Đề kiểm tra Giữa học kỳ I môn Vật lí 12 – Chương 1: Vật lí nhiệt

SỞ GD&ĐT ....................

TRƯỜNG THPT ....................

Đề chính thức

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I

NĂM HỌC 2024 – 2025

Môn: Vật lí – Lớp 12

Thời gian làm bài: 45 phút (không kể thời gian phát đề)

PHẦN I. CÂU TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN (3,0 điểm)

Thí sinh trả lời từ Câu 1 đến Câu 12. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ chọn một phương án.

Câu 1 (0,25 điểm). Theo mô hình động học phân tử chất khí, các phân tử khí

A. dao động quanh các vị trí cân bằng cố định.

B. có khoảng cách giữa các phân tử rất nhỏ so với kích thước phân tử.

C. chuyển động hỗn loạn không ngừng về mọi phía.

D. có lực tương tác rất mạnh giữ chúng ở những vị trí xác định.

Câu 2 (0,25 điểm). Hiện tượng nào sau đây là bằng chứng thực nghiệm trực tiếp chứng tỏ các phân tử chất lỏng chuyển động hỗn loạn không ngừng?

A. Hiện tượng tán sắc ánh sáng mặt trời qua lăng kính.

B. Hiện tượng quả bóng bàn bị bẹp phồng trở lại khi ngâm vào nước nóng.

C. Chuyển động Brown của các hạt phấn hoa lơ lửng trong nước.

D. Khối sắt chìm xuống khi thả vào chậu nước.

Câu 3 (0,25 điểm). Trong thang nhiệt độ Kelvin, độ không tuyệt đối ( $0$ K) tương ứng với giá trị nào sau đây trong thang Celsius?

A. $0^\circ\text{C}$ .

B. $-273,15^\circ\text{C}$ .

C. $100^\circ\text{C}$ .

D. $273,15^\circ\text{C}$ .

Câu 4 (0,25 điểm). Nội năng của một vật là

A. tổng động năng và thế năng của các hạt cấu tạo nên vật.

B. tổng động năng và thế năng của vật so với mặt đất.

C. nhiệt lượng mà vật nhận được từ môi trường xung quanh.

D. năng lượng nhiệt mà vật toả ra trong quá trình truyền nhiệt.

Câu 5 (0,25 điểm). Biểu thức nào sau đây diễn tả đúng Định luật I Nhiệt động lực học đối với hệ biến thiên nội năng do nhận nhiệt lượng $Q$ và thực hiện/nhận công $A$ ?

A. $\Delta U = A - Q$ .

B. $\Delta U = A + Q$ .

C. $Q = \Delta U - A$ .

D. $A = \Delta U + Q$ .

Câu 6 (0,25 điểm). Nhiệt lượng $Q$ cần cung cấp để làm nóng một vật khối lượng $m$ có nhiệt dung riêng $c$ từ nhiệt độ $t_1$ đến nhiệt độ $t_2$ ( $t_2 > t_1$ ) được xác định theo công thức nào sau đây?

A. $Q = mc(t_2 - t_1)$ .

B. $Q = \dfrac{mc}{t_2 - t_1}$ .

C. $Q = \dfrac{m(t_2 - t_1)}{c}$ .

D. $Q = \dfrac{c(t_2 - t_1)}{m}$ .

Câu 7 (0,25 điểm). Trong hệ đơn vị SI, đơn vị đo của nhiệt dung riêng là

A. J/kg.

B. J/(kg.K).

C. J.K/kg.

D. kg/(J.K).

Câu 8 (0,25 điểm). Trong suốt quá trình nóng chảy của chất rắn kết tinh ở áp suất tiêu chuẩn, đại lượng nào sau đây không thay đổi?

A. Nội năng.

B. Thể tích.

C. Nhiệt độ.

D. Khối lượng riêng.

Câu 9 (0,25 điểm). Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn một lượng chất rắn có khối lượng $m$ ở nhiệt độ nóng chảy xác định bởi công thức

A. $Q = \lambda m$ .

B. $Q = \dfrac{\lambda}{m}$ .

C. $Q = L m$ .

D. $Q = mc\Delta t$ .

Câu 10 (0,25 điểm). Nhiệt hoá hơi riêng của một chất là nhiệt lượng cần thiết để

A. $1$ kg chất đó hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi.

B. làm nóng $1$ kg chất đó tăng thêm $1^\circ\text{C}$ .

C. $1$ kg chất rắn kết tinh nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy.

D. một lượng chất lỏng bất kì hoá hơi ở nhiệt độ phòng.

Câu 11 (0,25 điểm). Người ta truyền cho khối khí trong xilanh một nhiệt lượng $120$ J. Khối khí dãn nở và thực hiện một công có độ lớn $70$ J đẩy pit-tông dịch chuyển. Độ biến thiên nội năng của khối khí là

A. $190$ J.

B. $50$ J.

C. $-50$ J.

D. $-190$ J.

Câu 12 (0,25 điểm). Một phòng học có nhiệt độ không khí là $27^\circ\text{C}$ . Giá trị nhiệt độ này theo thang Kelvin là

A. $300$ K.

B. $246$ K.

C. $300,15$ K.

D. $273$ K.

PHẦN II. CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG/SAI (2,0 điểm)

Thí sinh trả lời từ Câu 1 đến Câu 2. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Câu 1 (1,0 điểm). Một lượng khí lí tưởng chứa trong xilanh đặt nằm ngang được đậy kín bởi một pit-tông có thể di chuyển không ma sát. Người ta cung cấp cho khối khí một nhiệt lượng $Q = 200$ J từ ngọn lửa đèn cồn, đồng thời dùng ngoại lực nén pit-tông thực hiện một công có độ lớn $80$ J lên khối khí.
a) Theo quy ước dấu của Định luật I Nhiệt động lực học, nhiệt lượng mà khối khí nhận vào có giá trị $Q = +200$ J.
b) Vì ngoại lực tác dụng nén khí nên công mà khối khí nhận vào có giá trị đại số là $A = -80$ J.
c) Độ biến thiên nội năng của khối khí trong quá trình nói trên bằng $280$ J.
d) Do nhận nhiệt lượng và nhận công, các phân tử khí chuyển động nhiệt nhanh hơn làm cho nhiệt độ của khối khí tăng lên.

Câu 2 (1,0 điểm). Một ấm điện hoạt động với công suất hữu ích không đổi là $1000$ W được dùng để đun sôi $1,5$ kg nước ở áp suất tiêu chuẩn. Nhiệt độ ban đầu của nước là $20^\circ\text{C}$ . Biết nhiệt dung riêng của nước là $4180$ J/(kg.K) và nhiệt hoá hơi riêng của nước ở $100^\circ\text{C}$ là $2,26 \cdot 10^6$ J/kg. Bỏ qua nhiệt dung của vỏ ấm và sự toả nhiệt ra không khí.
a) Nhiệt lượng cần thiết để đưa toàn bộ lượng nước từ $20^\circ\text{C}$ đến khi bắt đầu sôi ở $100^\circ\text{C}$ là $5,016 \cdot 10^5$ J.
b) Thời gian đun nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi bắt đầu sôi là $501,6$ giây.
c) Khi nước đã sôi ở $100^\circ\text{C}$ , nếu tiếp tục cấp điện cho ấm trong thời gian $5$ phút thì lượng nước bị hoá hơi là $0,25$ kg.
d) Kể từ lúc bắt đầu đun ở $20^\circ\text{C}$ , tổng thời gian để toàn bộ $1,5$ kg nước hoá hơi hoàn toàn xấp xỉ bằng $3891,6$ giây.

PHẦN III. CÂU TRẮC NGHIỆM TRẢ LỜI NGẮN (1,0 điểm)

Thí sinh trả lời từ Câu 1 đến Câu 4. Thí sinh ghi đáp số tương ứng vào bài làm.

Câu 1 (0,25 điểm). Thân nhiệt bình thường của một người khỏe mạnh đo được là $37,0^\circ\text{C}$ . Theo thang đo Kelvin, nhiệt độ này bằng bao nhiêu K? (Lấy $T (\text{K}) = t (^\circ\text{C}) + 273$ ).

Câu 2 (0,25 điểm). Một lượng khí lí tưởng chứa trong xilanh nhận nhiệt lượng $450$ J từ môi trường ngoài, đồng thời chất khí dãn nở đẩy pit-tông sinh một công có độ lớn $280$ J. Độ biến thiên nội năng của lượng khí này bằng bao nhiêu jun (J)?

Câu 3 (0,25 điểm). Cần cung cấp một nhiệt lượng bằng bao nhiêu kilôjun (kJ) để làm nóng chảy hoàn toàn $2,0$ kg chì ở nhiệt độ nóng chảy của nó ( $327^\circ\text{C}$ )? Biết nhiệt nóng chảy riêng của chì là $\lambda = 2,5 \cdot 10^4$ J/kg.

Câu 4 (0,25 điểm). Thả một quả cầu kim loại có khối lượng $0,5$ kg ở nhiệt độ $100^\circ\text{C}$ vào một bình cách nhiệt chứa $0,5$ kg nước ở nhiệt độ $20^\circ\text{C}$ . Khi đạt trạng thái cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hệ là $25^\circ\text{C}$ . Bỏ qua sự toả nhiệt ra bình và môi trường ngoài. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là $4200$ J/(kg.K). Nhiệt dung riêng của kim loại làm quả cầu bằng bao nhiêu J/(kg.K)?

PHẦN IV. TỰ LUẬN (4,0 điểm)

Thí sinh trình bày lời giải chi tiết cho các câu hỏi sau:

Câu 1 (1,0 điểm). Dựa vào mô hình động học phân tử:
a) Hãy giải thích vì sao chất khí có thể tích và hình dạng phụ thuộc hoàn toàn vào bình chứa, trong khi chất rắn lại có thể tích và hình dạng xác định.
b) Hãy giải thích vì sao khi nén một khối khí thì tương đối dễ dàng, nhưng khi nén một khối chất lỏng hoặc chất rắn thì lại rất khó khăn.

Câu 2 (1,5 điểm). Một lượng khí lí tưởng chứa trong một xilanh đặt thẳng đứng có pit-tông nhẹ, chuyển động không ma sát. Ban đầu khối khí có thể tích $V_1 = 4,0$ lít ở nhiệt độ $t_1 = 27^\circ\text{C}$ . Người ta cung cấp cho khối khí một nhiệt lượng $Q = 160$ J làm cho khối khí nóng lên đến nhiệt độ $t_2 = 87^\circ\text{C}$ và dãn nở đẩy pit-tông đi lên dưới áp suất không đổi $p = 1,0 \cdot 10^5$ Pa.
a) Tính thể tích của khối khí ở trạng thái sau khi dãn nở (theo đơn vị lít).
b) Tính công do chất khí thực hiện khi dãn nở và độ biến thiên nội năng của khối khí trong quá trình biến đổi trên.

Câu 3 (1,5 điểm). Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng $m_1 = 200$ g chứa $m_2 = 400$ g nước ở nhiệt độ $t_1 = 30^\circ\text{C}$ . Người ta thả vào nhiệt lượng kế một cục nước đá có khối lượng $m_3 = 100$ g ở nhiệt độ $t_2 = -10^\circ\text{C}$ .
Cho biết:
- Nhiệt dung riêng của nhôm: $c_1 = 900$ J/(kg.K);
- Nhiệt dung riêng của nước: $c_2 = 4200$ J/(kg.K);
- Nhiệt dung riêng của nước đá: $c_3 = 2100$ J/(kg.K);
- Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá: $\lambda = 3,36 \cdot 10^5$ J/kg.
Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh.
a) Chứng minh rằng sau khi cân bằng nhiệt, cục nước đá đã tan hoàn toàn thành nước.
b) Xác định nhiệt độ cân bằng $t$ của hệ trong nhiệt lượng kế (làm tròn kết quả đến một chữ số sau dấu phẩy thập phân).

--------- HẾT ---------

Họ và tên thí sinh: ................................................ Số báo danh: ........................

HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ THANG ĐIỂM

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I MÔN VẬT LÍ LỚP 12

A. HƯỚNG DẪN CHUNG

- Học sinh làm bài theo các cách khác nhau nếu đúng bản chất vật lí và đúng kết quả vẫn cho điểm tối đa theo từng ý.
- Điểm toàn bài tính theo thang điểm 10,0; làm tròn đến 0,25 điểm theo quy định hiện hành.

B. ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM

PHẦN I. TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN (3,0 điểm)

(Mỗi câu trả lời đúng được 0,25 điểm)

Câu	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Đáp án	C	C	B	A	B	A	B	C	A	A	B	A

PHẦN II. TRẮC NGHIỆM ĐÚNG/SAI (2,0 điểm)

Quy tắc tính điểm theo quy chế của Bộ GD&ĐT:
- Thí sinh chỉ lựa chọn đúng 01 ý trong 1 câu được 0,10 điểm.
- Thí sinh chỉ lựa chọn đúng 02 ý trong 1 câu được 0,25 điểm.
- Thí sinh chỉ lựa chọn đúng 03 ý trong 1 câu được 0,50 điểm.
- Thí sinh lựa chọn đúng cả 04 ý trong 1 câu được 1,00 điểm.

Câu	Lệnh hỏi	Đáp án (Đ/S)	Hướng dẫn giải ngắn gọn
Câu 1	a)	Đ	Khối khí nhận nhiệt lượng nên $Q > 0 \Rightarrow Q = +200$ J.
	b)	S	Ngoại lực tác dụng nén khối khí, nghĩa là khối khí nhận công nên $A > 0 \Rightarrow A = +80$ J.
	c)	Đ	Áp dụng Định luật I NĐLH: $\Delta U = A + Q = 80 + 200 = 280$ J.
	d)	Đ	Với khí lí tưởng, nội năng tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Nội năng tăng nên nhiệt độ của khối khí tăng, các phân tử chuyển động nhanh hơn.
Câu 2	a)	Đ	Nhiệt lượng đun nước: $Q_1 = m_n c_n (t_s - t_0) = 1,5 \times 4180 \times (100 - 20) = 501600$ J $= 5,016 \cdot 10^5$ J.
	b)	Đ	Thời gian đun sôi: $t_1 = \dfrac{Q_1}{\mathcal{P}} = \dfrac{501600}{1000} = 501,6$ s.
	c)	S	Trong $5$ phút ( $300$ s), nhiệt lượng cung cấp là $Q = 1000 \times 300 = 300000$ J. Khối lượng hoá hơi: $\Delta m = \dfrac{Q}{L} = \dfrac{300000}{2,26 \cdot 10^6} \approx 0,133$ kg $\ne 0,25$ kg.
	d)	Đ	Nhiệt lượng hoá hơi hoàn toàn: $Q_2 = m L = 1,5 \times 2,26 \cdot 10^6 = 3390000$ J. Tổng nhiệt lượng: $Q = Q_1 + Q_2 = 3891600$ J $\Rightarrow t = \dfrac{Q}{\mathcal{P}} = 3891,6$ s.

PHẦN III. TRẮC NGHIỆM TRẢ LỜI NGẮN (1,0 điểm)

(Mỗi câu trả lời đúng được 0,25 điểm)

Câu	Lệnh hỏi / Đáp số	Hướng dẫn giải	Điểm
Câu 1	310	Áp dụng công thức chuyển đổi thang nhiệt độ: $T = t + 273 = 37 + 273 = 310$ K.	0,25
Câu 2	170	Khối khí nhận nhiệt $Q = 450$ J; khối khí thực hiện công nên công nhận vào là $A = -280$ J. Độ biến thiên nội năng: $\Delta U = A + Q = -280 + 450 = 170$ J.	0,25
Câu 3	50	Nhiệt lượng cần cung cấp: $Q = \lambda m = 2,5 \cdot 10^4 \times 2,0 = 5,0 \cdot 10^4$ J $= 50$ kJ.	0,25
Câu 4	280	Nhiệt lượng nước thu vào: $Q_{thu} = m_n c_n (t_{cb} - t_n) = 0,5 \times 4200 \times (25 - 20) = 10500$ J. Nhiệt lượng kim loại toả ra: $Q_{toa} = m_{kl} c_{kl} (t_{kl} - t_{cb}) = 0,5 \times c_{kl} \times (100 - 25) = 37,5 c_{kl}$ . Phương trình cân bằng nhiệt: $Q_{toa} = Q_{thu} \Rightarrow 37,5 c_{kl} = 10500 \Rightarrow c_{kl} = 280$ J/(kg.K).	0,25

PHẦN IV. TỰ LUẬN (4,0 điểm)

Bài	Ý	Nội dung	Điểm
Bài 1 (1,0 đ)	a	Giải thích thể tích và hình dạng theo mô hình động học phân tử:	0,50
		- Ở thể rắn, khoảng cách giữa các phân tử rất nhỏ, lực liên kết giữa các phân tử rất mạnh giữ các phân tử ở vị trí cân bằng cố định xác định. Do đó, vật rắn có thể tích và hình dạng xác định.	0,25
		- Ở thể khí, khoảng cách giữa các phân tử rất lớn, lực tương tác phân tử rất yếu (hầu như không đáng kể), các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng về mọi phía. Do đó, chất khí không có thể tích và hình dạng xác định mà lấp đầy bình chứa.	0,25
	b	Giải thích tính khó nén/dễ nén:	0,50
		- Ở thể khí, khoảng cách giữa các phân tử rất lớn so với kích thước phân tử nên không gian trống giữa chúng rất nhiều $\rightarrow$ dễ dàng làm giảm khoảng cách phân tử bằng cách nén lại.	0,25
		- Ở thể rắn và thể lỏng, các phân tử đã nằm sát nhau. Khi nén, khoảng cách giữa các phân tử giảm xuống, lực đẩy giữa các phân tử tăng lên rất nhanh và chống lại sự nén $\rightarrow$ rất khó nén chất lỏng và chất rắn.	0,25
Bài 2 (1,5 đ)	a	Tính thể tích khối khí sau khi dãn nở:	0,75
		- Đổi nhiệt độ sang thang Kelvin: $T_1 = t_1 + 273 = 27 + 273 = 300$ K. $T_2 = t_2 + 273 = 87 + 273 = 360$ K.	0,25
		- Vì áp suất không đổi (quá trình đẳng áp), áp dụng định luật Charles: $\dfrac{V_1}{T_1} = \dfrac{V_2}{T_2}$	0,25
		- Thay số suy ra thể tích lúc sau: $V_2 = V_1 \cdot \dfrac{T_2}{T_1} = 4,0 \cdot \dfrac{360}{300} = 4,8$ lít.	0,25
	b	Tính công và độ biến thiên nội năng:	0,75
		- Độ tăng thể tích của khối khí: $\Delta V = V_2 - V_1 = 4,8 - 4,0 = 0,8$ lít $= 0,8 \cdot 10^{-3}$ m $^3$ .	0,25
		- Công do khối khí thực hiện khi dãn nở đẩy pit-tông lên: $A' = p \cdot \Delta V = 1,0 \cdot 10^5 \times 0,8 \cdot 10^{-3} = 80$ J.	0,25
		- Theo quy ước dấu, công mà chất khí nhận vào là $A = -A' = -80$ J. Độ biến thiên nội năng của khối khí theo Định luật I NĐLH: $\Delta U = A + Q = -80 + 160 = 80$ J.	0,25
Bài 3 (1,5 đ)	a	Chứng minh nước đá tan hoàn toàn:	0,75
		- Nhiệt lượng toả ra tối đa của bình nhôm và nước khi hạ nhiệt độ từ $30^\circ\text{C}$ xuống $0^\circ\text{C}$ : $Q_{toa\_max} = (m_1 c_1 + m_2 c_2)(t_1 - 0)$ $Q_{toa\_max} = (0,2 \times 900 + 0,4 \times 4200) \times 30 = 1860 \times 30 = 55800$ J.	0,25
		- Nhiệt lượng cần thu vào để đưa $0,1$ kg nước đá từ $-10^\circ\text{C}$ lên $0^\circ\text{C}$ : $Q_1 = m_3 c_3 [0 - (-10)] = 0,1 \times 2100 \times 10 = 2100$ J.	0,25
		- Nhiệt lượng cần thu vào để làm tan hoàn toàn $0,1$ kg nước đá ở $0^\circ\text{C}$ : $Q_2 = \lambda m_3 = 3,36 \cdot 10^5 \times 0,1 = 33600$ J. - Tổng nhiệt lượng cần thiết để nước đá nóng lên $0^\circ\text{C}$ và tan hoàn toàn: $Q_{tan\_het} = Q_1 + Q_2 = 2100 + 33600 = 35700$ J. Vì $Q_{toa\_max} (55800\text{ J}) > Q_{tan\_het} (35700\text{ J})$ nên lượng nhiệt toả ra dư sức làm tan hoàn toàn cục nước đá thành nước ở $0^\circ\text{C}$ và tiếp tục nâng nhiệt độ của cả hệ lên $t > 0^\circ\text{C}$ .	0,25
	b	Xác định nhiệt độ cân bằng $t$ của hệ:	0,75
		- Khi đạt cân bằng nhiệt ở nhiệt độ $t$ ( $0^\circ\text{C} < t < 30^\circ\text{C}$ ): + Nhiệt lượng toả ra từ bình nhôm và nước ban đầu: $Q_{toa} = (m_1 c_1 + m_2 c_2)(t_1 - t) = 1860 \cdot (30 - t)$ (J).	0,25
		+ Nhiệt lượng thu vào của nước đá để tan và tăng lên nhiệt độ $t$ : $Q_{thu} = Q_{tan\_het} + m_3 c_2 (t - 0) = 35700 + 0,1 \times 4200 \times t = 35700 + 420t$ (J).	0,25
		- Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: $Q_{toa} = Q_{thu}$ $\Leftrightarrow 1860(30 - t) = 35700 + 420t$ $\Leftrightarrow 55800 - 1860t = 35700 + 420t$ $\Leftrightarrow 2280t = 20100 \Rightarrow t = \dfrac{20100}{2280} \approx 8,8^\circ\text{C}$ . Vậy nhiệt độ cân bằng của hệ xấp xỉ bằng $8,8^\circ\text{C}$ .	0,25

PHẦN I. CÂU TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN (3,0 điểm)

PHẦN II. CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG/SAI (2,0 điểm)

PHẦN III. CÂU TRẮC NGHIỆM TRẢ LỜI NGẮN (1,0 điểm)

PHẦN IV. TỰ LUẬN (4,0 điểm)

HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ THANG ĐIỂM

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ I MÔN VẬT LÍ LỚP 12

A. HƯỚNG DẪN CHUNG

B. ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM

PHẦN I. TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN (3,0 điểm)

PHẦN II. TRẮC NGHIỆM ĐÚNG/SAI (2,0 điểm)

PHẦN III. TRẮC NGHIỆM TRẢ LỜI NGẮN (1,0 điểm)

PHẦN IV. TỰ LUẬN (4,0 điểm)

Đề cùng môn Vật lí, lớp 12