35

ĐỀ KHẢO SÁT NĂNG LỰC 35 Bài 1.(5 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Các tụ có điện dung C = C2 = C4 = 3µF; C3 = 6µF Nguồn điện có điện trở khơng đáng kể có hiệu điện U = 12V Các điện trở có giá trị R1 = R2 = 1Ω Ban đầu tụ khơng tích điện ba khóa mở a Đóng đồng thời khóa K1, K3 Tìm điện tích tụ C1, C2, C3 sau đóng K1, K3 sau đóng K1, K3 thời gian dài b Sau thời gian dài, đồng thời mở khóa K đóng khóa K2 Tính điện tích tụ C1, C2, C4 sau đóng K2 sau đóng K2 thời gian t Câu 2(4 đ) Một electron bay với động ban đầu W đ = 3000 eV vào tụ điện phẳng khơng khí theo hướng hợp với dương góc α = 30 o Cho biết chiều dài tụ điện l = 10cm, khoảng cách hai d = 2cm, bỏ qua tác dụng trọng lực a.Viết phương trình quỹ đạo chuyển động electron điện trường b Tính hiệu điện hai tụ, biết electron rời tụ điện theo phương song song với tụ Biết 1eV = 1,6.10-19J; Câu 3(4 đ) Cho mạch điện có đầu dây 1, 2, 3, hình vẽ (H1): nguồn điện khơng đổi có U = 2V, điện trở giống R =10Ω R R + - U ( H1) R a.Cùng môt lúc nối vào hai đầu (1) (3) tụ điện C1 = 2μF, nối vào hai đầu (2) (4) tụ điện C2 = C1 Tính cường độ dịng điện qua điện trở điện tích tụ b.Bỏ tụ câu a khỏi mạch Cùng môt lúc nối vào hai đầu (1) (3) hai đầu (2) (4) hai dây dẫn có điện trở khơng đáng kể Tính cường độ dịng điện qua điện trở qua hai dây vừa nối, rõ chiều dịng điện qua điện trở b.Khơng nối vào hai đầu dây 1, mà nối vào:giữa (3) (4) biến trở có điện trở tham gia vào mạch Rb Tính Rb để cơng st tiêu thụ Rb cực đại Tính giá trị cực đại Câu 4(4 đ) Thanh kim loại CD chiều dài l = 20 cm khối lượng m = 100g đặt vng góc với hai ray song song nằm ngang nối với nguồn điện hình vẽ bên Hệ D thống đặt từ trường B có B = 0,2T hướng thẳng đứngAtừ xuống Hệ số ma sát CD ray μ = 0,1 Điện trở toàn mạch 10Ω Lấy g=10m/s2 Biết CD trượt sang trái với tốc B U B C độ 5m/s a.Xác định chiều độ lớn dòng điện qua b.Xác định UBA Câu (2.0đ): Phương án thực hành a Nội dung đề thi Lắp đặt mạch điện hình vẽ Tìm giá trị điện trở RV vôn kế M R R0 ε, r K N b Dụng cụ thực hành - 01 pin điện hóa ( chưa biết suất điện động điện trở ); - 01 biến trở núm xoay (loại 10Ω x10 ) - 01 miliampe kế chiều ; - 01 vôn kế chiều ( có điện trở RV) - 01 điện trở R0 = 10Ω ; - 01 bảng lắp ráp mạch điện; - 01 ngắt điện Các dây nối cần thiết ( điện trở không đáng kể ) Bài a Chọn gốc thời gian sau vừa đóng khóa K1 Do có điện trở R1 R2 đoạn dây qua tụ hai cực nguồn nên tụ thời giữ nguyên điện tích trước đóng K1………………………………………………………………………………….[0,25đ] ⇒ q1 ( ) = q2 ( ) = q3 ( ) = ( C ) Sau đóng K1 thời gian dài, dòng điện mạch khơng, điện tích phân bố ổn định tụ……………………………………………………[0,25đ] Đoạn dây nối tụ 1, bị lập nên theo định luật bảo tồn điện tích: + q1 ( ∞ ) − q2 ( ∞ ) − q3 ( ∞ ) = (1)……………………………………….……[0,25đ] Mặt khác, ta có: U C4 K2 C1 − + R2 K3 − − K1 R1 C2 + + U2 ( ∞) = U3 ( ∞) ⇒ C3 q2 ( ∞ ) q3 ( ∞ ) = C2 C3 ⇒ 2q2 ( ∞ ) − q3 ( ∞ ) = (2)…………… [0,25đ] U1 ( ∞ ) + U ( ∞ ) = U ⇒ q1 ( ∞ ) q2 ( ∞ ) + =U C1 C2 ⇒ q1 ( ∞ ) + q2 ( ∞ ) = 36 µ C (3)……………[0,25đ] Giải HPT (1), (2) (3) ta tìm được: q1 ( ∞ ) = 27 µC ; q2 ( ∞ ) = 9µ C ; q3 ( ∞ ) = 18µ C ……………………………………… [0,25đ] b Chọn lại gốc thời gian sau đóng K2 Ngay sau mở K1 đóng K2, có điện trở R nên dòng điện qua tụ C cịn khơng, điện tích tụ C thời giữ giá trị trước đóng K2…………………………………….…… [0,25đ] ⇒ q2 (0) = 9µC U C4 K2 C1 − + − R2 K3 + − − K1 R1 C2 + + C3 Điện tích phân bố lại tức thời tụ C C4 Theo định luật bảo tồn điện tích: + q1 ( ) − q4 ( ) = q1 ( ∞ ) = 27 µ C Mặt khác: (4)………………[0,25đ] U1 ( ) = U ( ) ⇒ q1 ( ) q4 ( ) = ⇒ q1 ( ) − q4 ( ) = C1 C4 (5)……………….[0,25đ] Giải HPT (4) (5) ta tìm được: q1 ( ) = 31,5µC ; q4 ( ) = 4,5µ C ……………………………………………………… [0,25đ] Tại thời điểm t > 0, dịng điện có chiều hình vẽ Đoạn dây nối tụ 1, bị lập nên theo định luật bảo tồn điện tích: + q1 − q2 − q4 = q1 ( ∞ ) − q2 ( ∞ ) = 27 µC − µ C = 18.10 −6 C (6)………… ……[0,25đ] Mặt khác, ta có: U = U + U R2 ⇒ U1 + U = U ⇒ q4 q2 dq = + i2 R2 ⇒ q4 = q2 + 3.10 −6 C4 C2 dt q1 q4 + = U ⇒ q1 + q4 = 36.10−6 C C1 C4 (7)……………… [0,25đ] (8)……………… [0,25đ] Thay (6), (8) vào (7) ta có: 6.10−6 − q2 = 2.10−6 dq2 dt ……………………………………………………………… [0,25đ] Đặt Q2 = 6.10-6 – q2 , suy ra: Q2 = −2.10 −6 dQ2 dQ ⇒ ∫ − 2.10 −6 ∫ dt ⇒ Q2 = const exp −5.105 t  dt Q2 …………………… [0,25đ] ⇒ q2 = 6.10−6 − const exp  −5.105 t  ( C ) ……………………………………………….[0,25đ] Điều kiện ban đầu: ⇒ q2 ( ) = 9.10−6 = 6.10−6 − const ⇒ const = −3.10−6 ( C ) ……………………………… [0,25đ] −6 −6 ⇒ q2 = 6.10 + 3.10 exp  −5.10 t  ( C ) ………………………………………………[0,25đ] Điện tích tụ C4 C1: q4 = q2 + 3.10−6 dq2 ⇒ q = 6.10−6 − 1, 5.10 −6 exp  −5.105 t  ( C )   dt ………………………… [0,25đ] −6 −6 q1 + q4 = 36.10−6 C ⇒ q1 = 30.10 + 1,5.10 exp  −5.10 t  ( C ) ……………… ……… [0,25đ] (4,0đ) a Viết phương trình quỹ đạo chuyển động electron điện trường x = (v0cosα)t ; y = (v0sinα)t – 0,5at2 ; a = qU/md (0,5đ) (0,25đ) (0,25đ) 2, Vậy (1,0đ) b Tính hiệu điện hai tụ, biết electron rời tụ điện theo phương song song với tụ Khi vừa khỏi tụ x = ℓ  t = ℓ/v0cosα ; Vì tụ electrơn bay song song với tụ nên lúc vy = hay v0sinα – at =  a = (v0sinα)/t = ((v0)2sinαcosα)/ℓ = qU/md ; Suy U = (md(v0)2sin2α)/2ℓq = 15000√3 (V); (4,0đ) (0,5đ) (0,5đ) (1,0đ) 2, 1, Câu 4(4 đ) a.Cùng môt lúc nối vào hai đầu (1) (3) tụ điện C1 = 2μF, nối vào hai đầu (2) (4) tụ điện C2 = C1 Tính cường độ dịng điện qua điện trở điện tích tụ R R B M + - U ( H1) R N C - Cường độ dòng điện qua R I = U/3R = 2A/30 = 0,067A (0,5đ) - Q1 = Q2 = CU13 = C(I2R) = 220/15 = 2,67 (μC) (1,0đ) b.Bỏ tụ câu a khỏi mạch Cùng môt lúc nối vào hai đầu (1) (3) 1, hai đầu (2) (4) hai dây dẫn có điện trở khơng đáng kể Tính cường độ dòng điện qua điện trở qua hai dây vừa nối, rõ chiều dòng điện qua điện trở - Lúc điện trở mắc song song nên cường độ dòng điện qua R IR = U/R = 0,2A (0,5đ) - Cường độ qua mạch I = 3U/R nút B I = I13 + IR , nút C I = I24 + IR  I13 = I24 = 2U/R = 0,4A (0,5đ) I13 cường độ dòng điện qua dây nối (1) với (3) I24 cường độ dòng điện qua dây nối (2) với (4) 1, - Chiều dòng điện qua R đoạn BM từ B  M; chiều dòng điện qua R đoạn MN từ N  M; chiều dòng điện qua R đoạn NC từ N  C (0,5đ) b.Chỉ mắc thêm vào:giữa (3) (4) biến trở có điện trở tham gia vào mạch Rb Tính Rb để cơng st tiêu thụ Rb cực đại Tính giá trị cực đại Thiết lập PRb = (U34)2 /Rb = U2Rb/ (3Rb + 2R)2 Suy PRb max 3Rb = 2R  Rb = 20/3 Ω Thế số, tính Pmax = U2/36Rb = 1W/60 = 0,0167W (4,0đ) Câu 5(4 đ) B C B D (0,5đ) (0,25đ) (0,25đ) U A a.Xác định chiều độ lớn dòng điện qua Lực từ F tác dụng lên CD cân với lực ma sát : F = Fms= μP = 0,1(N) (1,0đ) Cường độ dòng điện tổng hợp I qua CD: I = F/Bℓ = 2,5A có chiều từ D C ( 1,0đ) b.Xác định UBA Cường độ dịng điện cảm ứng qua CD có độ lớn I c = Ec/R = Bℓv/R = 0,02(A) có chiều từ C.D ( 1,0đ) cường độ dịng điện nguồn U phát In = I + Ic =2,52A (0,5đ) Suy U = InR = 25,2V  UBA = -25,2V (0,5đ) Phương án thực hành (2,0đ) Mắc nối tiếp vôn kế ( thang đo 10V) với ampe kế thang đo 50μA, mắc chúng 2, 2, (2 0đ song song với biến trở tức mắc chúng vào M N RV =