OLYMPIC VẬT LÝ SINH VIÊN TOÀN QUỐC ðẠI HỌC SÀI GÒN – 2014 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu Cho ba cầu kim loại giống hệt A, B, C Hai cầu A B tích điện nhau, ñặt cách khoảng lớn nhiều so với kích thước chúng Lực tác dụng hai cầu F Quả cầu C không tích điện Người ta cho cầu C tiếp xúc với cầu A, sau cho tiếp xúc với cầu B, cuối ñưa C xa A B Bây giờ, lực tĩnh ñiện A B A B C D F/2 F/4 3F/8 F/16 ðáp án: C Lúc đầu, điện tích cầu A B q Cho cầu C tiếp xúc với cầu A, ñiện tích A ñiện tích C q/2 Cho C tiếp xúc với B, điện tích B C 3q/4 Do ñó, lực tác dụng tương hỗ A B 3F/8 Câu Trong thí nghiệm tượng quang ñiện, người ta dùng ba kim loại khác (ký hiệu 1, 2, 3) có cơng thoát ϕ1 = 2,0 eV, ϕ2 = 2,5 eV, ϕ3 = 3,0 eV Một chùm ánh sáng khơng đơn sắc gồm bước sóng 550 nm, 450 nm 350 nm có cường độ chiếu vào kim loại ðồ thị I-V mơ tả thí nghiệm? I I 2 V V B A I I 3 2 V V D C ðáp án: A Năng lượng photon ứng với bước sóng cho E λ1 = hc/λ = 2,26 eV , E λ = 2,76 eV , E λ = 3,55 eV ðối với kim loại 1, bước sóng gây hiệu ứng quang ñiện Với kim loại 2, có bước sóng λ2 λ3; kim loại có bước sóng λ3 sinh quang-điện tử Vì vậy, dòng quang ñiện lớn ñối với kim loại nhỏ ñối với kim loại ðồ thị I-V ñáp án A phù hợp với ñiều Câu Cây sống hấp thụ carbon phóng xạ 14C từ khí q trình quang hợp Tỷ lệ 14C 12C α = 1,25×10-12 Khi chết, carbon 14C phân rã với chu kỳ bán rã T1/2 = 5600 năm Người ta thấy từ m = 4,00 g carbon mảnh gỗ chết có 20 phân rã phút Tuổi gỗ 2,12 × 103 năm 6,24 × 102 năm 8,76 × 103 năm 1,52 × 104 năm A B C D Biết ñơn vị khối lượng nguyên tử u = 1,66×10-27 kg ðáp án: C Lấy gốc tính thời gian t=0 thời ñiểm chết Ký hiệu N14(t) N12(t) số hạt nhân 14C 12C, k = 20/phút tốc ñộ phân rã thời điểm t N12 khơng thay đổi theo thời gian Từ biểu thức N14 (t ) = N14 (0)e −t / τ dN (t ) N (0) − t / τ ta có k = − 14 = 14 e với τ thời gian sống, τ = T1/2 /(ln2) = 8081 dt τ năm Ta có phương trình N14 (0) , =α {14 N14(t) + 12 N12} u = m N12 Giải phương trình trên, cuối cùng, ta nhận ñược N ( 0) mα t = τ ln 14 ≈ τ ln =8,76×103 năm kτ 12ukτ Câu Cho hỗn hợp khí gồm mol khí ơxy mol khí agon (Ar) nhiệt ñộ T Bỏ qua tất mode dao động, nội tồn phần hỗn hợp khí A B C D 15 RT 11 RT RT RT ðáp án: B Ơ xy khí lưỡng ngun tử, đó, nội mol khí ô xy U1 = RT = RT Agon khí đơn ngun tử, nội mol agon U = RT = RT 2 Nội tồn phần hỗn hợp khí U = U + U = 11 RT Câu Máy nước J Walt sáng chế ñược coi thành tựu lớn cách mạng khoa học công nghệ lần thứ nhân loại Máy ơng hồn thiện vào năm A 1776 ðáp án: B 1779 C 1781 D 1784 D Câu Ánh sáng ñi vào ñầu cáp quang hình vẽ Cáp quang hình trụ chế tạo từ vật liệu đồng có chiết suất n = 1,4 Hỏi góc θ lớn để ánh sáng truyền cáp quang mà khơng ngồi Chiết suất khơng khí xem Lấy kết có hai chữ số có nghĩa A B C D ðáp án: 780 460 440 120 I θ A ðể khơng ngồi cáp quang, ánh sáng phải phản xạ tồn phần điểm I ðiều kiện phải thỏa mãn θ < θ max với sin θ max = n − = 0,9798 Vậy θmax = 780 Câu Cho vòng dây dẫn tròn đồng chất, tiết diện đều, tâm O bán kính R Dòng điện cường độ I vào vòng dây điểm M điểm N Góc MON = 60o Cảm ứng từ tâm vòng dây có độ lớn A B C D ðáp án: B = µ I B=5 4π R µ I B=5 2π R µ0 I B= 2π R N I M 600 O A Theo ñịnh luật Biot-Savart, cảm ứng từ Bi tâm vòng dây gây dòng điện cung tròn i có độ lớn tỷ lệ với cường độ dòng điện Ii chiều dài Li cung Bi ~ Ii Li Mặt khác, cường độ dòng điện Ii tỷ lệ nghịch với ñiện trở cung dây, tức tỷ lệ nghịch với chiều dài cung Như vậy, cảm ứng từ gây dòng điện hai cung M1N M2N khơng phụ thuộc vào độ dài cung, có độ lớn nhau, có chiều ngược Vậy cảm ứng từ tổng cộng tâm vòng dây N I M 600 O Câu Hạt pion trung hòa π0 có thời gian sống trung bình τ = 8,4×10-17 s Hạt chuyển động với vận tốc c hệ tọa độ phòng thí nghiệm (c vận tốc ánh sáng chân không) Khoảng cách trung bình mà hạt chuyển động phòng thí nghiệm trước phân rã A ðáp án: 6,2 nm B 4,4 nm C 1,5 nm D 3,3 nm B Xét hệ tọa độ phòng thí nghiệm, ký hiệu v tốc ñộ, ∆t thời gian sống hạt, s quãng ñường hạt ñi ñược trước phân rã Ta có s = v∆t = v τ= c τ = 3cτ =4,4 nm v2 1− c Câu Năng lượng cần thiết ñể bứt hai electron khỏi nguyên tử hêli trạng thái 79,0 eV Hỏi cần lượng để ion hóa ngun tử hêli, tức bứt electron khỏi nguyên tử hêli, ion hêli ñược tạo thành trạng thái ? A 24,6 eV B 39,5 eV C 51,8 eV D 54,4 eV ðáp án: A Các mức lượng nguyên tử hydro tỷ lệ với e4, e điện tích ngun tố Do đó, mức lượng hệ gồm electron hạt nhân có Z proton tỷ lệ với Z2 Vậy lượng trạng thái ion hêli E(He+) = E(H) = 4(-13,6 eV) = - 54,4 eV , với E(H) lượng trạng thái hydro Mặt khác, lượng trạng thái ngun tử hêli E(He) = -79,0 eV Do đó, lượng ion hóa nguyên tử hêli W = E(He+) - E(He) = (-54,4 + 79,0) eV = 24,6 eV Câu 10 Từ Trái ðất người ta phóng vệ tinh với vận tốc 29,7km/s (so với Trái ðất) theo hướng ngược lại so với hướng chuyển ñộng Trái ðất quanh Mặt Trời Nếu xét lực hút Mặt Trời sau vệ tinh rơi vào Mặt Trời? Biết khối lượng Mặt Trời xấp xỉ 1,97.1030 kg, Trái ðất chuyển ñộng quanh Mặt Trời theo quỹ ñạo tròn có bán kính R=1,49.1011 m lớn so với bán kính Mặt Trời Trái ðất A B C D 185,2 ngày 92,4 ngày 75,8 ngày 64,5 ngày ðáp án: D Trái ðất chuyển ñộng quanh Mặt Trời theo quỹ đạo tròn với tốc độ 29,7km/s chu kì TE=365 ngày Với cách phóng vệ tinh cho ñầu bài, vệ tinh ñứng yên so với Mặt Trời sau phóng Sau đó, vệ tinh rơi thẳng Mặt Trời Sự rơi ñược xem chuyển ñộng theo nửa quỹ ñạo elip có bán trục nhỏ 0, bán trục lớn R/2 với chu kì T Từ đó, kết hợp với ñịnh luật Kepler 3, thời gian rơi τ = 0,5T = 0,5TE/23/2 = 64,5 ngày Câu 11 ðộng trung bình mol khí lý tưởng E = RT Khi C p có giá trị A ðáp án: 0,5R B 1,5R 2,0R C D 2,5R D ðối với khí lý tưởng E = U = Do C p = CV + R = 3 RT Mặt khác, biết U = CV T suy CV = R 2 R + R = 2,5 R Câu 12 Một loa truyền gắn cột điện phát âm có tần số f0 = 495 Hz Người ngồi ô tơ chuyển động phía loa với tốc độ v = 33 m/s nghe thấy âm có tần số A B C D f = 550 Hz f = 547 Hz f = 544 Hz f = 522 Hz Cho biết tốc độ sóng âm khơng khí v0 = 330 m/s ðáp án: C Nếu nguồn âm chuyển động phía người nghe đứng n người nghe nhận âm có tần số f f= (1) v 1− v0 Nếu người nghe chuyển động phía nguồn âm đứng n âm nhận có tần số v f = 1 + f (2) v0 ðó hiệu ứng Doppler Thay giá trị số vào (2), ta nhận ñược f = 544 Hz Câu 13 Hai vật khối lượng m nối với lò xo treo thẳng đứng vào trần nhà dây khơng giãn Hệ ñang trạng thái cân Dây treo ñột nhiên ñứt Gia tốc vật phía sau thời ñiểm dây bị ñứt A B g/2 C g D 2g ðáp án: D Trước dây bị đứt, lò xo bị giãn, sức căng lò xo F = mg Ngay dây đứt, vật phía chịu tác dụng trọng lực sức căng lò xo Cả hai lực hướng xuống phía Vì vậy, ma = mg + F = 2mg , a gia tốc vật phía Suy a = 2g Câu 14 Trong mơ hình Bohr ngun tử hydro, ñộng lượng electron chuyển ñộng quỹ đạo có bán kính rn (n số lượng tử chính) A ðáp án: nℏ B nrn ℏ n ℏ /rn C D n ℏ /(rn)2 C Thứ nguyên ñộng lượng [p] = MLT-1 Thứ nguyên số Planck [ ℏ ] = ML2T-1, thứ nguyên bán kính r [r] = L Trong biểu thức cho, có biểu thức ñáp án C có thứ nguyên ñộng lượng Câu 15 Một mol chất khí lý tưởng thực chu trình thuận nghịch ABCA giản đồ P-V hình vẽ, q trình AB q trình đẳng nhiệt CP CV nhiệt dung mol ñẳng áp ñẳng tích Nhiệt lượng khối khí nhận chu trình A RThV2/V1 B –CP(Th-Tc) C RTh ln(V2/V1) –CP(Th-Tc) D RTh ln(V2/V1) –R(Th-Tc) ðáp án: D Theo ñịnh luật nhiệt ñộng học, Q = U+W - ðối với trình AB, U = 0, ñó QAB = W = RTh ln(V2/V1) - Với trình đẳng áp BC, U = CV(Tc-Th), W = P2(V1-V2) = R(Tc-Th) Do QBC= R(Tc-Th)+ CV(Tc-Th) - Với q trình đẳng tích CA, W = 0, U = CV(Th-Tc), nên QCA = U = CV(Th-Tc) Vậy nhiệt lượng tổng cộng khối khí nhận Q=QAB+QBC+QCA= RTh ln(V2/V1)-R(Th-Tc) Câu 16 Một dây cáp đồng trục có dòng điện cường ñộ i chạy ngược chiều lõi bên vỏ bên ngồi (xem hình vẽ) ðộ lớn cảm ứng từ điểm P bên ngồi dây cáp cách trục dây cáp khoảng r A µ 0i 2π r µ 0i c − r C 2π r c − b µ 0i r − b D 2π r c − b B ðáp án: A Xét đường tròn bán kính r mặt phẳng vng góc với trục dây cáp có tâm nằm trục dây Áp dụng ñịnh lý Ampe dòng tồn phần, đối xứng dây, ta có ∫ B.dl = B ∫ dl = 2π rB = µ ∑ I k = C , k C lấy tổng đại số dòng điện xun qua diện tích hình tròn Vậy B = Câu 17 Một chùm ánh sáng có cường độ khơng đổi qua kính phân cực theo phương vng góc với kính Khi kính quay quanh trục chùm sáng, cường ñộ ánh sáng truyền qua thay ñổi hàm (A+B cos2θ) góc quay θ, A B số, A > B > Có thể kết luận: A B C D ðáp án: Ánh sáng tới không phân cực Ánh sáng tới phân cực thẳng Ánh sáng tới phân cực tròn Ánh sáng tới phần phân cực thẳng, phần không phân cực D Nếu ánh sáng không phân cực, cường độ ánh sáng truyền qua khơng thay đổi quay kính phân cực Ánh sáng phân cực thẳng sau qua kính phân cực có cường độ I ∼ cos2ϕ với ϕ góc hướng phân cực ánh sáng trục phân cực kính Chọn gốc tính góc quay θ thích hợp, ta có I ∼ cos2θ ∼ 1+cos2θ Ánh sáng phân cực tròn ñược xem tổ hợp hai phân cực thẳng vng góc với dao động lệch pha π/2 Do đó, phương án D phù hợp với đề Câu 18 Một máy nhiệt nhận nhiệt nhiệt ñộ T1 = 727 0C tỏa nhiệt nhiệt ñộ T2 = 527 0C Nếu hoạt ñộng với hiệu suất lớn có máy thực công nhận nhiệt lượng 2000 J? A B C D 400 J 800 J 1600 J 2000 J ðáp án: A W , W cơng thực máy nhiệt, Q nhiệt Q lượng máy nhiệt nhận Hiệu suất máy nhiệt lớn máy thực chu trình Carnot Khi hiệu suất cho biểu thức T η = − = 0,2 T1 Do đó, nhận nhiệt lượng Q=2000 J máy thực cơng W=2000×0,2 = 400 J Hiệu suất máy η = Câu 19 Một nam châm vĩnh cửu thả rơi ống hình trụ đồng đặt thẳng đứng Ống đồng xem dài vô hạn Sau thời gian, nam châm A B C D Rơi với gia tốc g Rơi với vận tốc khơng đổi Rơi nhanh dần Khơng thể kết luận chuyển động nam châm ðáp án: S N B Khi nam châm rơi lòng ống đồng, ống xuất dòng điện cảm ứng gây từ trường chống lại rơi nam châm Khi nam châm rơi chậm, lực từ chống lại chuyển ñộng nhỏ lực trọng trường nên nam châm rơi nhanh dần Nam châm rơi nhanh lực từ lớn ðến lúc đó, lực từ cân với trọng lực, nam châm rơi với vận tốc khơng đổi Câu 20 Một mole khí lý tưởng ban đầu tích V0 nhiệt độ T0 Khối khí giãn nở đẳng nhiệt đến thể tích V1 Ký hiệu R số khí, γ = CP/CV số Poisson Cơng khối khí thực trình A γ V B RT0 V0 V C RT0 − 1 V0 D RT0 ln ðáp án: V1 V0 D Công khối khí thực giãn nở đẳng nhiệt W = ∫ PdV = ∫ V RT dV = RT0 ln V V0 ... với chu kỳ bán rã T1/2 = 5600 năm Người ta thấy từ m = 4,00 g carbon mảnh gỗ chết có 20 phân rã phút Tuổi gỗ 2,12 × 103 năm 6,24 × 102 năm 8,76 × 103 năm 1,52 × 104 năm A B C D Biết ñơn vị khối... /(ln2) = 8081 dt τ năm Ta có phương trình N14 (0) , =α {14 N14(t) + 12 N12} u = m N12 Giải phương trình trên, cuối cùng, ta nhận ñược N ( 0) mα t = τ ln 14 ≈ τ ln =8,76×103 năm kτ 12ukτ Câu Cho... sáng chế ñược coi thành tựu lớn cách mạng khoa học công nghệ lần thứ nhân loại Máy ơng hồn thi n vào năm A 1776 ðáp án: B 1779 C 1781 D 1784 D Câu Ánh sáng ñi vào ñầu cáp quang hình vẽ Cáp quang