91 câu Trắc nghiệm Vật lý 12 Cánh diều Chủ đề 1: Vật lý nhiệt

Động năng của 1021 phân tử hydrogen:

${W_{\rm{d}}} = {10^{21}} \cdot \frac{1}{2}m{v^2} = {10^{21}} \cdot \frac{1}{2} \cdot \left( {33{,}6 \cdot {{10}^{ - 28}}\;{\rm{kg}}} \right){(1900\;{\rm{m}}/{\rm{s}})^2} = 6{,}06\;{\rm{J}}$

Đáp án: 6,06 J.

+ Ở thể rắn, các phân tử rất gần nhau, khoảng cách giữa các phân tử cỡ kích thước phân tử và các phân tử sắp xếp có trật tự chặt chẽ, lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh giữ cho chúng không di chuyển tự do mà chỉ có thể dao động xung quanh vị trí cân bằng xác định (Hình 1.1b).

+ Ở thể khí, các phân tử ở xa nhau, khoảng cách giữa các phân tử lớn gấp hàng chục lần kích thước của chúng, lực tương tác giữa các phân từ rất yếu (trừ trường hợp chúng va chạm nhau) nên các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn (Hình 1.1a).

+ Khoảng cách giữa các phân tử trong chất lỏng lớn hơn khoảng cách giữa các phân tử trong chất rắn và nhỏ hơn khoảng cách giữa các phân tử trong chất khí. Lực tương tác giữa các phân tử ở thể lỏng lớn hơn lực tương tác giưa các phân tử ở thể khí nên giữ được các phân tử không bị phân tán xa nhau. Lực tương tác này chưa đủ lớn như trong chất rắn nên các phân tử ở thể lỏng cũng dao động xung quanh vị trí cân bằng nhưng các vị trí cân bằng này không cố định mà luôn thay đổi (hình 1.1c).

Đáp án: B.

+ Khi nung nóng liên tục một vật rắn kết tinh, nhiệt độ của vật rắn tăng dần. Khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ nóng chảy thì vật bắt đầu chuyển sang thể lỏng và trong suốt quá trình này nhiệt độ của vật không đổi.

Khi toàn bộ vật rắn đã chuyển sang thể lỏng, nếu tiếp tục cung cấp nhiệt lượng thì nhiệt độ của vật sẽ tiếp tục tăng (đường 3).

+ Khi nung nóng liên tục vật rắn vô định hình, vật rắn mềm đi và chuyển dần sang thề lỏng một cách liên tục. Trong quá trình này, nhiệt độ của vật tăng lên liên tục.

Do đó, vật rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định (đường 2).

Đáp án: A.

+ Vào những ngày nắng, không khí trong phòng nhận nhiệt lượng từ ánh sáng mặt trời (Q>0). Do phòng đóng kín nên thể tích khí không đổi, khối khí không sinh công (A=0). Theo định luật 1 của nhiệt động lực học: $\Delta U = A + Q = Q > 0$, nên nội năng của khối khí tăng, làm nhiệt độ khí trong phòng tăng cao hơn ngoài trời. Nên trong phòng nóng hơn ngoài trời.

+ Biện pháp đơn giản để làm giảm sự tăng nhiệt độ của không khí trong phòng:

- Mở hé cửa kính để không khí đối lưu với bên ngoài từ đó nội năng được truyền bớt ra ngoài.

- Lắp rèm cửa. Khi ánh sáng mặt trời đi qua rèm nó vừa bị phản xạ vừa bị hấp thụ. Bên cạnh đó, giũa rèm và mặt kính có một lớp không khí, có khả năng ngăn sự truyền nhiệt từ bên ngoài vào bên vào phòng (do không khí dẫn nhiệt kém).

- Dán tấm phim cách nhiệt. Tấm phim cách nhiệt vừa có tác dụng phản xạ ánh sáng hồng ngoại (ánh sáng hồng ngoại có tác dụng nhiệt mạnh) vừa có tác dụng hấp thụ tia tử ngoại.

Nhiệt lượng tăng thêm bằng 50% động năng ban đầu của viên đạn:

$mc.\Delta T = 0{,}5 \cdot \frac{1}{2}m{v^2} \to \Delta T = \frac{{{v^2}}}{{4c}} = \frac{{{{(240\;{\rm{m}}/{\rm{s}})}^2}}}{{4(127\;{\rm{J}}/({\rm{kg}} \cdot {\rm{K}}))}} = 113\;{\rm{K}}$

+ Theo định luật 1 nhiệt động lực học: $\Delta U = A + Q.$

+ Trường hợp bài toán, hệ nhận công và nhả nhiệt nên: $A = 100\;{\rm{J}}$ và $Q = - 30\;{\rm{J}}.$

Do đó: $\Delta U = 100\;{\rm{J}} - 30\;{\rm{J}} = + 70\;{\rm{J}}.$

Đáp án: D.

Vì vật rơi với vận tốc không đổi nên độ giảm thế năng của nó dùng để làm tăng nhiệt độ cho bình nước:

$mgh=c{m}^{'}ΔT\rightarrow ΔT=\frac{m}{{m}^{'}}\frac{gh}{c}=\frac{(5,{0.10}^{2}\text{kg})}{(25{,}0\text{kg})}\frac{(9{,}81\text{m}/{\text{s}}^{2})(1,{00.10}^{2}\text{m})}{(4,{2.10}^{3}\text{J}/(\text{kg}\cdot \text{K}))}=4{,}7\text{K}$

Đáp án: B.

a) Do pít-tông chuyển động thẳng đều nên lực đẩy của khối khí tác dụng lên pít-tông cân bằng với lực ma sát giữa pít-tông và xilanh. Độ lớn lực đẩy của khối khí lên pít-tông: $F = 20{,}0\;{\rm{N}}.$

Công của khối khí thực hiện: ${A^\prime } = Fs = (20{,}0\;{\rm{N}}) \cdot (0{,}060\;{\rm{m}}) = 1{,}2\;{\rm{J}}.$

b) Theo định luật I nhiệt động lực học: $\Delta U = A + Q.$

Trường hợp này, hệ thực hiện công và nhận nhiệt nên: $A = - 1{,}2\;{\rm{J}}$ và $Q = 1{,}5\;{\rm{J}}.$

Do đó: $\Delta U = - 1{,}2 + 1{,}5 = 0{,}30\;{\rm{J}}.$

c) Áp suất chất khí: $p = \frac{F}{S} = \frac{{20{,}0\;{\rm{N}}}}{{1,{{0.10}^{ - 4}}\;{{\rm{m}}^2}}} = 2,{0.10^5}\;{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2} = 2,{0.10^5}\;{\rm{Pa}}.$

d) Thể tích khí trong xilanh tăng:

$\Delta V = Ss = \left( {1{,}0 \cdot {{10}^{ - 4}}\;{{\rm{m}}^2}} \right) \cdot (0{,}060\;{\rm{m}}) = 6{,}0 \cdot {10^{ - 6}}\;{{\rm{m}}^3} = 6{,}0{\rm{ml}}$

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

Dựa vào công thức chuyển đổi: $\text{t}({}^{^{\circ}}\text{C})=\text{T}(\text{K})-273.$

Khi $T=263\text{K}\rightarrow \text{t}({}^{^{\circ}}\text{C})=263-273=-{10}^{^{\circ}}\text{C}.$

Khi $T=1273\text{K}\rightarrow \text{t}({}^{^{\circ}}\text{C})=1273-273=+{1000}^{^{\circ}}\text{C}.$

Đáp án: $-{10}^{^{\circ}}\text{C}$ đến ${1000}^{^{\circ}}\text{C}.$

+ Từ công thức chuyển đổi: $T(\text{K})=t({}^{^{\circ}}\text{C})+273\rightarrow ΔT=Δt;Δt=5-25=-20$

$\rightarrow ΔT=-20\text{K}$

+ Nhiệt độ của vật theo thang Kelvin giảm đi $20\;{\rm{K}}.$

Đáp án: B.

Thang nhiệt độ Celcius có nhiệt độ dùng làm mốc là nhiệt độ tan chảy của nước tinh khiết đóng băng và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết ở áp suất tiêu chuần. Thang nhiệt độ Kelvin có nhiệt độ dùng làm mốc là nhiệt độ thấp nhất mà các vật có thể đạt được (nhiệt độ không tuyệt đối) và nhiệt độ mà nước tinh khiết có thể tồn tại đồng thời cả ba thể rắn, lỏng và hơi.

Ở nhiệt độ không tuyệt đối, tất cả các chất đều có động năng chuyển động nhiệt của các phân tử bằng không và thế năng của chúng là tối thiểu.

Vật lí học hiện đại chứng tỏ, các hạt không thể đứng yên, điều này có nghĩa chỉ có thể hạ nhiệt độ xuống gần giá trị 0K nhưng không thể đạt đến giá trị này. Hiện nay, nhiệt độ thấp nhất mà các nhà khoa học có thể tạo ra là $3{,}8\cdot {10}^{-11}\text{K}.$

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

Do phương pháp giải nhiệt của máy biến áp là phương pháp giải nhiệt trực tiếp, chất giải nhiệt tiếp xúc trực tiếp với chất cần giải nhiệt là cuộn dây và lõi sắt, mà cuộn dây và lõi sắt thì có điện áp cao, do đó phải sử dụng dầu cách điện vừa có tính cách điện và kết hợp giài nhiệt.

Dầu sử dụng làm mát máy biến áp có yêu cầu: cách điện, giải nhiệt, dập hồ quang điện, chống ăn mòn kim loại.

Còn động cơ nhiệt không cần cách điện, do đó dùng nước để giải nhiệt là rẻ tiền và hiệu quả hơn. Nước hấp thu nhiệt và thải nhiệt nhanh hơn dầu (vì nhiệt dung riêng của nước lớn (4 200 J/(kg.K)), nhiệt dung riêng của dầu bé hơn (1 670 J/(kg.K))

Ngoài ra, đối với các hệ thống cần giải nhiệt hiệu quả hơn nữa, người ta sử dụng nitrogen lỏng để làm chất giải nhiệt.

Khối lượng = thể tích $\times$ khối lượng riêng: $m = V\rho .$

Phần năng lượng dùng để bay hơi:

Q = Năng lượng toàn phần $\times$ Hiệu suất $= \left( {{{10800.10}^3}\;{\rm{J}}} \right).0{,}80 = 8640000\;{\rm{J}}{\rm{. }}$

Mặt khác: $Q = mL = V\rho L \to V = \frac{Q}{{\rho L}} = \frac{{8640000\;{\rm{J}}}}{{\left( {1000\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}} \right) \cdot \left( {2{,}4 \cdot {{10}^6}\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}} \right)}} = 3{,}6 \cdot {10^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^3}.$

Đáp án: 3,6 lít.

Gọi m và m' lần lượt là khối lượng nước ban đầu và khối lượng nước bị hoá hơi. Nhiệt lượng làm hoá hơi hoàn toàn khối lượng nước m' bằng nhiệt lượng làm đông đặc hoàn toàn khối lượng nước (m-m').

Ta có:

${Q}_{\text{d}}={Q}_{\text{h}}\rightarrow (m-{m}^{'})λ={m}^{'}L\rightarrow \frac{{m}^{'}}{m}=\frac{λ}{λ+L}=\frac{3,{3.10}^{5}\text{J}/\text{kg}}{(3,{3.10}^{5}\text{J}/\text{kg})+(2,{48.10}^{6}\text{J}/\text{kg})}=0{,}12.$

Đáp án: A.

a) Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 0,020kg nước đá tại nhiệt độ nóng chảy:

${Q_1} = m\lambda = (0{,}020\;{\rm{kg}}) \cdot \left( {3{,}34 \cdot {{10}^5}\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}} \right) = 6680\;{\rm{J}}$

=> Sai

Nhiệt lượng cần thiết để đưa 0,020kg nước từ 0$^{o}$C đến 100$^{o}$C (tăng 100 độ):

${Q_2} = mc \cdot \Delta T = (0{,}020\;{\rm{kg}}) \cdot \left( {4{,}20 \cdot {{10}^3}\;{\rm{J}}/{\rm{kgK}}} \right) \cdot (100{,}0\;{\rm{K}}) = 8400\;{\rm{J}}$

=> Sai

c) Nhiệt lượng cần thiết để làm hoá hơi hoàn toàn 0,020kg nước ở 100$^{o}$C

${Q_3} = mL = (0{,}020\;{\rm{kg}}) \cdot \left( {2{,}26 \cdot {{10}^6}\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}} \right) = 45200\;{\rm{J}}$

=> Sai

Tồng nhiệt lượng cần thiết: $Q = {Q_1} + {Q_2} + {Q_3} = 60280\;{\rm{J}}.$

=> Đúng

Vì "Lực ma sát trượt cân bằng với thành phần trọng lực dọc theo mặt phẳng nghiêng sao cho tấm nhôm, khi đã khởi động, sẽ trượt xuống với vận tốc không đổi" nên độ giảm cơ năng đúng bằng độ giảm thế năng:

$\Delta W = mgh = mgl\sin \alpha$

Nhiệt lượng tấm nhôm tăng thêm bằng $90\% \Delta W$:

$mcΔT=0{,}9\cdot mgl\sin α\Rightarrow ΔT=0,{07}^{^{\circ}}\text{C}$

Đáp án: 0,07$^{o}$C

Độ lớn công của lực cản không khí bằng độ giảm cơ năng của vật: ${A_{\rm{c}}} = mgh - \frac{1}{2}m{v^2}.$

Nhiệt lượng tăng thêm bằng độ lớn công của lực cản không khí:

$mc\Delta T = mgh - \frac{1}{2}m{v^2}$$\Rightarrow \Delta T = 7{,}95\;{\rm{K}}.$

Đáp án 7.95K

Nhiệt lượng tăng thêm bằng độ lớn công của lực cản và bằng độ giảm cơ năng:

$Q=mgh-\frac{1}{2}m{v}^{2}=mgL\sin 30,{0}^{^{\circ}}-\frac{1}{2}m{v}^{2}$

$Q=3{,}32\text{J}.$

Đáp án 3.32J

Chỉ 40% công cọ xát chuyển thành nhiệt làm tăng nhiệt độ miếng sắt:

$0{,}4.A = {Q_1} = {m_1}{c_1}\Delta T \Rightarrow A = 3450\;{\rm{J}}.$

Đáp án 3450J

Khối lượng nước: ${m_{\rm{n}}} = (50l) \cdot (1\;{\rm{kg}}/l) = 50\;{\rm{kg}}.$

Vì 1 độ chia trong thang nhiệt độ Kelvin =1 độ chia trong thang Celcius nên:

${T^\prime } - T = {t^\prime } - t$

Gọi x là nhiệt độ của nước khi có sự cân bằng.

Nhiệt lượng dao toá ra bằng nhiệt độ nước thu vào: ${m_t}{c_t}(850 - x) = {m_z}{c_z}(x - 27).$

$\Rightarrow x={29}^{^{\circ}}\text{C}.$

Độ tăng nhiệt độ: ${327}^{^{\circ}}\text{C}-{127}^{^{\circ}}\text{C}={200}^{^{\circ}}\text{C}.$

Phương trình cân bằng: $H \cdot \frac{1}{2}m{v^2} = mc\Delta T + m\lambda .$

$\Rightarrow v = 357\;{\rm{m}}/{\rm{s}}.$