HSG: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp thành phố môn Vật lí - Lớp 12 năm học 2025 - 2026 - Đà Nẵng

Đáp án: C

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định khi nhiệt độ không đổi là quá trình đẳng nhiệt.

Suy ra: chọn C.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: D

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Hai phòng thông nhau nên áp suất cân bằng: $p_1=p_2$. Hai phòng có cùng thể tích $V$, do đó

$$N=\frac{\mathrm{pV}}{\mathrm{kT}}.$$

Phòng lạnh có nhiệt độ tuyệt đối nhỏ hơn nên có số phân tử khí nhiều hơn.

Suy ra: chọn D.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: C

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Gọi thể tích ban đầu là $V_1$; khi giảm 1,0 lít thì $V_2=V_1-1$ và $p_2=1,2p_1$.

$$p_1{V}_1=p_2{V}_2=1,2p_1\left(V_1-1\right).$$

Suy ra $V_1=6,0$ lít.

Suy ra: chọn C.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: B

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Trong khe giữa hai cực, vectơ cảm ứng từ hướng từ cực N đến cực S, tức hướng từ dưới lên. Dòng điện chạy từ A đến B. Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ hướng từ trong mặt phẳng hình vẽ ra ngoài.

Suy ra: chọn B.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: C

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Với cùng một lượng khí lí tưởng:

$$\frac{p}{\mathrm{\rho T}}=\text{hằng số}.$$

$${\rho }_2={\rho }_1\frac{p_2{T}_1}{p_1{T}_2}=1,35\cdot \frac{1,8\cdot 300}{1,5\cdot 336}\approx 1,45\mathrm{kg/}{m}^3.$$

Suy ra: chọn C.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: A

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Theo quy ước trong hệ thức $\mathrm{\Delta U}=A+Q$: khí nhận nhiệt nên $Q>0$; khí sinh công nên công mà ngoại lực thực hiện lên khí là $A<0$.

Suy ra: chọn A.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: B

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Cường độ dòng điện không đổi:

$$I=\frac{q}{t}.$$

Suy ra: chọn B.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: B

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Hai điện tích trái dấu nên điểm có điện trường tổng hợp bằng 0 nằm ngoài đoạn AB, về phía điện tích có độ lớn nhỏ hơn $q_2$. Gọi $\mathrm{AC}=x$ thì $\mathrm{BC}=x-9$.

$$\frac{k\left|q_1\right|}{x^2}=\frac{k\left|q_2\right|}{{\left(x-9\right)}^2}\Rightarrow \frac{8}{x^2}=\frac{2}{{\left(x-9\right)}^2}\Rightarrow x=18\mathrm{cm.}$$

Suy ra: chọn B.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: A

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Khối lượng nước: $m=1,8$ kg; khối lượng hóa hơi: $0,\mathrm{2m}=0,36$ kg.

$$Q=\mathrm{mc}\left(100-25\right)+0,\mathrm{2mL}.$$

$$Q=1,8\cdot 4200\cdot 75+0,36\cdot 2,3\cdot {10}^6=1,395\cdot {10}^6\mathrm{J=}1395\mathrm{kJ.}$$

Suy ra: chọn A.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: D

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Lực từ cân bằng trọng lực của đoạn dây:

$$\mathrm{BIl}=\mathrm{mg}=\mathrm{\lambda lg}.$$

$$B=\frac{\mathrm{\lambda g}}{I}=\frac{46,6\cdot {10}^{-3}\cdot 9,8}{7,0}\approx 6,5\cdot {10}^{-2}\mathrm{T.}$$

Suy ra: chọn D.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: C

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

$$m=\mathrm{\rho V}=1000\cdot 1,5\cdot {10}^{-3}=1,5\mathrm{kg.}$$

Nhiệt lượng nước thu vào:

$$Q=\mathrm{mc}\left(100-20\right)=1,5\cdot 4200\cdot 80=504000\mathrm{J.}$$

Với hiệu suất $H=0,9$:

$$P=\frac{Q}{\mathrm{Ht}}=\frac{504000}{0,9\cdot 600}\approx 933,3\mathrm{W.}$$

Suy ra: chọn C.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: B

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Bình kín có thể tích không đổi:

$$\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}.$$

Với $T_1=283$ K và $p_2=1,102p_1$:

$$T_2=1,102\cdot 283\approx 311,9\mathrm{K.}$$

$$t=T_2-273\approx 38,9^{\circ }\mathrm{C\approx }{39}^{\circ }\mathrm{C.}$$

Suy ra: chọn B.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: C

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Theo định luật Coulomb:

$$F=k\frac{\left|q_1{q}_2\right|}{r^2}.$$

Lực tương tác tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích.

Suy ra: chọn C.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: D

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Từ phổ là hình ảnh sự phân bố các mạt sắt trong từ trường.

Suy ra: chọn D.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: A

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Theo định nghĩa:

$$U_{\mathrm{MN}}=V_M-V_N=10\mathrm{V.}$$

Suy ra: chọn A.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: A

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Công tơ điện dùng để đo điện năng tiêu thụ của thiết bị hoặc của mạch điện.

Suy ra: chọn A.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: D

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

Trong quá trình đánh bóng, ma sát làm đĩa vải và lư đồng nóng lên; nội năng của cả hai vật đều tăng.

Suy ra: chọn D.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: C

1. Phân tích nhanh

2. Hướng dẫn giải

$$n=\frac{\mathrm{pV}}{\mathrm{RT}}=\frac{{10}^5\cdot 10\cdot {10}^{-3}}{8,31\cdot 300}\approx 0,40\text{mol.}$$

Suy ra: chọn C.

3. Phân tích các phương án

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai

Phân tích từng ý

Gọi $x$ là quãng đường pit-tông $P_1$ đi xuống. Khi van chưa mở, khí biến đổi đẳng nhiệt:

$$p\left(h_0-x\right)=p_0{h}_0.$$

Van bắt đầu mở khi

$$p-p_0=0,6\cdot {10}^5\mathrm{Pa\Rightarrow }p=1,6p_0.$$

Suy ra

$$1,6p_0\left(h_0-x\right)=p_0{h}_0\Rightarrow x=h_0\left(1-\frac{1}{1,6}\right)=37,5\mathrm{cm.}$$

a) Đúng. Đề bài cho khí ở nhiệt độ không đổi nên trước khi van mở, quá trình nén khí là đẳng nhiệt.

b) Sai. Van bắt đầu mở khi $P_1$ đi xuống 37,5 cm, không phải 30 cm.

c) Đúng. Khi $x=20$ cm, van chưa mở và

$$p=p_0\frac{100}{80}=1,25p_0.$$

Áp suất dư truyền qua chất lỏng thủy lực là

$$p-p_0=0,25\cdot {10}^5\mathrm{Pa.}$$

Do đó lực ép của $P_3$ lên đĩa phanh:

$$F_3=\left(p-p_0\right)S_3=0,25\cdot {10}^5\cdot 50\cdot {10}^{-4}=125\mathrm{N.}$$

d) Sai. Khi $x=40$ cm, van đã mở nên chênh lệch áp suất được giới hạn ở $0,6\cdot {10}^5$ Pa. Khoảng cách từ $P_1$ đến đáy là 60 cm, lò xo bị nén 10 cm:

$$F_{\mathrm{lx}}=\mathrm{k\Delta l}={10}^3\cdot 0,10=100\mathrm{N.}$$

Lực tối thiểu tác dụng lên $P_1$:

$$F_{\min }=\mathrm{\Delta p}{S}_1+F_{\mathrm{lx}}=0,6\cdot {10}^5\cdot 30\cdot {10}^{-4}+100=280\mathrm{N.}$$

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Sai; d) Đúng

Phân tích từng ý

a) Đúng. Trên cạnh BC, dòng điện chạy từ C đến B. Với $\overrightarrow{B}$ hướng xuống, lực từ $\overrightarrow{F}=I\overrightarrow{l}\times \overrightarrow{B}$ hướng từ trong mặt phẳng hình vẽ ra ngoài, làm khung lệch ra ngoài.

b) Sai.

$$F_{\mathrm{BC}}=\mathrm{BIa}=0,1\cdot 10\cdot 0,20=0,20\mathrm{N,}$$

không phải 0,141 N.

c) Sai. Khi khung đã lệch, các cạnh AB và CD không còn song song với $\overrightarrow{B}$, vì vậy chúng vẫn chịu lực từ. Hai lực này không tạo mômen tổng đối với trục OO’, nhưng không bằng 0.

d) Đúng. Gọi $\alpha$ là góc lệch của mặt phẳng khung so với phương thẳng đứng.

Mômen lực từ đối với trục AD:

$$M_t=F_{\mathrm{BC}}a\cos \alpha =\mathrm{BI}{a}^2\cos \alpha .$$

Mỗi cạnh có khối lượng $m/3$. Khoảng cách của trọng tâm khung đến trục AD là

$$d=\frac{\frac{m}{3}\frac{a}{2}+\frac{m}{3}a+\frac{m}{3}\frac{a}{2}}{m}=\frac{\mathrm{2a}}{3}.$$

Mômen trọng lực:

$$M_g=\mathrm{mg}\frac{\mathrm{2a}}{3}\sin \alpha .$$

Điều kiện cân bằng:

$$\mathrm{BI}{a}^2\cos \alpha =\mathrm{mg}\frac{\mathrm{2a}}{3}\sin \alpha .$$

Với $B=0,1$ T, $I=10$ A, $a=0,20$ m, $m=0,030$ kg, $g=10\mathrm{m/}{s}^2$, hai hệ số đều bằng $0,04$ N.m, nên

$$\tan \alpha =1\Rightarrow \alpha ={45}^{\circ }.$$

Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Sai

Phân tích từng ý

Mạch ngoài gồm $R_4$ song song với nhánh $R_3$ nối tiếp $\left(R_1\parallel R_2\right)$.

$$R_{12}=\frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}=\mathrm{20\Omega }.$$

$$R_{312}=R_3+R_{12}=\mathrm{60\Omega }.$$

$$R_N=\frac{R_4{R}_{312}}{R_4+R_{312}}=\frac{30\cdot 60}{30+60}=\mathrm{20\Omega }.$$

a) Đúng. $R_N=\mathrm{20\Omega }$.

b) Đúng.

$$H=\frac{R_N}{R_N+r}=\frac{20}{20+5}=0,80=80\mathrm{\%.}$$

c) Sai.

$$I=\frac{E}{R_N+r}=\frac{15}{25}=0,60\mathrm{A.}$$

d) Sai. Hiệu điện thế mạch ngoài:

$$U=I{R}_N=0,60\cdot 20=12\mathrm{V.}$$

$$I_4=\frac{U}{R_4}=\frac{12}{30}=0,40\mathrm{A,}{P}_4=I_4^2{R}_4=4,8\mathrm{W.}$$

Dòng qua nhánh $R_3-\left(R_1\parallel R_2\right)$ là 0,20 A; do $R_1=R_2$ nên $I_1=0,10$ A:

$$P_1=I_1^2{R}_1=0,4\mathrm{W.}$$

$$\frac{P_4}{P_1}=12,$$

không phải 10.

Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai

Phân tích từng ý

Đổi lưu lượng:

$$A=2\text{g/s=}0,002\text{kg/s.}$$

Trong 3 phút đầu:

$$P\cdot 180=\mathrm{Mc}\left(50-20\right)\Rightarrow P=\frac{\mathrm{Mc}}{6}.$$

Khi nhiệt độ tiến đến giá trị giới hạn ${80}^{\circ }C$, nhiệt lượng nguồn cung cấp trong mỗi giây vừa đủ làm nóng lượng nước chảy vào:

$$P=\mathrm{Ac}\left(80-t\right).$$

Từ phút thứ 3 đến phút thứ 9, thời gian là 360 s; khối lượng nước chảy thêm là

$$A\cdot 360=0,72\mathrm{kg.}$$

Bảo toàn năng lượng cho giai đoạn này:

$$\left(M+0,72\right)c\cdot 70=\mathrm{Mc}\cdot 50+0,\text{72ct}+\text{360P}.$$

Dùng (2): $0,\text{72ct}+\text{360P}=0,\mathrm{72c}\cdot 80$, nên

$$70\left(M+0,72\right)=\mathrm{50M}+57,6\Rightarrow M=0,36\mathrm{kg.}$$

Từ (1):

$$P=\frac{0,36\cdot 4200}{6}=252\mathrm{W.}$$

Từ (2):

$$t=80-\frac{252}{0,002\cdot 4200}={50}^{\circ }\mathrm{C.}$$

a) Sai. Khối lượng ban đầu là $0,36$ kg, không phải $0,4$ kg.

b) Đúng. Nếu không mở vòi, thời gian từ lúc bắt đầu đun đến khi nước đạt ${100}^{\circ }C$ là

$$\tau =\frac{\mathrm{Mc}\left(100-20\right)}{P}=\frac{\mathrm{Mc}\cdot 80}{\mathrm{Mc}/6}=480\mathrm{s=}8\text{phút.}$$

c) Đúng. Nhiệt độ nước từ vòi là ${50}^{\circ }C$.

d) Sai. Công suất nguồn nhiệt là 252 W, không phải 250 W.

Đáp án: 4,5

Hướng dẫn giải

Ghép nối tiếp:

$$C_1=\frac{50\cdot 100}{50+100}=\frac{100}{3}\mu \mathrm{F.}$$

Ghép song song:

$$C_2=50+100=\text{150μ}\mathrm{F.}$$

$$\frac{C_2}{C_1}=\frac{150}{100/3}=4,5.$$

Đáp án: 24

Hướng dẫn giải

Quả cầu nhôm có thể tích và khối lượng:

$$V_2=\frac{4}{3}\pi R_2^3,m_2=D_2{V}_2.$$

Khi mực nước ngập đến nửa quả cầu, chiều cao mực nước bằng $R_2$. Thể tích nước:

$$V_1=\pi R_1^2{R}_2-\frac{1}{2}\cdot \frac{4}{3}\pi R_2^3.$$

Thay $R_1=0,20$ m, $R_2=0,10$ m:

$$V_1=\frac{0,\mathrm{01\pi }}{3}{m}^3,m_1=D_1{V}_1=\frac{\mathrm{10\pi }}{3}\mathrm{kg.}$$

$$m_2=2700\cdot \frac{4}{3}\pi {\left(0,10\right)}^3=3,\mathrm{6\pi }\mathrm{kg.}$$

Gọi nhiệt độ cân bằng là $T$:

$$m_1{c}_1\left(T-20\right)=m_2{c}_2\left(40-T\right).$$

Sau khi rút gọn $\pi$:

$$\frac{10}{3}\cdot 4200\left(T-20\right)=3,6\cdot 880\left(40-T\right).$$

Suy ra

$$T\approx 23,7^{\circ }\mathrm{C.}$$

Đáp án: 720

Hướng dẫn giải

Bàn là có dòng điện trong các khoảng nhiệt độ tăng và ngắt điện trong các khoảng nhiệt độ giảm.

Lần đầu bàn là được cấp điện từ phút 0 đến phút 4: 4 phút.

Từ phút 4 đến phút 6, bàn là nguội trong 2 phút.

Sau đó mỗi chu kì gồm 1 phút cấp điện và 2 phút ngắt điện. Từ phút 6 đến phút 30 có 8 khoảng cấp điện, mỗi khoảng 1 phút.

Tổng thời gian có dòng điện:

$$t_{\mathrm{on}}=4+8\cdot 1=12\text{phút=}720\mathrm{s.}$$

Điện năng tiêu thụ:

$$A=P{t}_{\mathrm{on}}=1000\cdot 720=720000\mathrm{J=}720\mathrm{kJ.}$$

Đáp án: 1400

Hướng dẫn giải

Gọi nhiệt dung riêng của cốc là $c_x$, nhiệt dung riêng của nước là $c=4200\mathrm{J/}\left(\text{kg.K}\right)$, nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là $\lambda =3,36\cdot {10}^5\text{J/kg}$.

Sau lần cân bằng thứ nhất vẫn còn nước đá nên nhiệt độ cân bằng là $0^{\circ }C$. Nhiệt lượng cốc và nước tỏa ra dùng để làm tan $\frac{1}{3}{m}_2$ nước đá:

$$10m_1\left(c_x+c\right)=\frac{1}{3}{m}_2\lambda .$$

Ở trạng thái mực nước cao $h$, tổng thể tích nước và phần nước bị cục đá nổi chiếm chỗ tương ứng với khối lượng $m_1+m_2$. Sau khi rót thêm nước, mực nước cao $2h$, do đó

$$m_1+m_2+m_3=2\left(m_1+m_2\right)\Rightarrow m_3=m_1+m_2.$$

Khi rót nước $m_3$ ở ${40}^{\circ }C$, nhiệt độ cuối là ${10}^{\circ }C$ và toàn bộ đá tan. Cân bằng nhiệt:

$$30m_{3}c=10m_1\left(c_x+c\right)+\frac{2}{3}{m}_2\lambda +10m_{2}c.$$

Dùng (1) và (2):

$$30\left(m_1+m_2\right)c=m_2\lambda +10m_{2}c.$$

$$30m_{1}c=m_2\left(\lambda -\mathrm{20c}\right).$$

Vì $\lambda -\mathrm{20c}=336000-84000=252000$ J/kg và $\mathrm{30c}=126000$ J/(kg.K), suy ra

$$m_1=2m_2.$$

Thay vào (1):

$$10\cdot 2m_2\left(c_x+4200\right)=\frac{1}{3}{m}_2\cdot 336000.$$

$$c_x+4200=5600\Rightarrow c_x=1400\mathrm{J/}\left(\text{kg.K}\right).$$

Đáp án: 4

Hướng dẫn giải

Đặt

$$x=\frac{V_C}{V_0},\text{ v}=\frac{V}{V_0}.$$

Trên đoạn BC, đường thẳng đi qua $B\left(3V_0,3p_0\right)$ và $C\left(x{V}_0,p_0\right)$ nên

$$\frac{p}{p_0}=3-\frac{2\left(v-3\right)}{x-3}.$$

Với khí lí tưởng, nhiệt độ tỉ lệ với $\mathrm{pV}$. Đặt

$$f\left(v\right)=\frac{\mathrm{pV}}{p_0{V}_0}=v\left(3-\frac{2\left(v-3\right)}{x-3}\right).$$

Trên BC, $v$ tăng từ 3 đến $x$. Muốn nhiệt độ luôn giảm thì $f\text{'}\left(v\right)\le 0$ trên cả đoạn. Vì $f\text{'}\left(v\right)$ giảm theo $v$, chỉ cần xét tại $v=3$:

$$f\text{'}\left(3\right)=3-\frac{6}{x-3}\le 0\Rightarrow x\le 5.$$

Công của chu trình bằng diện tích tam giác ABC:

$$A=p_0\left(V_C-V_0\right)=p_0{V}_0\left(x-1\right).$$

Công lớn nhất ứng với $x_{\max }=5$:

$$\frac{A_{\max }}{p_0{V}_0}=5-1=4.$$

Đáp án: 162

Hướng dẫn giải

Hai khí có khối lượng bằng nhau. Do khối lượng mol của He và $O_2$ lần lượt là 4 g/mol và 32 g/mol:

$$\frac{n_{\mathrm{He}}}{n_{O_2}}=\frac{32}{4}=8.$$

Ban đầu hai khí có cùng áp suất và nhiệt độ nên

$$\frac{V_{\mathrm{He,}1}}{V_{O_2,1}}=8.$$

Đặt tổng thể tích bình là $9V_0$, khi đó

$$V_{\mathrm{He,}1}=8V_0,V_{O_2,1}=V_0.$$

Sau khi đun, áp suất chung tăng 5%:

$$p_2=1,05p_1.$$

Khí He biến đổi đẳng nhiệt:

$$p_1{V}_{\mathrm{He,}1}=p_2{V}_{\mathrm{He,}2}\Rightarrow V_{\mathrm{He,}2}=\frac{8V_0}{1,05}=\frac{160}{21}{V}_0.$$

Do tổng thể tích không đổi:

$$V_{O_2,2}=9V_0-\frac{160}{21}{V}_0=\frac{29}{21}{V}_0.$$

Với khí $O_2$:

$$\frac{p_1{V}_0}{T_1}=\frac{1,05p_1\cdot \frac{29}{21}{V}_0}{T_2}.$$

$$T_2=1,05\cdot \frac{29}{21}{T}_1=\frac{29}{20}{T}_1.$$

Với $T_1=27+273=300$ K:

$$T_2=435\mathrm{K\Rightarrow }t=435-273={162}^{\circ }\mathrm{C.}$$

——— HẾT ———