Ôn luyện kiến thức môn Vật lý Lớp 12 - Chương 10: Từ vô cùng nhỏ đến vô cùng lớn

ễn luyện kiến thức mụn Vật lý lớp 12 
Chương 10 - Từ vô cùng nhỏ đến vô cùng lớn.
I. Hệ thống kiến thức trong chương
1) Hạt sơ cấp (hạt cơ bản) là hạt nhỏ hơn hạt nhân nguyên tử, có những đặc trưng chính là: 
+ Khối lượng nghỉ m0 (hay năng lượng nghỉ E0 = m0c2).
+ Điện tích Q, Q = ± e, e là điện tích nguyên tố.
+ Spin: là đặc trưng lượng tử: êléctron, prôtôn, nơtron có spin s = 1/2; photon có spin s = 1.
+ Mômen từ riêng: đặc trưng về từ tính.
+ Thời gian sống trung bình T: có 4 hạt không phân rã gọi là các hạt bền (prôton, êléctron, phôtôn, nơtrino), còn tất cả các hạt khác không bền và phân rã thành hạt khác, riêng nơtron thời gian sống dài, khoảng 932s, còn lại thời gian sống ngắn cỡ 10-24 đến 10-6s.
+ Người ta thường sắp xếp các hạt sơ cấp đã biết thành các loại theo khối lượng tăng dần: phôtôn; leptôn; mêzôn và barion. Mêzôn và barioon có tên chung là hađrôn.
+ Tương tác của các hạt sơ cấp là tương tác hấp dẫn; tương tác điện từ; tương tác yếu là tương tác chịu trách nhiệm trong phân rã b (Ví dụ: n đ p + e- + n); tương tác mạnh là tương tác giữa các hađrôn như tương tác giữa các nuclôn tạo nên hạt nhân.
+ Phần lớn các hạt sơ cấp đều tạo thành cặp gồm hạt và phản hạt. Phản hạt có cùng khối lượng nghỉ và spin như hạt nhưng có điện tích và các “tích” khác bằng về độ lớn và trái dấu. Trong quá trình tương tác của các hạt sơ cấp, có thể xảy ra hiện tượng huỷ một cặp “hạt + phản hạt” thành các hạt khác, hoặc, cùng một lúc sinh ra một cặp “hạt + phản hạt”: e- + e+ đ g + g; g + g đ e- + e+.
+ Tất cả các hađron đều cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn, gọi là quac. Có 6 loại quac (kí hiệu là u, d, s, c, b, t), mang điện tích , . Các hạt quac đã được quan sát thấy trong thí nghiệm, nhưng đều ở trạng thái liên kết.
Các barion: là tổ hợp của ba hạt quac. prôtôn là tổ hợp của (u, u, d), nơtrn là tổ hợp của (u, d, d)..
2) Hệ mặt trời gồm mặt trời, 9 (8) hành tinh lớn (quanh đa số hành tinh này có các vệ tinh chuyển động - Trái Đất có mặt trăng), hàng ngàn tiểu hành tinh, các sao chổiTất cả các hành tinh đều chuyển động quanh mặt trời theo cùng một chiều (chiều thuận) và gần nhe trong cùng một mặt phẳng. Mặt trời và các hành tinh đều tự quay quanh mình nó và theo chiều thuận (trừ Kim tinh).
Mặt trời có cấu tạo thành hai phần: quang cầu và khí quyển. Khí quyển Mặt Trời được phân ra hai lớp: sắc cầu và nhật hoa. ở thời kì hoạt động của mặt trời, trên mặt trời có xuất hện nhièu hiện tượng như vết đen, bùng sáng, tai lửa. Nhiệt độ ngoài mặt trời khoảng 6 000K.
Trái Đất là một hành tinh trong hệ Mặt Trời . Trái Đất có khối lượng khoảng 6.1024kg, bán kính khoảng 6400km. Trái đất vừa tự quay, vừa quay quanh Mặt Trời theo quỹ đạo gần như tròn, có bán kính 15.107km hay 1 đơn vị thiên văn. Trục trái đất nghiêng gốc 23027’ so với mặt phẳng quỹ đạo.
3) Sao là thiên thể nóng sáng, gống như mặt trời, nhưng ở rất xa chúng ta. Có một số loại sao đặt biệt: sao biến quang, sao mới, punxa, sao nơtrơn ...
Thiên hà là một hệ thống gồm hàng trăm tỉ ngôi sao. Có 3 loại thiên hà chính: thiên hà xoắn ốc, thiên hà elíp, thiên hà không định hình. Thiên hà chúng ta thuộc loại thiên xoắn ốc, chứa hàng vài trăm tỉ ngôi sao, có đường kính khoảng 90 nghìn năm ánh sáng, là một hệ phẳng giống như một cái đĩa. Hệ mắt trời của chúng ta cách trung tâm thiên hà khoảng 30 nghìn năm ánh sáng.
4) Thuyết Vụ nổ lớn (Big Bang) cho rằng Vũ trụ được tạo ra bởi một vụ nổ “vĩ đại” cách đây khoảng 14 tỉ năm, hiện nay đang dãn nở và loãng dần. 
Tốc độ lùi xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta (định luật Hớp-bơn):
n = H.d, H = 1,7.10-2m/s.năm ánh sáng. 1 năm ánh sáng = 9,46.1012km, H là hằng số Hớp-bơn.
II. Câu hỏi và bài tập
Chủ đề 1: Các hạt sơ cấp
10.1. Chọn câu Đúng. Các loại hạt sơ cấp là:
A. phôton, leptôn, mêzon và hadrôn. 	B. phôton, leptôn, mêzon và badrôn. 
C. phôton, leptôn, bariôn hadrôn. 	D. phôton, leptôn, nuclôn và hipêrôn.
10.2. Điện tích của mỗi hạt quac có một trong những giá trị nào sau đây?
A. ± e; 	B. . 	C. . 	D. và 
10.3. Phát biểu nào dưới đây sai, khi nói về hạt sơ cấp?
A. Hạt sơ cấp nhỏ hơn hạt nhân nguyên tử, có khối lượng nghỉ xác định.
B. Hạt sơ cấp có thể có điện tích, điện tích tính theo đơn vị e, e là điện tích nguyên tố.
C. Hạt sơ cấp đều có mômen động lượng và mômen từ riêng.
D. Mỗi hạt sơ cấp có thời gian sống khác nhau: rất dài hoặc rất ngắn.
10.4. Các hạt sơ cấp tương tác với nhau theo các cách sau:
A. Tương tác hấp dẫn; 	B. tương tác điện từ; 
C. Tương tác mạnh hay yếu; 	D. Tất cả các tương tác trên.
10.5. Hạt sơ cấp có các loại sau:
A. phôtôn; 	B. Leptôn; 	C. hađrôn; 	D. Cả A, B, C.
10.6. Chọn câu sai:
A. Tất cả các hađrôn đều có cấu tạo từ các hạt quac.
B. Các hạt quac có thể tồn tại ở trạng thể tự do.
C. Có 6 loại hạt quac là u, d, s, c, b, t.
D. Điện tích của các hạt quac bằng , ;
10.7. Năng lượng và tần số của hai phôtôn sinh ra do sự huỷ cặp êléctron – pôzitôn khi động năng ban đầu các hạt coi như bằng không là:
A. 0,511MeV, 1,23.1020Hz; 	B. 0,511MeV, 1,23.1019Hz; 
C. 1,022MeV, 1,23.1020Hz; 	D. 0,511MeV, 1,23.1019Hz; B. 
10.8. Trong quá trình va chạm trực diện giữa một êléctron và một pozitôn, có sự huỷ cặp tạo thành hai phôtôn có năng lượng 2,0MeV chuyển động theo hai chiều ngược nhau. Tính động năng của hai hạt trước khi va chạm. 
A. 1,49MeV; 	B. 0,745MeV; 	C. 2,98MeV; 	D. 2,235MeV.
10.9. Hai phôtôn có bước sóng l = 0,003sản sinh ra một cặp êléctron – pôzitôn. Xác định động năng của mỗi hạt sinh ra nếu động năng của pôzitôn gấp đôi động năng của êléctron. 
A) 5,52MeV & 11,04MeV; 	B. 2,76MeV & 5,52MeV; 
C. 1,38MeV & 2,76MeV; 	D. 0,69MeV & 1,38MeV.
Chủ đề 2: Mặt Trời - Hệ Mặt Trời.
10.10. Chọn câu sai. Hệ Mặt Trời gồm các loại thiên thể sau:
A. Mặt Trời 
B. 8 hành tinh lớn: Thuỷ tinh, Kim tinh, Trái đất, Hoả tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên tinh, Hải tinh. Xung quanh đa số hành tinh có các vệ tinh chuyển động.
C. Các hành tinh tí hon: tiểu hành tinh, các sao chổi.
D. A, B, C đều đúng.
10.11. Mặt Trời có cấu trúc:
A. Quang cầu có bán kính khoảng 7.105km, khối lượng riêng 100kg/m3, nhiệt độ 6000 K.
B. Khí quyển: chủ yếu hđrô và hêli.
C. Khí quyển chia thành hai lớp: sắc cầu và nhật hoa.
D. Cả A, B và C.
10.12. Đường kính của Trái Đất là:
A. 1600km; 	B. 3200km; 	C. 6400km; 	D. 12800km.
10.13. Trục Trái Đất quay quanh mình nó nghiêng trên mặt phẳng quỹ đạo gần tròn một góc:
A. 20027’; 	B. 21027’; 	C. 22027’; 	D. 23027’.
10.14. Trái Đất chyển động quanh Mặt Trời theo một quỹ đạo gần như tròn có bán kính cỡ khoảng:
A. 15.106km; 	B. 15.107km; 	C. 18.108km; 	D. 15.109km.
10.15. Khối lượng Trái Đất vào cỡ:
A. 6.1023kg; 	B. 6.1024kg; 	C. 6.1025kg; 	D. 5.1026kg.
10.16. Khối lượng Mặt Trời vào cỡ:
A. 2.1028kg; 	B. 2.1029kg; 	C. 2.1030kg; 	D. 2.1031kg.
10.17. Đường kính của hệ Mặt Trời vào cỡ:
A. 40 đơn vị thiên văn; 	B. 60 đơn vị thiên văn; 
C. 80 đơn vị triên văn; 	D. 100 đơn vị thiên văn.
10.18. Công suất bức xạ toàn phần của mặt trời là P = 3,9.1026W.
a) Mỗi năm khối lượng mặt trời bị giảm đi một lượng là:
A. 1,37.1016kg/năm, Dm/m = 6,68.10-14; 	B. 1,37.1017kg/năm, Dm/m = 3,34.10-14; 
C. 1,37.1017kg/năm, Dm/m = 6,68.10-14; 	D. 1,37.1017kg/năm, Dm/m = 3,34.10-14.
10.19. Công suất bức xạ toàn phần của mặt trời là P = 3,9.1026W. Biết phản ứng hạt nhân trong lòng mặt trời là phản ứng tổng hợp hyđrô thành hêli. Biết rằng cứ một hạt nhân hêli toạ thành thì năng lượng giải phóng 4,2.10-12J. Lượng hêli tạo thành và lượng hiđrô tiêu thụ hàng năm là: 
A. 9,73.1017kg và 9,867.1017kg; 	B. 9,73.1017kg và 9,867.1018kg; 
C. 9,73.1018kg và 9,867.1017kg; 	D. 9,73.1018kg và 9,867.1018kg.
10.20. Hệ mặt trời quay như thế nào?
A. Quay quanh Mặt Trời, cùng chiều tự quay của Mặt Trời, như một vật rắn.
B. Quay quanh Mặt Trời, ngược chiều tự quay của Mặt Trời, như một vật rắn.
C. Quay quanh Mặt Trời, cùng chiều tự quay của Mặt Trời, không như một vật rắn.
D. Quay quanh Mặt Trời, ngược chiều tự quay của Mặt Trời, không như một vật rắn.
10.21. Hai hành tinh chuyển động trên quỹ đạo gần như tròn quanh Mặt Trời. Bán kính và chu kỳ quay của các hành tinh này là R1 và T1, R2 và T2. Biểu thức liên hệ giữa chúng là:
A. ; 	B. ; 	C. ; 	D. .
Chủ đề 3: Các sao - Thiên hà
10.22. Mặt Trời thuộc loại sao nào sau đây:
A. Sao chất trắng; 	B. Sao kềnh đỏ (hay sao khổng lồ); 
C. Sao trung bình giữa trắng và kềnh đỏ;	 D. Sao nơtron.
10.23. Đường kính của một thiên hà vào cỡ:
A. 10 000 năm ánh sáng; 	B. 100 000 năm ánh sáng; 
C. 1 000 000 năm ánh sáng; 	D. 10 000 000 năm ánh sáng.
10.24. Chọn câu sai:
A. Mặt trời là một ngôi sao có màu vàng. Nhiệt độ ngoài của nó vào cỡ 6 000K.
B. Sao Tâm trong chòm sao Thần Nông có màu đỏ, nhiệt đọ mặt ngoài của nó vào khoảng 3 000K.
C. Sao Thiên lang trong chòm sao Đại Khuyển có màu trắng. Nhiệt độ mặt ngoài của nó vào khoảng 10 000K.
D. Sao Rigel (nằm ở mũi giày của chomg Tráng Sĩ) có màu xanh lam. Nhiệt độ mặt ngoài của nó vào khoảng 3 000K.
10.25. Chọn câu Sai:
A. Punxa là một sao phát sóng vô tuyến rất mạnh, cấu tạo bằng nơtrơn. Nó có từ trường mạnh và quay quanh một trục.
B. Quaza là một loại thiên hà phát xạ mạnh một cách bất thường các sóng vô tuyến và tia X. Nó có thể là một thiân hà mới được hình thành.
C. Hốc đen là một sao phát sáng, cấu tạo bởi một loại chất có khối lượng riêng cực kỳ lớn, đến nỗi nó hút tất cả các photon ánh sáng, không cho thoát ra ngoài.
D. Thiên hà là một hệ thống gồm các sao và các đám tinh vân.
10.26. Tất cả các hành tinh đều quay quanh Mặt Trời theo cùng một chiều. Trong quá trình hình thành hệ Mặt Trời, đây chắc chắn là hệ quả của:
A. sự bảo toàn vận tốc (Định luật 1 Newton); 	B. Sự bảo toàn động lượng. 
C. Sự bảo toàn momen động lượng; 	D. Sự bảo toàn năng lượng.
10.27. Vạch quang phổ của các sao trong Ngân hà:
A. đều bị lệch về phía bước sóng dài. 
B. đều bị lệch về phía bước sóng ngắn; 
C. Hoàn toàn không bị lệch về phía nào cả. 
D. Có trường hợp lệch về phía bước sóng dài, có trường hợp lệch về phía bước sóng ngắn.
10.28. Các vạch quang phổ vạch của các thiên hà:
A. Đều bị lệch về phía bước sóng dài. 
B. Đều bị lệch về phía bước sóng ngắn; 
C. Hoàn toàn không bị lệch về phía nào cả. 
D. Có trường hợp lệch về phía bước sóng dài, có trường hợp lệch về phía bước sóng ngắn.
Chủ đề 4: Thuyết vụ nổ lớn (BIG BANG)
10.29. Theo thuyết Big Bang, các nguyên tử xuất hiện ở thời điểm nào sau đây?
A. t = 3000 năm. 	B. t = 30 000 năm. 
C. t = 300 000 năm. 	D. t = 3 000 000 năm.
10.30. Chọn câu Đúng. Các vạch quang phổ của thiên hà:
A. đều bị lệch về phía bước sóng ngắn. 
B. đều bị lệch về phía bước sóng dài.
B. hoàn toàn không bị lệch về phái nào cả. 
D. có trường hợp lệch về phía bước sóng ngắn, có trường hợp lệch về phía bước sóng dài.
10.31. Sao x trong chòm Đại Hùng là một sao đôi. Vạch chàm (0,4340mm) bị dịch lúc về phía đỏ, lúc về phía tím. Độ dịch cực đại là 0,5. Vận tốc cực đại theo phương nhìn của các thành phần sao đôi này là: 
A. 17,25km/s; 	B. 16,6km/s; 	C. 33,2km/s; 	D. 34,5km/s.
10.32. Độ dịch về phía đỏ của vạch quang phổ l của một quaza là 0,16l. Vận tốc rời xa của quaza này là:
A. 48 000km/s. ; 	B. 36km/s; 	C. 24km/s; 	D. 12km/s
10.33. Hãy xác định khoảng cách đến một thiên hà có tốc độ lùi xa nhất bằng 15000km/s. 
A. 16,62.1021km; 	B. 4,2.1021km; 	C. 8,31.1021km; 	D. 8,31.1021km. 
10.34. Tính tốc độ lùi xa của sao Thiên Lang ở cách chúng ta 8,73 năm ánh sáng. 
A. 0,148m/s. 	B. 0,296m/s; 	C. 0,444m/s; 	D. 0,592m/s.
10.35. Chọn câu sai:
A. Vũ trụ đang giãn nở, tốc độ lùi xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta.
B. Trong vũ trụ, có bức xạ từ mọi phía trong không trung, tương ứng với bức xạ nhiệt của vật ở khoảng 5K, gọi là bức xạ nền của vũ trụ.
C. Vào thời điểm t =10-43s sau vụ nổ lớn kích thước vũ trụ là 10-35m, nhiệt độ 1032K, mật độ 1091kg/cm3. Sau đó giãn nở rất nhanh, nhiệt độ giảm dần.
D. Vào thời điểm t = 14.109 năm vũ trụ đang ở trạng thái như hiện nay, với nhiệt độ trung bình T = 2,7K.
Đáp án chương 10
1. Chọn B. 
2. Chọn D.
3. Chọn D.
4. Chọn D.
5. Chọn D.
6. Chọn B.
7. Chọn A.
8. Chọn A
9. Chọn B.
10. Chọn D.
11. Chọn D.
12. Chọn D.
13. Chọn D.
14. Chọn B.
15. Chọn B.
16. Chọn C.
17. Chọn D.
18. Chọn C.
19. Chọn D.
20. Chọn C.
21. Chọn D.
22. Chọn C.
23. Chọn B.
24. Chọn D.
25. Chọn C.
26. Chọn C. 
27. Chọn D.
28. Chọn A.
29. Chọn C.
30. Chọn B.
31. Chọn D.
32. Chọn A.
33. Chọn D.
34. Chọn A.
35. Chọn B.
Hướng dẫn giải và trả lời chương 10.
10.1. Chọn B.Hướng dẫn: Xem phân loại hạt sơ cấp.
10.2. Chọn D.Hướng dẫn: Xem điện tích của quac.
10.3. Chọn D.Hướng dẫn: Phải nói chính xác: Mỗn hạt sơ cấp có thời gian sống nhất định, có thể thời gian đó là rất dài hoặc rất ngắn.
10.4. Chọn D.Hướng dẫn: Các hạt sơ cấp có thể tương tác với nhau theo 4 cách trên. Song có hạt không đủ 4 tương tác, mà chỉ một số tương tác trong 4 loại tương tác trên.
10.5. Chọn D.Hướng dẫn: Hạt sơ cấp có các loại: phôtôn; leptôn; mêzôn và barion. Mêzôn và barioon có tên chung là hađrôn.
10.6. Chọn B.Hướng dẫn: Hạt quac không tồn tại ở thể tự do.
10.7. Chọn A.Hướng dẫn: Ban đầu động năng các hạt bằng không bên theo định luật bảo toàn động lượng hai hạt chuyển động ngược chiều. áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: 2m0c2 = 2Eg => Eg = m0c2 = 0,511MeV.
Tần số của phôton sinh ra là: 
10.8. Chọn A.Hướng dẫn: Vì động năng cuối của hệ 2 phôton bằng không nên vận tốc và do đó động năng K của hai hạt trước va chạm phải bằng nhau. Theo định luật bảo toàn năng lượng: 2m0c2 + 2K = 2Eg => K = 1,49MeV.
10.9. Chọn B.
Hướng dẫn: âp dụng định luật bảo toàn năng lượng, ta có: . Với K+ = 2K-.
Từ đó ta tìm được: K+ = 5,52MeV; K- = 2,76MeV.
10.10. Chọn D.Hướng dẫn: Theo phần hệ mặt trời trong SGK.
10.11. Chọn D.Hướng dẫn: Theo phần Mặt Trời trong SGK
10.12. Chọn D.Hướng dẫn: Theo bảng các đặc trưng chính của các hành tinh trong SGK.
10.13. Chọn D.Hướng dẫn: Như câu 9.10
10.14. Chọn B.Hướng dẫn: Như câu 9.10.
10.15. Chọn B.Hướng dẫn: Như câu 9.10.
10.16. Chọn C.Hướng dẫn: Như câu 9.9.
10.17. Chọn D.Hướng dẫn: Như câu 9.8.
10.18. Chọn C.
Hướng dẫn: áp dụng hệ thức Anhxtanh DE = mc2 ; DE = P.t, ta được: Dm = 1,37.1017kg/năm.
Tỉ số . Số hạt nhân hêli tạo ra trong một năm là n:
=> n = 2,93.1023hạt.
10.19. Chọn D. Hướng dẫn: Khối lượng hạt nhân hêli tạo thành trong một năm: .
Lượng hiđrô tiêu hao hàng năng: mH = mHe + Dm = 9,867.1018kg.
10.20. Chọn C.Hướng dẫn: Xem phần hệ Mặt Trời.
10.21. Chọn D.Hướng dẫn: Xem 3 định luật Keple (lớp 10).
10.22. Chọn C.Hướng dẫn: Xem phần các sao.
10.23. Chọn B.Hướng dẫn: Xem phần Thiên hà.
10.24. Chọn D.Hướng dẫn: Xem phần các sao.
10.25. Chọn C.Hướng dẫn: Xem phần các sao.
10.26. Chọn C.Hướng dẫn: chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời tương tự chuyển động của quay của vật rắn, nên có sự bảo toàn momen động lượng.
10.27. Chọn D.Hướng dẫn: Xem phần các sao và thiên hà.
10.28. Chọn A.Hướng dẫn: Xem phần Thiên hà.
10.29. Chọn C.Hướng dẫn: Xem phần vụ nổ Big Bang.
10.30. Chọn B.Hướng dẫn: Xem các sự kiên thiên văn quan trọng.
10.31. Chọn D.Hướng dẫn: Ta có: 
10.32. Chọn A.Hướng dẫn: Ta có: ; v = 0,16c = 0,48.108 m/s = 48000 km/s.
10.33. Chọn D.Hướng dẫn: áp dụng công thức của định luật Hớp-bơn: v = H.d với H = 1,7.10-2m/s.nămánhsáng
1 năm ánh sáng = 9,46.1012km, ta tìm được: d = H/v = 8,13.1021km.
10.34. Chọn A.Hướng dẫn: 
10.35. Chọn D.
Hướng dẫn: Bức xạ nền của vũ trụ tương ứng với nhiệt độ 3K.