Đề kiểm tra cuối HK 1 - Môn Vật lí - Lớp 12

Đáp án: B.

Hướng dẫn chi tiết:

Sự hóa hơi là quá trình chuyển thể từ thể lỏng sang thể khí. Sự hóa hơi gồm bay hơi và sôi. Nóng chảy là chuyển từ rắn sang lỏng, còn ngưng tụ là chuyển từ khí sang lỏng.

Đáp án: C.

Hướng dẫn chi tiết:

Theo nguyên lí I nhiệt động lực học, với $A$ là công mà ngoại lực thực hiện lên khí:

$$\mathrm{\Delta U}=Q+A.$$

Khí bị nén nên nhận công $A=\text{170\hspace{0.17em}}J$. Khí tỏa nhiệt nên $Q=-\text{50\hspace{0.17em}}J$. Do đó

$$\mathrm{\Delta U}=-50+170=\text{120\hspace{0.17em}}J>0.$$

Vì vậy nội năng của khối khí tăng $\text{120\hspace{0.17em}}J$.

Đáp án: A.

Hướng dẫn chi tiết:

Độ biến thiên nhiệt độ có cùng giá trị số trên thang Celsius và thang Kelvin:

$$\left|\mathrm{\Delta T}\right|=\left|5-35\right|=\text{30\hspace{0.17em}}K.$$

Đáp án: D.

Hướng dẫn chi tiết:

Nước tinh khiết bắt đầu đông đặc ở $0^{\circ }C$. Đổi sang thang Kelvin:

$$T=t+273=0+273=\text{273\hspace{0.17em}}K.$$

Đáp án: A.

Hướng dẫn chi tiết:

Nhiệt lượng làm nóng chảy hoàn toàn khối lượng $m$ ở đúng nhiệt độ nóng chảy là

$$Q=\mathrm{m\lambda }.$$

Suy ra

$$\lambda =\frac{Q}{m}.$$

Đáp án: D.

Hướng dẫn chi tiết:

Nhiệt hóa hơi riêng của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp để $\text{1\hspace{0.17em}}\mathrm{kg}$ chất đó hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi. Đại lượng này có đơn vị $\text{J/kg}$.

Đáp án: B.

Hướng dẫn chi tiết:

Trong mô hình khí lí tưởng, kích thước của phân tử được coi là không đáng kể so với khoảng cách giữa các phân tử, nhưng khối lượng của phân tử không thể bỏ qua. Các phân tử chỉ tương tác đáng kể khi va chạm đàn hồi với nhau hoặc với thành bình.

Đáp án: D.

Hướng dẫn chi tiết:

Với một lượng khí xác định trong quá trình đẳng nhiệt:

$$\mathrm{pV}=\text{hằng số}.$$

Do đó, giữa hai trạng thái:

$$p_1{V}_1=p_2{V}_2.$$

Đáp án: A.

Hướng dẫn chi tiết:

Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, $\mathrm{pV}$ không đổi. Nếu $V_2=V_1/4$ thì

$$p_2=p_1\frac{V_1}{V_2}=4p_1.$$

Đáp án: A.

Hướng dẫn chi tiết:

Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí xác định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối:

$$\frac{V}{T}=\text{hằng số}.$$

Vì vậy định luật Sác-lơ liên hệ $V$ và $T$.

Đáp án: D.

Hướng dẫn chi tiết:

Đổi nhiệt độ sang kelvin:

$$T_1=7+273=\text{280\hspace{0.17em}}K,T_2=27+273=\text{300\hspace{0.17em}}K.$$

Quá trình đẳng áp nên

$$\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}.$$

Suy ra

$$V_2=V_1\frac{T_2}{T_1}=1,5\cdot \frac{300}{280}\approx 1,\text{61\hspace{0.17em}}{m}^3.$$

Đáp án: C.

Hướng dẫn chi tiết:

Đối với một lượng khí xác định biến đổi đẳng áp, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối, nên

$$\frac{V}{T}=\text{hằng số}.$$

Đáp án: A.

Hướng dẫn chi tiết:

Với một lượng khí lí tưởng xác định, phương trình trạng thái viết dưới dạng

$$\frac{\mathrm{pV}}{T}=\text{hằng số},$$

hay giữa hai trạng thái:

$$\frac{p_1{V}_1}{T_1}=\frac{p_2{V}_2}{T_2}.$$

Đáp án: C.

Hướng dẫn chi tiết:

Nhiệt độ ban đầu:

$$T_1=40+273=\text{313\hspace{0.17em}}K.$$

Áp dụng phương trình trạng thái:

$$\frac{p_1{V}_1}{T_1}=\frac{p_2{V}_2}{T_2}.$$

Suy ra

$$T_2=T_1\frac{p_2{V}_2}{p_1{V}_1}=313\cdot \frac{20\cdot 0,3}{1\cdot 2}=\text{939\hspace{0.17em}}K.$$

Đổi sang độ Celsius:

$$t_2=939-273={666}^{\circ }C.$$

Đáp án: C.

Hướng dẫn chi tiết:

Đẳng nhiệt nghĩa là $T$ không đổi. Trên hệ trục có trục hoành là $T$ và trục tung là $p$, đường $T=\text{hằng số}$ là đường thẳng đứng, song song với trục $\mathrm{Op}$.

Đáp án: C.

Hướng dẫn chi tiết:

Động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử khí lí tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ tuyệt đối và được xác định bởi

$$E_{đ}=\frac{3}{2}\mathrm{kT}.$$

Đáp án: A.

Hướng dẫn chi tiết:

Một mol chứa $N_A$ phân tử. Vì vậy hằng số khí và hằng số Boltzmann liên hệ bởi

$$R=N_A{k}_B.$$

Đáp án: C.

Hướng dẫn chi tiết:

Đổi nhiệt độ:

$$T=57+273=\text{330\hspace{0.17em}}K.$$

Động năng trung bình:

$$E_{đ}=\frac{3}{2}\mathrm{kT}=\frac{3}{2}\cdot 1,38\times {10}^{-23}\cdot 330\approx 6,8\times {10}^{-21}J.$$

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

Hướng dẫn chi tiết:

Ý a – Sai. Trên đoạn AB, nhiệt độ nước đá tăng từ $-{20}^{\circ }C$ lên $0^{\circ }C$. Nước đá đang nhận nhiệt và nóng lên, không phải tỏa nhiệt.

Ý b – Đúng. Trên đoạn BC, nhiệt độ giữ ở $0^{\circ }C$ từ $t=\text{100\hspace{0.17em}}s$ đến $t=\text{300\hspace{0.17em}}s$. Nhiệt lượng cung cấp dùng để làm nước đá nóng chảy. Đến giây thứ $300$, nước đá vừa nóng chảy hoàn toàn.

Ý c – Sai. Nhiệt lượng nóng chảy trên đoạn BC:

$$Q_{\mathrm{BC}}=\mathrm{m\lambda }=0,1\cdot 3,4\times {10}^5=3,4\times {10}^{4}J=\text{34\hspace{0.17em}}\mathrm{kJ}.$$

Giá trị đúng là $\text{34\hspace{0.17em}}\mathrm{kJ}$, không phải $3,\text{4\hspace{0.17em}}\mathrm{kJ}$.

Ý d – Sai. Tổng nhiệt lượng hữu ích từ lúc bắt đầu đến khi nước vừa đạt ${100}^{\circ }C$:

$$Q=m{c}_{đ}\Delta t_1+\mathrm{m\lambda }+m{c}_n\Delta t_2.$$

$$Q=0,1\cdot 2100\cdot 20+0,1\cdot 3,4\times {10}^5+0,1\cdot 4200\cdot 100=\text{80200\hspace{0.17em}}J.$$

Theo đồ thị, thời gian đun là $\text{400\hspace{0.17em}}s$. Với hiệu suất $\eta =0,8$:

$$P=\frac{Q}{\mathrm{\eta t}}=\frac{80200}{0,8\cdot 400}=250,\text{625\hspace{0.17em}}W.$$

Vì vậy phát biểu $P=\text{250\hspace{0.17em}}W$ không chính xác.

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

Hướng dẫn chi tiết:

Ý a – Đúng. Đoạn (1)–(2) nằm ngang trên đồ thị $p-V$, nên áp suất không đổi: đây là quá trình đẳng áp.

Ý b – Sai. Đường cong (3)–(1) là đường đẳng nhiệt. Tuy nhiên khi đi từ (3) đến (1), thể tích giảm từ $V_3$ xuống $3$ lít, nên đây là quá trình nén đẳng nhiệt, không phải dãn đẳng nhiệt.

Ý c – Sai. Trạng thái (1) có $p_1=3\times {10}^5\mathrm{Pa}$, $V_1=\text{3\hspace{0.17em}}\mathrm{lít}$; trạng thái (3) có $p_3=1\times {10}^5\mathrm{Pa}$. Vì (3)–(1) đẳng nhiệt:

$$p_1{V}_1=p_3{V}_3.$$

$$V_3=\frac{p_1{V}_1}{p_3}=\frac{3\cdot 3}{1}=\text{9\hspace{0.17em}}\mathrm{lít}.$$

Ý d – Sai. Vì (2) và (3) có cùng thể tích nên $V_2=V_3=9$ lít. Quá trình (1)–(2) đẳng áp:

$$\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}.$$

Với $T_1=27+273=\text{300\hspace{0.17em}}K$:

$$T_2=T_1\frac{V_2}{V_1}=300\cdot \frac{9}{3}=\text{900\hspace{0.17em}}K={627}^{\circ }C.$$

Nhiệt độ đúng là $\text{900\hspace{0.17em}}K$, không phải ${900}^{\circ }C$.

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

Hướng dẫn chi tiết:

Ý a – Đúng. Đổi $V_1=3\times {10}^{-3}{m}^3$ và $T_1=\text{300\hspace{0.17em}}K$. Từ $\mathrm{pV}=\mathrm{nRT}$:

$$n=\frac{p_1{V}_1}{R{T}_1}=\frac{{10}^5\cdot 3\times {10}^{-3}}{8,31\cdot 300}\approx 0,\text{12\hspace{0.17em}}\mathrm{mol}.$$

Ý b – Đúng. Quá trình đẳng nhiệt:

$$p_1{V}_1=p_2{V}_2.$$

$$V_2=\frac{p_1{V}_1}{p_2}=\frac{{10}^5\cdot 3}{1,25\times {10}^5}=2,\text{4\hspace{0.17em}}\mathrm{lít}.$$

Ý c – Sai. Khi đó $V_2=3-0,5=2,5$ lít và $T_2=87+273=\text{360\hspace{0.17em}}K$. Dùng phương trình trạng thái:

$$p_2=p_1\frac{V_1{T}_2}{T_1{V}_2}={10}^5\cdot \frac{3\cdot 360}{300\cdot 2,5}=1,44\times {10}^5\mathrm{Pa}.$$

Giá trị đúng là $1,44\times {10}^5\mathrm{Pa}$.

Ý d – Sai. Ta có $V_2=V_1/3$ và $p_2=1,2p_1$. Vì

$$\frac{p_1{V}_1}{T_1}=\frac{p_2{V}_2}{T_2},$$

nên

$$T_2=T_1\frac{p_2{V}_2}{p_1{V}_1}=300\cdot 1,2\cdot \frac{1}{3}=\text{120\hspace{0.17em}}K.$$

Đổi sang độ Celsius: $t_2=120-273=-{153}^{\circ }C$. Vì vậy ${120}^{\circ }C$ là sai.

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

Hướng dẫn chi tiết:

Ý a – Đúng. Mỗi lần bơm làm tăng số mol khí trong bóng, trong khi thể tích bóng và nhiệt độ được coi không đổi. Theo $\mathrm{pV}=\mathrm{nRT}$, áp suất tăng dần theo số mol khí.

Ý b – Đúng. Thể tích khí hút vào bơm trong $20$ lần, quy về điều kiện áp suất khí quyển, là

$$V_{\mathrm{bơm}}=20\cdot 420=\text{8400\hspace{0.17em}}{\mathrm{cm}}^3=8,\text{4\hspace{0.17em}}\mathrm{lít}.$$

Ý c – Đúng. Cùng nhiệt độ, lượng khí được bảo toàn. Áp suất cuối trong bóng:

$$p=p_0\frac{N{V}_b}{V}={10}^5\cdot \frac{20\cdot 0,42}{8}=1,05\times {10}^5\mathrm{Pa}.$$

Ý d – Sai. Gọi $N$ là tổng số lần bơm để đạt áp suất yêu cầu:

$$N=\frac{\mathrm{pV}}{p_0{V}_b}=\frac{2,625\times {10}^5\cdot 8}{{10}^5\cdot 0,42}=50.$$

Đã bơm $20$ lần nên phải bơm thêm

$$50-20=\text{30\hspace{0.17em}}\mathrm{lần},$$

không phải $18$ lần.

Trả lời: 50 J.

Hướng dẫn chi tiết:

Với $A\text{'}$ là công do khí thực hiện, nguyên lí I nhiệt động lực học viết:

$$\mathrm{\Delta U}=Q-A\mathrm{\text{'}.}$$

Thay số:

$$\mathrm{\Delta U}=200-150=\text{50\hspace{0.17em}}J.$$

Trả lời: 1,6 kJ.

Hướng dẫn chi tiết:

Đổi khối lượng: $m=2,\text{0\hspace{0.17em}}g=0,\text{002\hspace{0.17em}}\mathrm{kg}$. Quá trình gồm ba giai đoạn:

Làm nước đá nóng từ $-{20}^{\circ }C$ lên $0^{\circ }C$.

Làm nước đá nóng chảy hoàn toàn ở $0^{\circ }C$.

Làm nước nóng từ $0^{\circ }C$ lên ${100}^{\circ }C$.

Tổng nhiệt lượng:

$$Q=m{c}_{đ}\cdot 20+\mathrm{m\lambda }+m{c}_n\cdot 100.$$

$$Q=0,002\left(2100\cdot 20+3,4\times {10}^5+4200\cdot 100\right)=\text{1604\hspace{0.17em}}J.$$

$$Q=1,\text{604\hspace{0.17em}}\mathrm{kJ}\approx 1,\text{6\hspace{0.17em}}\mathrm{kJ}.$$

Trả lời: 0,3 MJ.

Hướng dẫn chi tiết:

Khối lượng nước ban đầu $m=0,\text{5\hspace{0.17em}}\mathrm{kg}$. Khối lượng hóa hơi:

$$m_h=10\%\text{\hspace{0.17em}m}=0,\text{05\hspace{0.17em}}\mathrm{kg}.$$

Nhiệt lượng gồm nhiệt làm nóng toàn bộ nước từ ${10}^{\circ }C$ lên ${100}^{\circ }C$ và nhiệt hóa hơi $0,\text{05\hspace{0.17em}}\mathrm{kg}$ nước:

$$Q=\text{mcΔt}+m_{h}L.$$

$$Q=0,5\cdot 4200\cdot 90+0,05\cdot 2,3\times {10}^6=\text{304000\hspace{0.17em}}J.$$

$$Q=0,\text{304\hspace{0.17em}}\mathrm{MJ}\approx 0,\text{3\hspace{0.17em}}\mathrm{MJ}.$$

Trả lời: 627 °C.

Hướng dẫn chi tiết:

Nhiệt độ ban đầu:

$$T_1=27+273=\text{300\hspace{0.17em}}K.$$

Quá trình đẳng áp nên $V/T$ không đổi. Khi $V_2=3V_1$:

$$T_2=3T_1=\text{900\hspace{0.17em}}K.$$

Đổi sang độ Celsius:

$$t_2=900-273={627}^{\circ }C.$$

Trả lời: 0,75 kg.

Hướng dẫn chi tiết:

Với thể tích và nhiệt độ không đổi, từ $\mathrm{pV}=\mathrm{nRT}$ suy ra áp suất tỉ lệ với số mol, đồng thời tỉ lệ với khối lượng khí:

$$\frac{m_2}{m_1}=\frac{p_2}{p_1}.$$

Khối lượng khí còn lại:

$$m_2=m_1\frac{p_2}{p_1}=1\cdot \frac{2,5\times {10}^6}{{10}^7}=0,\text{25\hspace{0.17em}}\mathrm{kg}.$$

Khối lượng lấy ra:

$$m_{\mathrm{lấy}}=m_1-m_2=1-0,25=0,\text{75\hspace{0.17em}}\mathrm{kg}.$$

Trả lời: 120 cm.

Hướng dẫn chi tiết:

Giọt thủy ngân chuyển động tự do trong ống nằm ngang nên áp suất của khí được coi không đổi và bằng áp suất ngoài. Thể tích khí ban đầu gồm thể tích bình cầu và thể tích đoạn ống từ A đến giọt thủy ngân:

$$V_1=270+S{l}_1=270+0,1\cdot 30=\text{273\hspace{0.17em}}{\mathrm{cm}}^3.$$

Nhiệt độ tuyệt đối:

$$T_1=\text{273\hspace{0.17em}}K,T_2=12+273=\text{285\hspace{0.17em}}K.$$

Quá trình đẳng áp:

$$\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}.$$

Suy ra

$$V_2=V_1\frac{T_2}{T_1}=273\cdot \frac{285}{273}=\text{285\hspace{0.17em}}{\mathrm{cm}}^3.$$

Độ tăng thể tích:

$$\mathrm{\Delta V}=V_2-V_1=\text{12\hspace{0.17em}}{\mathrm{cm}}^3.$$

Vì $\mathrm{\Delta V}=\mathrm{S\Delta }l$:

$$\Delta \mathrm{l=}\frac{\mathrm{\Delta V}}{S}=\frac{12}{0,1}=\text{120\hspace{0.17em}}\mathrm{cm}.$$

---HẾT---