Hội vật lí Nghệ An kỳ olympic vật lí năm 2012 Đề thi: vật lí lớp 11

HỘI VẬT LÍ NGHỆ AN KỲ OLYMPIC VẬT LÍ NĂM 2012
Đề thi:
Vật lí lớp 11
Thời gian làm bài: 180 phút (Không kể thời gian giao và nhận đề)
Bài 1
(4 điểm)Trong một cái bình cách nhiệt chứa hỗn hợp nước và nước đá, người ta thả vào một dụng cụ đun nóng bằng điện công suất
P=50W 
. Sau khi cắm điện cho dụng cụ này làm việc, người ta theo dõi nhiệtđộ trong bình một cách liên tục. Ban đầu nhiệt độ trong bình không thay đổi nhưng đến hết phút thứ bathì nhiệt độ trong bình tăng thêm một lượng
∆T 1=20C và đến hết phút thứ tư thì nhiệt độ tiếp tục tăngthêm ∆T 2=50C. Ban đầu có bao nhiêu gam nước và bao nhiêu gam nước đá trong bình? Biết nhiệt nóngchảy riêng của nước đá làλ =340J /g ; nhiệt dung riêng của nước làC=4,2J /(g.K). Bỏ qua nhiệt dung của bình và của dụng cụ làm nóng.
Bài 2
(4,5 điểm)Cho hai quả cầu nhỏ tích điện A và B. Không tính đến tác dụng củatrọng lực.a) Hai quả cầu được đặt trong một điện trường đều có cường độ điệntrườngE 
hướng theo đường nối tâm của chúng như hình 1. Cần tích điệncho các quả cầu như thế nào để chúng nằm cân bằng trong điện trường khikhoảng cách giữa chúng làr 
? Trạng thái cân bằng như vậy là bền haykhông bền? b) Hai quả cầu có khối lượng bằng nhau, bằngm, được tích điện cùngdấu, điện tích mỗi quả bằngq
, được xâu vào và có thể trượt không ma sátdọc theo hai thanh dài song song cách nhau một khoảnga như hình 2. Banđầu quả cầu B nằm yên, quả cầu A được cấp một vận tốc ban đầu để trượt từ rất xa theo hướng đến quảcầu B. Xác định điều kiện của vận tốc ban đầu này để quả cầu A có thể vượt qua được quả cầu B trongquá trình chuyển động. Biết thế năng tương tác giữa hai điện tích điểm cách nhau một khoảngr 
được xácđịnh theo hệ thức:
.2r qk W t =
Bài 3
(3 điểm)a) Cho bộ tụ điện như hình 3. Sau khi khóa K đóng, điện dung của bộ tụ tănghay giảm bao nhiêu lần so với khi khóa K ngắt? b) Một tụ điện phẳng có các bản tụ đặt nằm ngang. Người ta đổ điện môi lỏngcó hằng số điện môiε =2 vào khoảng không gian giữa hai bản tụ đến độ cao bằngmột nửa khoảng cách giữa hai bản tụ. Sau đó các bản tụ được đặt thẳng đứng và cũng đổ điện môi lỏngtrên vào thì cần đổ tới mức nào để diện dung của tụ trong hai trường hợp là như nhau?
Bài 4
(4,5 điểm)Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4, gồm nguồn điện có suất điệnđộngE =12V , điện trở trongr=9Ω;R1=40Ω;R2=60Ω;R3=80Ω;R4=20Ω
Và ampe kế có điện trở không đáng kể. Bỏ qua điện trở các dây nối.a) Ampe kế chỉ bao nhiêu? b) Nếu cắt dây nối trực tiếp giữa hai điểm M và N rồi nối vào đó mộttụ điện có điện dungC=100µ F thì điện tích trên tụ là bao nhiêu?c) Nếu mắc lại mạch điện từ các dụng cụ trên thì cần mắc bốn điện trở ở mạch ngoài như thế nàođể tổng công suất tiêu thụ ở mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất? Tính công suất này.
Bài 5
(1,5 điểm)Trên hình 5 là đồ thị phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệuđiện thế hai đầu một đoạn mạch nối tiếp gồm một điện trở R=100ΩVà một dụng cụZ 
chưa biết. Hãy dựng đồ thị phụ thuộc của cường độdòng điện vào hiệu điện thế hai đầu dụng cụZ 
.
Bài 6
(2,5 điểm)Cho một cục pin, một ampe kế, một cuộn dây dẫn có điện trở suất lớn
ρ đã biết, dây nối có điện trở không đáng kể, một cái bút chì và một tờ giấy kẻ ô vuông tới mm
.Hãy nêu cách làm thí nghiệm để xác định gần đúng suất điện động của pin.
10203040501234560I (mA)U (V )
Hình 5 R1R2R3R4E ,r A Hình 4M N r Hình 1E 
A BA Ba Hình 23C C 3C C Hình 3K