Đề thi Olympic Vật lý 11 năm 2010 - 2011, Sở GD-ĐT Nghệ An

Bài 1 (3 điểm)

Trên hình 1 là đồ thị biểu diễn một quá trình biến đổi đẳng áp của một lượng khí lí tưởng nào đó.

1) Đồ thị này được vẽ trên hệ tọa độ nào? Giải thích. Đoạn đồ thị được vẽ bằng đường nét đứt có ý nghĩa gì? Trên hệ tọa độ này, đường đẳng tích có dạng như thế nào?

2) Em hãy vẽ thêm một đường đẳng áp của lượng khí đó ứng với áp suất lớn hơn áp suất đã cho. Giải thích hình vẽ của em.

Bài 2 (2 điểm)

Thả vào một cái bình đang chứa đầy nước ở nhiệt độ t₀ = 20⁰C một vật bằng nhôm có nhiệt độ t = 100⁰C. Sau khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ nước trong bình là t₁ = 30,3⁰C. Sau đó thí nghiệm được làm lại từ đầu với hai vật nhôm giống như thí nghiệm ban đầu thì nhiệt độ cuối cùng trong bình là t₂ = 42,6⁰C. Hãy tính nhiệt dung riêng của nhôm.Biết rằng các vật nhôm khi thả vào bình thì chìm hoàn toàn và coi rằng chúngchỉ tỏa nhiệt cho nước còn lại trong bình, nhiệt dung riêng của nước là c₀ = 4,2.10³J/(kg.K); khối lượng riêng của nước là ρ₀ = 1000kg/m³; khối lượng riêng của nhôm là ρ = 2700kg/m³. Bỏ qua nhiệt dung của bình và sự mất mát nhiệt.

Bài 3 (4 điểm)

Hai quả cầu nhỏ giống nhau, trọng lượng của mỗi quả là P = 0,1N, được tích điện giống nhau.

1) Một quả cầu được giữ cố định, quả thứ hai di chuyển theo chu vi của một hình vuông có tâm tại vị trí của quả cầu cố định. Lực cực đại và lực cực tiểu mà các quả cầu tương tác với nhau trong quá trình di chuyển hơn kém nhau bao nhiêu lần?

2) Hai quả cầu trên được treo lên một điểm bằng hai sợi dây nhẹ, cách điện có chiều dài là l và 2l như hình 2 thì góc lệch giữa hai sợi dây bằng 60⁰. Xác định độ lớn của lực điện mà hai quả cầu tương tác với nhau khi đó.

Bài 4 (2,5 điểm)

Có ba điện trở R1, R2 và R3 mà khi mắc lần lượt chúng vào cùng một hiệu điện thế thì công suất tỏa nhiệt trên chúng tương ứng là P, P/2 và P/4. Nếu ba điện trở ấy được mắc với nhau thành mạch điện như hình 3 và cũng mắc vào hiệu điện thế ban đầu thì công suất tỏa nhiệt trên mạch này là bao nhiêu?

Bài 5 (6,5 điểm)

Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4. Các điện trở R giống nhau và R = 4Ω, điện trở trong của nguồn điện r = 2Ω.

1) Ban đầu khóa K ngắt (như hình vẽ), biến trở R1 được điều chỉnh cho điện trởcủa nó bằng 4Ω. Nếu đóng khóa K và chờ cho mạch ổn định thì năng lượng của tụ điện C sẽ tăng hay giảm bao nhiêu lần?

2) Khóa K đóng. Để tổng công suất tiêu thụ trên các điện trở R và R1 đạt cực đại thì điện trở của biến trở R1 cần phải bằng bao nhiêu?

3) Khóa K đóng, giả sử suất điện động của nguồn điện là E = 12V, hãy vẽ đồ thị phụ thuộc của hiệu điện thế giữa hai điểm A và B vào cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện khi điều chỉnh biến trở R1.

4) Khóa K đóng. Giả sử suất điện động E của nguồn và biến trở R1 có trị số lớn tùy ý, tụ điện C là một tụ phẳng mà khoảng không gian giữa hai bản tụ có nhồi đầy một chất có điện trở suất ρ phụ thuộc vào cường độ điện trường E mà chất này đặt
trong đó theo quy luật: ρ = ρ_o + αE². Trong đó ρ_o = 10⁷Ωm; α = 10^-3Ωm³/V². Diện tích mỗi bản tụ là S = 1m².

a) Khi có dòng điện chạy qua tụ, hãy tìm giá trị lớn nhất I_max mà dòng điện này có thể đạt được.

b) Nếu khoảng cách giữa hai bản tụ là d = 1cm, hãy xác định công suất tỏa nhiệt cực đại có thể được giải phóng trong tụ khi điểu chỉnh biến trở R1.

Bài 6 (2 điểm)

Cho một cuộn dây đồng có đường kính trong khoảng từ 0,1mm đến 0,2mm; một cái thước thẳng có độ chia nhỏ nhất là 1mm; một vôn kế; một ampe kế; một biến trở; nguồn điện và dây nối. Em hãy nêu một phương án làm thí nghiệm để có thể xác định điện trở suất của đồng.