Đề thi học kỳ I lớp 11 THPT chuyên Thái Nguyên năm 2012 - 2013 môn Vật lý (Có đáp án) Chương trình chuyên

TRƯỜNG THPT CHUYÊN TN KỲ THI CHẤT LƯỢNG HỌC KÌ I NĂM HỌC 2012 – 2013 Môn thi: VẬT LÝ – lớp 11 chuyên ĐỀ THI CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 45 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1 (6 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ: Các vôn kế, Ampe kế đều lý tưởng u AB = U 0 sin2πf(V) với U 0 = const. 1. Khi f = f 1 = 50Hz người ta thấy I A = );A(/ 23 Vôn kế V 1 chỉ 100V, Vôn kế V 2 chỉ )V(3100 ; điện áp tức thời giữa hai đầu vôn kế lệch pha nhau π/2. Tính R, L, C, U 0 . Viết biểu thức u L theo thời gian. 2. Thay đổi tần số dòng điện đến giá trị f 2 thì điện áp giữa hai đầu vôn kế V 2 lệch pha π/4 so với điện áp giữa hai bản tụ điện. Tính f 2 . Viết biểu thức u C . Cho biết U C có đạt giá trị cực đại không? Nếu có, hãy giải thích. Bài 2 (4 điểm) Bốn hạt nhỏ A, B, C, D có cùng khối lượng m và đều mang điện tích dương, được nối với nhau bằng bốn sợi dây mảnh có cùng chiều dài L trong không khí. Các dây không giãn, khối lượng của dây không đáng kể. Từng cặp hai hạt A và C, B và D có điện tích bằng nhau. Biết điện tích của mỗi hạt A, C bằng q. Khi hệ cân bằng, bốn điện tích ở bốn đỉnh của hình thoi ABCD có góc ở các đỉnh A, C là 2α (hình vẽ). Bỏ qua tác dụng của lực hấp dẫn và lực cản của môi trường. a) Tính điện tích Q của mỗi hạt B, D. b) Kéo hai hạt A, C về hai phía ngược nhau theo phương AC sao cho mỗi hạt lệch khỏi vị trí cân bằng ban đầu một đoạn nhỏ rồi buông cho dao động. Tìm chu kì dao động. c) Giả thiết khi các điện tích đang nằm yên ở vị trí cân bằng thì các dây đồng thời bị đốt đứt tức thời. Tìm tỉ số gia tốc của hạt A so với gia tốc của hạt B ngay sau khi đốt dây. ********** Hết ********** Họ và tên thí sinh:…………………………………. Số báo danh………………………. Chữ kí giám thị 1: …………………………………. Chữ kí giám thị 2…………………. A C B D α L D L E R C B A A V 1 V 2 ĐÁP ÁN MÔN LÝ LỚP 11 CHUYÊN Bµi 1 (6 ®iÓm) 1. Khi f = f 1 = 50Hz. 21 UU  ⊥ Gi¶n ®å vÐc t¬ cã d¹ng: ).(Z.ZR gcottggcottg /:Cã )( I U ZR )( I U ZR CL C L 3 2 2200 1 3 200 2 2121 21 2 22 1 22 =↔ ϕ=ϕ↔ϕ−=ϕ→ π=ϕ+ϕ ==+ ==+ ( ) ( )            π ==→Ω= π = ω =→Ω= Ω= → − F. Z CZ H Z LZ R )(),(),(Tõ C C L L 4 10 3 31 3 300 3 1 3 100 100 321 ( ) ( ) ( ) ( ) VUVZ.IU ZZRZ cL 1450750 3 7 100 0 2 2 =→==→ Ω=−+=→ 1,0 1,0 ( ) ( ) ( )( ) V42,2t100sin250u .rad42,285,0 6 gãcmétuvíisophasímu rad85,0gãcmétivíisophatrÔurad85,0 3 2 R ZZ tg . 6 gãc1ivíisophasímurad 6 3 1 R Z tg V50Z.IU L L CL 11 L 1 LL +π= =+ π → →−=ϕ→−= − =ϕ π → π =ϕ→==ϕ == 0,5 0,5 2. Gãc lÖch pha gi÷a u 2 vµ u C lµ π/4. Tõ gi¶n ®å ( ) ( ) A R U Iëng hcéngcãch¹mtrong ,tgZZ.Hzf s/rad C .ZR Z R tg max // C / L / // C / C 2 7 0350 2 3100 10 1 4 2 3 ==→ ==ϕ→=→= π ω =→ π==ω↔=→== π → − 1,0 1,0 0,5 I ϕ 1 ϕ 2 1 U  2 U  C U  L U  R U  ( ) / CC1 C / Cmax / C U750V1503100. 2 3 U;ffKhi:cóiạL .V 2 t.3100sin1450u V750Z.IU =>=== = == / C U không đạt cực đại. 0,5 Bài 2 (4 điểm) a) Khi cân bằng, lực căng dây là F : 2 2 2 kqQ kq (2F )cos . L (2Lcos ) a a - = (1) 2 2 2 kqQ kQ (2F )sin . L (2Lsin ) a a - = (2) 2 3 Q tg . q) a ổ ử ữ ỗ ữ = ỗ ữ ỗ ữ ỗ ố ứ 3 Q q tg= ( 1 điểm ) b) Khi các điện tích A, C ở hai đầu đờng chéo này có độ dời là x 1 và - x 1 và có vận tốc ' 1 1 v x= ; ' 2 2 v x= Vì dây không giãn và góc thay đổi rất ít nên: 1 2 v cos v sin = v 2 = - v 1 cotg (0,25 điểm) Bảo toàn năng lợng: 2 2 1 2 1 2 mv mv 1 kq 2kQ E 2 2 2q( ) 2 2 2 2Lcos 2x 2L 1 kQ 2kq 2Q( ) hs 2 2Lsin 2x 2L a a = + + + + + + + = + (0,25 điểm) Biến đổi : 2 1 1 2 2 1 1 kq kq kq x x (1 ) 2Lcos 2x 2Lcos (1 x / Lcos ) 2Lcos L cos L cosa a a a a a = ằ - + + + 2 2 2 2 2 2 kQ kq x x (1 ) 2Lsin x 2Lsin Lsin Lsina a a a ằ - + + và 2 2 2 1 x L (Lcos x ) Lsin= + 2 2 1 2 1 x x x cot g (1 cot g ) 2Lsin + Do đó: 2 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 2 2 2kqQ kq x kQ x E mv (1 cot g ) ( )x Ax hs L 2L cos 2L sin a a a = + + - + + = Với: q Q A C B D Q q L x y O 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 3 3 3 3 3 3 kq x kQ x kq x A (1 cot g ) 2L cos 2L sin 2L cos a a a a = + = + . 2 2 2 3 1 2 2 2 2 1 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 (x x ) kq tg ( x cot g ) kq x kQ x kq x 2Lsin ( ) 2L cos 2L sin 2L cos 2L sin a a a a a a a - - - + = + 2 2 2 1 2 3 kq x (1 cot g ) 4L cos a a ằ - + 2 2 2 2 2 1 1 3 3 3kq x E mv (1 cot g ) (1 cot g ) hs 4L cos a a a = + + + = 2 3 3 3kq x x" 0 4mL cos a + = Dao động có 2 3 3 3kq 4mL cos w a = ; 3 3 2 2 4mL cos T 3kq p a w = = (0,5 điểm) c) Khi đứt dây đồng thời các hạt ra xa vô cùng, từng đôi có vận tốc v' 1 và v' 2 nh nhau. Gia tốc ngay sau khi đứt dây là 2 1 2 2 2 kq 2kqQ a cos m4L cos mL a a = + ; (0,5 điểm) 2 2 2 2 2 kQ 2kqQ a sin m4L sin mL a a = + (0,5 điểm) 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 kQ cos 2kqQ a cos sin cos m4L sin mL kq tg cos 2kqQ sin cos m4L sin mL a a a a a a a a a a = + = + 2 2 2 2 kq sin 2kqQ sin cos m4L cos mL a a a a = + = a 1 sin (0,5 điểm) 1 2 a cot g a = (0,5 điểm) . TRƯỜNG THPT CHUYÊN TN KỲ THI CHẤT LƯỢNG HỌC KÌ I NĂM HỌC 2012 – 2013 Môn thi: VẬT LÝ – lớp 11 chuyên ĐỀ THI CHÍNH THỨC Th i gian làm b i: 45 phút (không kể th i gian giao đề) B i 1 (6 i m) Cho. so v i i n áp giữa hai bản tụ i n. Tính f 2 . Viết biểu thức u C . Cho biết U C có đạt giá trị cực đ i không? Nếu có, hãy gi i thích. B i 2 (4 i m) Bốn hạt nhỏ A, B, C, D có cùng kh i lượng. )V(3100 ; i n áp tức th i giữa hai đầu vôn kế lệch pha nhau π/2. Tính R, L, C, U 0 . Viết biểu thức u L theo th i gian. 2. Thay đ i tần số dòng i n đến giá trị f 2 thì i n áp giữa hai đầu vôn