Phần II (3 điểm). Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 3. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở từng câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Câu 1. Một ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ là tạo ra âm thanh trong đàn guitar điện. Bộ cảm ứng (pickup) của guitar điện, gồm cuộn dây và một nam châm vĩnh cửu, được đặt gần dây đàn bằng thép có thể nhiễm từ. Khi gảy đàn, đoạn dây đàn bị nhiễm từ dao động và tạo ra sự biến thiên từ thông qua cuộn dây. Tín hiệu điện được đưa đến bộ khuếch đại rồi đến loa tạo ra âm thanh mà chúng ta nghe được.

Câu 2. Khi khảo sát dao động điều hòa của con lắc đơn, một nhóm học sinh đưa ra giả thuyết: “Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài dây treo và không phụ thuộc vào biên độ dao động”. Để kiểm tra giả thuyết, nhóm học sinh đã chuẩn bị các dụng cụ gồm: một quả nặng nhỏ, dây treo nhẹ không giãn, giá đỡ, thước đo độ dài, đồng hồ bấm giây. Họ dùng giá đỡ treo quả nặng vào đầu sợi dây tạo thành con lắc đơn. Họ kích thích cho con lắc dao động tự do trong mặt phẳng thẳng đứng bằng cách kéo quả nặng lệch khỏi vị trí cân bằng một góc $\alpha_0$ nhỏ (với $\alpha_0 < 10^{\circ}$) sau đó thả nhẹ. Họ đo chu kì dao động bằng cách dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian 10 dao động liên tiếp và lấy giá trị đọc được chia cho 10 (lấy trung bình). Kết quả cho thấy: khi tăng chiều dài $l$ của dây treo thì chu kì dao động $T$ cũng tăng; khi giữ nguyên chiều dài dây nhưng thay đổi góc $\alpha_0$ ($\alpha_0 < 10^{\circ}$) thì chu kì dao động không thay đổi.

Câu 3. Vào những ngày lạnh, cơ thể con người cần tiêu hao năng lượng qua đường hô hấp nhiều hơn những ngày ấm do cơ thể phải làm ấm không khí trước khi đưa vào phổi. Xét vào một ngày lạnh, không khí bên ngoài có nhiệt độ $-10,0^{\circ}\text{C}$. Một người có nhiệt độ cơ thể $37,0^{\circ}\text{C}$, hít vào 20 lần trong một phút, mỗi lần hít vào đưa 0,500 lít không khí khô vào phổi (không khí khi vào phổi được làm ấm đến nhiệt độ cơ thể). Năng lượng cơ thể người đó tiêu hao để làm ấm không khí hít vào trong ngày đó (24 giờ) chiếm 7,23% tổng năng lượng hoạt động trong 24 giờ. Biết không khí có khối lượng riêng 1,30 kg/m³ và có nhiệt dung riêng $1,02.10^3$ J/(kg.K).

B. VIẾT TRÊN TỜ GIẤY THI
Phần III (1 điểm). Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 4. Đối với mỗi câu, thí sinh chỉ viết kết quả (làm tròn và lấy 3 chữ số có nghĩa), không trình bày lời giải.

Câu 1. Cuộn dây trong máy phát điện của một tua-bin gió có 800 vòng, mỗi vòng có diện tích 0,100 m². Cuộn dây này quay trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,200 T, trục quay của cuộn dây vuông góc hướng từ trường. Cuộn dây quay với tốc độ 2,00 vòng/giây. Lấy $\pi = 3,14$. Giá trị cực đại của suất điện động cảm ứng sinh ra trong cuộn dây bằng bao nhiêu V?

Đáp án: (25)

Câu 2. Một cái chai có chứa một phần nước, cột không khí trong chai có chiều cao 19,5 cm. Khi thổi ở miệng chai, cột không khí dao động tạo ra sóng dừng với nút sóng ở mặt nước và bụng sóng ở miệng chai. Cho tốc độ truyền sóng âm trong không khí bằng 343 m/s. Tần số sóng dừng nhỏ nhất của cột không khí trong chai bằng bao nhiêu Hz?

Đáp án: (26)

Câu 3. Năng lượng điện tiêu thụ trung bình của Việt Nam trong một năm vào khoảng $1,00.10^{18}$ J. Giả sử năng lượng này được lấy từ sự phân hạch của hạt nhân $^{235}_{92}\text{U}$. Mỗi phân hạch $^{235}_{92}\text{U}$ sinh ra năng lượng 200 MeV. Năng lượng phân hạch chuyển thành năng lượng điện với hiệu suất 30%. Cho điện tích nguyên tố bằng $1,60.10^{-19}$ C; khối lượng mol nguyên tử của $^{235}_{92}\text{U}$ bằng 235 g/mol; số Avogadro bằng $6,02.10^{23}$ mol⁻¹. Khối lượng $^{235}_{92}\text{U}$ trung bình cần sử dụng trong một năm bằng bao nhiêu tấn?

Đáp án: (27)

Câu 4. Dòng điện có cường độ 30,0 A chạy trong một dây dẫn với tiết diện thẳng 0,450 cm². Mật độ electron dẫn trong dây dẫn bằng $8,49.10^{28}$ m⁻³. Cho điện tích nguyên tố bằng $1,60.10^{-19}$ C. Tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron dẫn bằng bao nhiêu μm/s?

Đáp án: (28)

Phần IV (3 điểm). Thí sinh trình bày đầy đủ lời giải câu 5, câu 6.

Câu 5. Vào thế kỷ XIX, Lord Kelvin đã đưa ra phương pháp “ống đo độ sâu” để đo độ sâu dưới mặt nước biển. Với phương pháp này, người ta sử dụng một ống chứa không khí có một đầu bịt kín, một đầu để hở. Thành trong của ống được phủ một lớp bột. Trong quá trình ống được đưa xuống nước tới độ sâu $h$ (tính từ mặt nước), lượng không khí trong ống luôn không đổi. Khi ống được đưa trở lại trên mặt nước, bằng cách đo chiều dài đoạn ống đã bị rửa trôi bột, người ta có thể xác định được độ sâu $h$. Coi không khí trong ống là khí lí tưởng và nhiệt độ của nó không đổi. Cho biết khi ống được đưa xuống dưới nước, áp suất không khí $p$ trong ống tăng lên theo công thức $p = p_0 + \rho gh$, với $p_0$ là áp suất khí quyển trên mặt nước, $\rho$ là khối lượng riêng của nước, $g$ là gia tốc trọng trường.
a) Giải thích tại sao bột trong ống không bị nước rửa trôi hết mà chỉ bị rửa trôi một phần.

Đáp án: (29)

b) Một nhà khoa học sử dụng phương pháp “ống đo độ sâu” để nghiên cứu tập tính lặn của một loài chim biển. Nhà khoa học gắn các ống có chiều dài 6,5 cm vào các con chim. Khi chúng trở lại mặt nước, nhà khoa học thu hồi các ống và đo chiều dài đoạn ống đã bị rửa trôi bột. Kết quả cho thấy nước đã rửa trôi bột một đoạn dài nhất 1,5 cm tính từ đầu hở của ống. Cho $p_0 = 1,013.10^5$ Pa, $\rho = 1030$ kg/m³, $g = 9,80$ m/s². Tính độ sâu lớn nhất mà loài chim này lặn xuống.

Đáp án: (30)

Câu 6. Đồng vị phóng xạ Technetium-99 ($^{99}_{43}\text{Tc}$) được sử dụng rộng rãi trong y tế để chẩn đoán hình ảnh. Vào lúc 8h sáng, người bệnh được truyền một liều thuốc có chứa $N_0 = 5,0.10^7$ hạt nhân $^{99}_{43}\text{Tc}$ vào trong cơ thể.

Đáp án: (31)

b) Trong thực tế, đồng vị $^{99}_{43}\text{Tc}$ vừa bị phân rã phóng xạ vừa bị đào thải sinh học khỏi cơ thể. Cho biết số hạt nhân $^{99}_{43}\text{Tc}$ do đào thải sinh học giảm dần theo thời gian cùng dạng hàm số mũ với số hạt nhân do phân rã phóng xạ. Thời gian để số hạt nhân $^{99}_{43}\text{Tc}$ giảm đi một nửa do đào thải sinh học là 3 giờ. Xét đồng thời cả hai quá trình phân rã phóng xạ và đào thải sinh học, tính số hạt nhân $^{99}_{43}\text{Tc}$ còn lại trong cơ thể vào lúc 14h cùng ngày.

Đáp án: (32)