất khí trong bình vẫn không đổi. Tính khối lượng khí thoát ra ngoài.

Một bình thể tích V chứa 1 mol khí lí tưởng Hình 13.2. Van bảo hiểm của bình là một xi lanh, thể tích không đáng kể so với thể tích bình, có pit-tông diện tích S, giữ bằng lò xo có độ cứng k. Khi nhiệt độ của khí là T₁ thì pit-tông ở cách lỗ thoát khí một khoảng $\mathcal{l}$. Hỏi nhiệt độ của khí tăng tới nhiệt độ T₂ nào thì khí thoát ra ngoài? Biết lực đàn hồi của lò xo được xác định bằng công thức: $F_{dh}=k\left|∆\mathcal{l}\right|$

(Theo đề thi học sinh giỏi quốc gia năm 1986)

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí nitrogen và hydrogen ở nhiệt độ t = 37°C và áp suất p = 1,96.10⁵ Pa là D = 0,30 kg/m³. Hãy tìm mật độ phân tử h₁ và h₂ của hai khí trên. Biết khối lượng mol của nitrogen và hydrogen là: M₁ = 0,028 kg/mol và M₂ = 0,002 kg/mol.

Biểu diễn đường sức từ và từ đó lí giải kết quả thí nghiệm xác định lực tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện đặt song song cạnh nhau (Hình III.2) trong hai trường hợp:

a) Dòng điện trong hai dây cùng chiều

b) Dòng điện trong hai dây ngược chiều

Hình III.3 mô tả sơ đồ nguyên lí hoạt động của ampe kế khung quay.

Nhận định dưới đây là đúng hay sai?

Cho sơ đồ máy biến thế như Hình III.5. Phát biểu dưới đây là đúng hay sai?

A. U₁ = 5U₂.                 

B. I₁ = 5I₂.

C. Nếu đặt vào cuộn dây 1 của máy biến áp một hiệu điện thế không đổi U₁ = 9 V thì hiệu điện thế U₂ = 0.

D. Nếu đặt vào một trong hai cuộn dây một hiệu điện thế xoay chiều thì trong lõi sắt của máy biến thế sẽ có dòng điện.

Hình III.6 là sơ đồ cấu tạo của ba loại máy biến áp do một bạn học sinh tự chế. Nhận định dưới đây đúng hay sai?

A. Máy biến thế chữ I không hoạt động.

B. Máy biến thế chữ U không hoạt động.

C. Cả ba máy biến thế đều hoạt động.

D. Máy biến thế chữ O hoạt động hiệu quả hơn máy biến thế chữ I và chữ U.

Trên hai ray kim loại cố định, cách nhau d = 5,0 cm có một thanh kim loại có độ dài l = 7,0 cm, khối lượng m = 100 g có thể trượt không ma sát trên mặt phẳng ngang Hình III.8.

Tính gia tốc của thanh kim loại nếu cho dòng điện I = 10 A chạy qua và đặt chúng trong từ trường đều có độ lớn B = 1,5 T.

Trong hạt nhân

A. có ba loại hạt là nucleon, proton và neutron.

B. có ba loại hạt là neutron, proton và electron.

C. có proton và neutron.

D. chỉ có neutron.

Tìm câu sai. Kí hiệu n là neutron, và p là proton. Trong hạt nhân có thể có trường hợp:

A. số n > số p.                                               

B. số p > số n.

C. khi số n = 1 thì số p = 0.                              

D. khi số p = 1 thì số n = 0.

Trong hạt nhân ${}_6{}^{14}C$ có

A. 6 proton và 8 electron.                                

B. 6 proton và 8 neutron.

C. 6 proton và 14 electron.                              

D. 6 electron và 8 neutron.

Hai hạt nhân có tỉ số số khối là 8 và 27. Tỉ số hai bán kính của chúng là:

A. $\frac{2}{3}$                             

B. $\frac{8}{27}$                           

C. $\frac{4}{15}$                            

D. $\frac{4}{9}$

Thể tích nhỏ nhất có thể có của các hạt nhân là

A. 1,72.10^-30 m³.           

B. 7,23.10^-15 m³                      

C. 1, 23.10^-30 m³.           

D. 7,23.10^-45 m³.

Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân là năng lượng liên kết

A. tính riêng cho hạt nhân so với hạt nhân khác.

B. tính cho một nucleon trong hạt nhân.

C. của hai nucleon khác loại trong hạt nhân.

D. của hai nucleon cùng loại trong hạt nhân.

Phóng xạ là quá trình:

A. hạt nhân phóng ra ra các hạt a, b^-, b⁺ khi bị bắn phá bằng các hạt nhân khác.

B. hạt nhân tự phát ra các hạt a, b^-, b⁺ và không biến đổi gì.

C. hạt nhân tự phát ra các hạt a, b^-, b⁺ và biến đổi thành một hạt nhân khác.

D. hạt nhân phát ra các bức xạ điện từ.

Trong một phản ứng phóng xạ, khi có tia α thì cũng có thể có:

A. tia b^-.                       

B. tia b⁺.                       

C. tia g (gamma).           

D. các tia g, b^-, b⁺ .

Khảo sát một bình ion hoá có cấu tạo là bình khí đơn phân tử và hai điện cực kim loại được đặt hiệu điện thế 2 kV. Khi khối khí này bị ion hoá nhờ tác dụng của tia phóng xạ thì sẽ có dòng điện chạy qua khối khí. Để đo dòng điện rất nhỏ này người ta dùng một ampe kế rất nhạy (Hình IV.1).

a) Vẽ đồ thị biểu diễn độ phóng xạ mẫu ²²⁰Rn trong bình theo thời gian, biết rằng độ phóng xạ tài thời điểm ban đầu là H₀.

b) Xác định chu kì bán rã của ²²⁰Rn.

c) Để dòng điện đủ lớn như trong thí nghiệm cần tối thiểu 1 mL lượng khí ²²⁰Rn ở điều kiện tiêu chuẩn. Hãy ước tính khối lượng tối thiểu của bình từ chất phóng xạ ²²⁸Th để duy trì độ phóng xạ không đổi của ²²⁰Rn trước khi làm thí nghiệm. Biết rằng:

²²⁸Th phân rã a với chu kì bán rã 1,9 năm thành ²²⁴Ra.

²²⁴Ra phân rã a với chu kì bán rã 3,6 ngày thành ²²⁰Rn.

Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau:

a) ${}_7{}^{14}N+{}_2{}^{4}He\to {}_8{}^{17}O+?$

b) ${}_4{}^{9}Be+{}_2{}^{4}He\to {}_6{}^{12}C+$?

c) ${}_{29}{}^{64}Cu\to {}_1{}^{0}e+$?                                             

d) ${}_1{}^{3}H\to {}_2{}^{3}H+$?

Cho các hạt nhân: ${}_{13}{}^{27}Al;{}_{82}{}^{206}Pb$. Biết m_Al = 26,98153 amu; m_Pb = 205,9745 amu; m_p = 1,00728 amu; m_n = 1,00866 amu; 1 amu = 931,5 MeV/c².

a) Tính độ hụt khối của mỗi hạt nhân.

b) Tính năng lượng liên kết riêng của mỗi hạt nhân và cho biết hạt nhân nào bền vững hơn.

Một phòng thí nghiệm ban đầu mua về một mẫu phóng xạ nguyên chất có khối lượng m0. Chu kì bán rã của mẫu chất đó là 3 465 giây.

a) Tính hằng số phóng xạ của mẫu chất phóng xạ đó.

b) Sau bao lâu (tính từ lúc mua) thì 75% chất đó đã biến thành chất khác.

Một mẫu chất phóng xạ, có chu kì bán rã 2 ngày, gồm 6,4.10¹¹ hạt nhân nguyên tử. Một mẫu chất phóng xạ khác, có chu kì bán rã 3 ngày, gồm 8.10¹⁰ hạt nhân nguyên tử. Sau bao nhiêu ngày số hạt nhân nguyên tử chưa phóng xạ của hai mẫu đó bằng nhau?

²³⁸U phân rã thành ²⁰⁶Pb với chu kì bán rã 4,47.10⁹ năm. Một khối đá được phát hiện chứa 46,97 mg ²³⁸U và 23,15 mg ²⁰⁶Pb. Giả sử khối đá khi mới hình thành không chứa nguyên tố chì và tất cả lượng chì có mặt trong đó đều là sản phẩm phân rã của ²³⁸U. Tuổi của khối đá đó hiện nay là bao nhiêu?

Tiêm 10 cm³ dung dịch chứa đồng vị phóng xạ ²⁴Na với nồng độ 10^-3 mol/L vào tĩnh mạch của người. Sau 6 giờ lấy 10 cm³ máu của người đó thì thấy có 1,5.10^-8 mol ²⁴Na trong đó. Tính thể tích V của máu có trong người. Cho chu kì bán rã của ²⁴Na là 15 h.

Giả sử quả bom nguyên tử thả xuống Hiroshima có chứa 100 kg quặng uranium trong đó ${}_{92}{}^{235}U$ chiếm 25%. Nếu trung bình mỗi phân hạch của ${}_{92}{}^{235}U$ giải phóng 200 MeV thì năng lượng giải phóng của vụ nổ tương đương bao nhiêu số điện? Lấy khối lượng 1 mol ${}_{92}{}^{235}U$ bằng 235 g.

Một nhà máy điện nguyên tử tiêu thụ trung bình 58,75 g ${}_{92}{}^{235}U$ mỗi ngày. Biết hiệu suất của nhà máy là 25%; mỗi hạt nhân nguyên tử phân hạch giải phóng 200 MeV.

a) Hãy tính công suất phát điện của nhà máy.

b) Giả thiết sau mỗi phân hạch trung bình có 2,5 neutron được giải phóng thì sau một ngày số neutron thu được trong lò phản ứng là bao nhiêu?

Cho: N_A = 6,023.10²³ hạt/mol; 1 MeV = 1,6.10^-13 J.