Bộ 3 đề thi cuối kì 2 Vật lí 11 Cánh diều cấu trúc mới có đáp án - Đề 3

D

Đường sức điện cho biết hướng của lực điện tác dụng lên điện tích điểm đặt trên đường sức ấy.

D

Tụ điện là hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bởi môi trường cách điện điện môi. Tụ điện dùng để chứa điện tích và có nhiệm vụ tích, phóng điện trong mạch.

D

Áp dụng công thức tính cường độ dòng điện: $I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}} = > \Delta q = I.\Delta t = 6.0{,}5 = 3C$

D

Điện dung của bộ tụ điện ghép nối tiếp: $\frac{1}{{{C_b}}} = \frac{1}{{{C_1}}} + \frac{1}{{{C_2}}}$hay ${C_b} = \frac{{{C_1} + {C_2}}}{{{C_1}.{C_2}}}.$

D

Công suất mạch ngoài: $P = {R_N}{I^2} = {R_N}.{(\frac{E}{{{R_N} + r}})^2} \Rightarrow P = \frac{{{E^2}}}{{{{(\sqrt {{R_N}} + \frac{r}{{\sqrt {{R_N}} }})}^2}}}$

Để $P = {P_{\max }}$thì $(\sqrt {{R_N}} + \frac{r}{{\sqrt {{R_N}} }})$nhỏ nhất

Theo BĐT Cosi: $(\sqrt {{R_N}} + \frac{r}{{\sqrt {{R_N}} }}) \ge 2\sqrt r$. Dấu “=” xảy ra khi $\sqrt {{R_N}} = \frac{r}{{\sqrt {{R_N}} }} = > {R_N} = r$

Khi đó $P = {P_{\max }} = \frac{{{E^2}}}{{4r}}$

A

A = Fscos$\alpha$. Khi điện tích dịch chuyển dọc theo một đường sức trong một điện trường đều, nếu giữ nguyên lực và quãng đường dịch chuyển tăng 4 lần thì công của lực điện trường tăng 4 lần.

D

Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích q trong điện trường từ điểm M đến điểm N không phụ thuộc vào hình dạng đường đi từ điểm M đến điểm N, chỉ phụ thuộc vị trí của điểm M và điểm N.

B

Hệ số nhiệt điện trở không những phụ thuộc vào nhiệt độ, mà còn phụ thuộc vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.

D

Để biểu diễn một điện trường đều, ta vẽ các đường sức song song và cách đều nhau.

A

Ta có: $E = {U_N} + I.r$

Theo đồ thị, ta có: $\left\{ \begin{array}{l}E = 2{,}5 + 1.r\\E = 2 + 2.r\end{array} \right.$=> $\left\{ \begin{array}{l}E = 3(V)\\r = 0{,}5(\Omega )\end{array} \right.$

A

Khi sử dụng hiệu điện thế 220 V đặt vào ấm thì ấm hoạt động bình thường và ở trạng thái tốt nhất.

A

Cường độ dòng điện toàn mạch: $I = \frac{E}{{R + r}}$

Từ đồ thị ta có:

+ Khi $R = 0\Omega = > I = 10A = \frac{E}{r}$(1)

+ Khi $R = 3\Omega = > I = 2{,}5A = \frac{E}{{R + r}} = \frac{E}{{3 + r}}$(2)

Từ (1) và (2) suy ra $\left\{ \begin{array}{l}E = 10V\\r = 1\Omega \end{array} \right.$

Đúng.

Tổng điện năng tiêu thụ của máy lạnh được tính bằng tích của công suất và thời gian hoạt động: 1,5×8×30 = 360 kWh

Sai.

Tổng chi phí điện hàng tháng được tính bằng tổng điện năng tiêu thụ nhân với giá điện: 360×0,2 = 72 USD

Sai.

Tổng năng lượng tiêu thụ hàng tháng có thể được tính bằng công thức: năng lượng tiêu thụ = tổng điện năng tiêu thụ / hiệu suất: 360/0,8 = 450 kWh

Đúng.

Tổng khí thải CO$_{2}$ được tính bằng tổng năng lượng tiêu thụ nhân với lượng khí thải CO2 sản sinh ra cho mỗi kWh điện: 360×0,7 =252 kg

Sai

Điện trở tương tương của đoạn mạch ${R_{td}} = {R_1} + \frac{{{R_2}.{R_3}}}{{{R_2} + {R_3}}}$

Cường độ dòng điện trong mạch chính là $I = \frac{U}{{{R_{td}}}}$

Vì ${R_2}{\rm{// }}{R_3} \Rightarrow {U_3} = {U_{23}} \Leftrightarrow {I_3}{R_3} = I{R_{23}} \Leftrightarrow 1.{R_3} = \frac{9}{{1{,}5 + \frac{{6{R_3}}}{{6 + {R_3}}}}}\frac{{6{R_3}}}{{6 + {R_3}}} \Rightarrow {R_3} = 6{\rm{ }}\Omega$

Đúng

Điện trở tương tương của đoạn mạch ${R_{td}} = {R_1} + \frac{{{R_2}.{R_3}}}{{{R_2} + {R_3}}}$

Đúng

Ta có ${U_2} = {U_3} = {I_3}{R_3} = 1.6 = 6{\rm{ V}} \Rightarrow {{\rm{I}}_2} = \frac{{{U_2}}}{{{R_2}}} = \frac{6}{6} = 1{\rm{ A}}$

Nhiệt lượng tỏa ra trên ${R_2}$ trong 2 phút ${Q_2} = {I_2}^2.{R_2}.t = {1^2}.6.2.60 = 720{\rm{ J}}$

Sai

Ta có $I = \frac{U}{{{R_{td}}}} = \frac{9}{{1{,}5 + \frac{{6.6}}{{6 + 6}}}} = 2{\rm{ A}}$

Công suất của đoạn mạch chứa ${R_1}$ là ${P_1} = {I^2}.{R_1} = {2^2}.1{,}5 = 6{\rm{ W}}{\rm{.}}$

Vẽ lại mạch:

Cấu trúc đoạn mạch AB: $({R_{AM}}nt{R_{MB}}){\rm{ }}//{R_{PN}}$

Điện trở đoạn mạch AM:${R_{AM}} = \frac{{4{,}6}}{{4 + 6}} = 2{,}4(\Omega )$

Điện trở đoạn mạch MB:${R_{AB}} = \frac{{8R}}{{8 + R}}$

Điện trở đoạn mạch AB: ${R_{AB}} = \frac{{({R_{AM}} + {R_{AB}}){R_{PN}}}}{{{R_{AM}} + {R_{AB}} + {R_{PN}}}} = \frac{{(2{,}4 + \frac{{8R}}{{8 + R}})12}}{{2{,}4 + \frac{{8R}}{{8 + R}} + 12}} = 3\Omega$ => R = 2Ω.

Ta có ${\rm{F = k}}\frac{{\left| {{{\rm{q}}_{\rm{1}}}{{\rm{q}}_{\rm{2}}}} \right|}}{{{{\rm{r}}^{\rm{2}}}}} \Rightarrow {\rm{F}} \sim \frac{{\rm{1}}}{{{{\rm{r}}^{\rm{2}}}}}$

Vậy $\frac{{{{\rm{F}}_{\rm{1}}}}}{{{{\rm{F}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{r}}_{\rm{2}}^{\rm{2}}}}{{{\rm{r}}_{\rm{1}}^{\rm{2}}}} \Rightarrow {{\rm{r}}_{\rm{2}}}{\rm{ = }}{{\rm{r}}_{\rm{1}}}\sqrt {\frac{{{{\rm{F}}_{\rm{1}}}}}{{{{\rm{F}}_{\rm{2}}}}}} {\rm{ = 2}}\sqrt {\frac{{{\rm{1{,}6}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ - 4}}}}}}{{{\rm{2{,}5}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ - 4}}}}}}} {\rm{ = 1{,}6}}\,\,{\rm{cm}}.$

Để electron không tới được bản đối diện thì công của lực điện phải có độ lớn lớn hơn hoặc bằng động năng ban đầu của vật có nghĩa là:

$${\rm{q}}.{\rm{U}} \ge {{\rm{W}}_{\rm{d}}} \Rightarrow {\rm{U}} \ge \frac{{{{\rm{W}}_{\rm{d}}}}}{{\rm{q}}}{\rm{ = }}\frac{{\frac{{\rm{1}}}{{\rm{2}}}{\rm{m}}{\rm{.}}{{\rm{v}}^{\rm{2}}}}}{{\rm{q}}}{\rm{ = }}\frac{{\frac{{\rm{1}}}{{\rm{2}}}{\rm{9{,}1}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ - 31}}}}{{\left( {{\rm{8}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{6}}}} \right)}^2}}}{{{\rm{1{,}6}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ - 19}}}}}}{\rm{ = 182V}}{\rm{.}}$$

Cường độ điện trường do hai điện tích gây ra tại M có độ lớn

E$_{1}$ = E$_{2}$ = 9.10$^{9}$$\frac{{|{q_1}|}}{{A{C^2}}}$ = 225.10$^{3}$ V/m.

Cường độ điện trường tổng hợp tại M do các điện tích q$_{1}$ và q$_{2}$ gây ra có

Phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn $E{\rm{ }} = {\rm{ }}{E_1}cosa - {\rm{ }}{E_2}cosa = {\rm{ }}2{E_1}cosa = {\rm{ }}2{E_1}$$\frac{{\sqrt {A{C^2} - A{H^2}} }}{{AC}}$ » 351.10$^{3}$ V/m.

Lực điện trường tổng hợp do q$_{1}$ và q$_{3}$ tác dụng lên q$_{3}$ là $\mathop F\limits^ \to$ = q$_{3}$$\mathop E\limits^ \to$. Vì q$_{3}$ > 0, nên $\mathop F\limits^ \to$cùng phương cùng chiều với $\mathop E\limits^ \to$ và có độ lớn F = |q$_{3}$|E = 0,7 N.

Để các tụ còn có thể hoạt động bình thường thì $\left\{ {\begin{array}{llllllllllllllllllll}{{U_1} \le {U_{{\rm{gh}}}}}\\{{U_2} \le {U_{{\rm{gh}}}}}\end{array}(*)} \right.$

Khi ghép nối tiếp: $\left\{ {\begin{array}{llllllllllllllllllll}{U = {U_1} + {U_2}}\\{{C_1}{U_1} = {C_2}{U_2}}\end{array} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{llllllllllllllllllll}{{U_1} = \frac{{{C_2}}}{{{C_1} + {C_2}}} \cdot U = \frac{{33}}{{80}}U}\\{{U_2} = \frac{{{C_1}}}{{{C_1} + {C_2}}} \cdot U = \frac{{47}}{{80}}U}\end{array}} \right.} \right.$

Kết hợp (*), ta được: $\left\{ \begin{array}{l}\frac{{33}}{{80}}U \le 35V\\\frac{{47}}{{80}}U \le 25\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{llllllllllllllllllll}{U \le \frac{{2800}}{{33}}{\rm{\;V}} \approx 84{,}8{\rm{\;V}}}\\{U \le \frac{{2000}}{{47}}{\rm{\;V}} \approx 42{,}6{\rm{\;V}}}\end{array}} \right.$

Vậy hiệu điện thế tối đa mà bộ tụ điện này còn hoạt động bình thường là 42,6 V.