Giai đoạn cuối cùng của Olympic Vật lý LV toàn Nga dành cho học sinh vật lý

53

OLI M P I A DY

Hình 4

Ghi chú. Nhiệt lượng tỏa ra và nhiệt dung của chảo không đáng kể, nhiệt dung riêng của nước c 4200 J kg q C.

A. Evseev

Hình 3

gạch thứ hai và thứ ba tương ứng. Thông tin cũng được lưu giữ rằng viên gạch thứ ba mạnh gấp đôi viên gạch thứ nhất và trong toàn bộ thời gian đun nóng, nước nhận được nhiệt lượng 1100 kJ. 1) Xác định nhiệt độ nước cuối cùng. 2) Tìm khối lượng của nước. 3) Viên gạch thứ hai có thể có sức mạnh gì? 4) Mất bao lâu để làm nóng chảo trên bếp thứ hai?

Bài toán 4. 8 điện trở Trong mạch điện như hình 4, điện trở của các điện trở là $R_{1} R_{2} R_{3} R_{4} R$ và $R_{5} R_{6} R_{7} R_{8} 2R$. Xác định điện trở giữa hai cực A và B khi phím K đóng và phím K mở. Xác định dòng điện qua phím đóng khi nối nguồn lý tưởng có điện áp U vào hai đầu A và B. V. Slobodyanin

Ấn phẩm được biên soạn bởi V. Slobodyanin

Giai đoạn cuối cùng của Olympic Vật lý LV toàn Nga dành cho học sinh vật lý

Năm nay, chặng cuối cùng của Olympic Vật lý toàn Nga dành cho học sinh đã được tổ chức tại thành phố Tyumen. Cả những người đứng đầu giai đoạn khu vực của năm hiện tại (250 người) và những người được cho là sẽ tham gia chặng cuối cùng của năm ngoái (140 người) đều đã đến Olympic. Dưới đây là các điều kiện của vòng thi lý thuyết bài toán và danh sách những người tham gia đã nhận được bằng cấp với tư cách là người chiến thắng Olympic.

Chuyến tham quan lý thuyết

Bồi thẩm đoàn đang làm việc

Lớp 9 Bài toán 1. Chiếc bè nhỏ Một chiếc bè tròn nhỏ được đẩy từ bờ sông thẳng, tạo cho nó một vận tốc theo phương vuông góc với bờ có độ lớn bằng vận tốc dòng nước

55

OLI M P I A DY

Điện trở lớn hơn nhiều so với điện trở của ampe kế. M. Zamyatnin

Lớp 10 Bài toán 1. Dải leo Sử dụng công nghệ đặc biệt để xử lý vật liệu polymer, có thể đạt được tính dị hướng về các đặc tính trên bề mặt của chúng. Ví dụ, chuyển động của dải polyetylen dọc theo mặt bàn nằm ngang theo hướng AB được đặc trưng bởi hệ số ma sát $P_{1}$ và chuyển động theo hướng BA được đặc trưng bởi hệ số ma sát $P_{2} P_{1}$ (Hình 5). Nếu bạn vạch trần ai đó đang nằm trên bàn

Hình 5

chiều dài dải l làm nóng và làm mát theo chu kỳ, sau đó bạn có thể thấy dải này di chuyển dọc theo bề mặt của bàn. 1) Dải sẽ di chuyển theo hướng nào (AB hoặc BA) với số chu kỳ lớn? 2) Dải sẽ di chuyển bao xa trong N chu kỳ làm nóng-làm mát nếu chênh lệch giữa nhiệt độ tối đa và tối thiểu trong chu kỳ là ’ T? Viết Đáp số dưới dạng công thức. 3) Tính khoảng cách một dải có chiều dài l 20 cm sẽ di chuyển trong N 100 chu kỳ làm nóng-làm mát khi nhiệt độ của nó thay đổi một lượng ’ T 80 q C. Giá trị hệ số ma sát: $P_{1} 0,15, P_{2} 0,05.$ Xét rằng khi nhiệt độ của polyetylen thay đổi một lượng ’ T thì chiều dài của nó thay đổi một lượng ’ l D l ’ T, trong đó l là chiều dài của dải ở nhiệt độ phòng, D 2 $10^{4} q C^{1}$ – hệ số giãn nở nhiệt của polyetylen. Dải có độ dày không đổi, không bị uốn cong và được ép đều lên bàn bằng toàn bộ bề mặt của nó. Quá trình sưởi ấm và làm mát xảy ra chậm. A. Apollonsky

Bài toán 2. Pin gas Ở đầu vào của một ống thẳng nhẵn có tiết diện không đổi S, trục của ống nằm ngang

ta, một chất khí đa nguyên tử lý tưởng chuyển động với tốc độ $v_{1}$. Áp suất khí ở đầu vào ống $p_{1}$, mật độ $U_{1}$. Áp suất khí ở đầu ra của đường ống $p_{2} p_{1}$’ p. Xác định: 1) mật độ $U_{2}$ và tốc độ $v_{2}$ của khí ở đầu ra của đường ống; 2) tỷ lệ nhiệt độ khí $T_{2} T_{1}$ tương ứng ở đầu ra và đầu vào; 3) Nhiệt năng N do đường ống thải ra môi trường. Giả sử rằng ở bất kỳ đoạn ống nào, mật độ và áp suất của khí không đổi và không phụ thuộc vào thời gian. Ma sát nhớt có thể bỏ qua. A.Uymin

Bài toán 3. Ôm kế được đo bằng gì? Theo một trong các mô hình ohmmeter, nó bao gồm một nguồn điện áp không đổi lý tưởng E (có điện trở trong bằng 0) và một điện trở có điện trở r và một ampe kế lý tưởng được mắc nối tiếp với nó (Hình 6). Khi kết nối điện trở được kiểm tra với đầu A và B, ampe kế tích hợp hiển thị

Hình 6

Hình 7

cường độ dòng điện, sau đó được chuyển đổi thành giá trị của điện trở đo được và hiển thị trên chỉ báo ohmmeter. Nếu bạn kết nối một diode với các cực của một ôm kế như vậy, đặc tính dòng điện-điện áp của nó được thể hiện trong Hình 7, thì nó sẽ hiển thị điện trở $R_{д} 6$ kOhm. Nếu bạn thêm một điện trở có điện trở R 20 kOhm nối tiếp vào diode này và đo điện trở của cặp kết quả bằng một ohm kế, nó sẽ hiển thị $R_{1} 30$ kOhm. Nếu, thay vì điện trở và đi-ốt, bạn kết nối một cục pin lý tưởng có điện áp $U_{б} 3$ V với ôm kế (không xác định được cực tính của kết nối!), thì nó sẽ hiển thị điện trở âm $R_{б} 7,5$ kOhm $( R_{б} 0 ).$ Sử dụng những dữ liệu này, hãy xác định: 1) giá trị điện áp E của nguồn bên trong của ôm kế;

57

OLI M P I A DY

Các cổ phiếu tạo ra nhiệt với công suất N 5 kW. Để điều chỉnh nhiệt độ, không khí được thổi vào lò phản ứng thông qua các ống có lỗ nhỏ đặt ở đáy lò phản ứng (Hình 10). Dove-Hình. 10 Áp suất của không khí cung cấp cho lò phản ứng có thể được coi là bằng khí quyển $p_{0} 10^{5}$ Pa, nhiệt độ – bằng nhiệt độ phòng $T_{0} 22 q C$. Xác định lưu lượng thể tích q cần thiết để duy trì nhiệt độ $T T_{к}$ trong lò phản ứng, trong đó $T_{к} 100 q C$ là điểm sôi của dung dịch nước ở áp suất khí quyển. Đếm $T_{к} T$ ≪ $T_{к}$. Xác định trị số q của T 95 q C. Nhiệt mol bay hơi ở nhiệt độ T của nước được biết: O 40 kJ mol. Áp suất của hơi nước bão hòa gần $T_{к}$ thay đổi gần như tuyến tính với hệ số D là 3,5 kPa q C. Áp suất của hơi bão hòa phía trên dung dịch hoàn toàn tương ứng với áp suất của hơi nước bão hòa. Nhiệt lượng dùng để làm nóng không khí có thể bỏ qua. Độ giảm áp suất qua ống thoát khí từ lò phản ứng là không đáng kể. Khi không có nguồn cung cấp không khí cho lò phản ứng thì không có sự trao đổi nhiệt với môi trường. I. Yudin

(điểm O) tạo một góc D 60 q so với cạnh hình vuông, đặt một vòng đệm điện môi nhỏ nhẵn có khối lượng m mang điện tích q 0. Vòng đệm được thả ra không có tốc độ ban đầu. Xác định độ lớn và hướng gia tốc của quả bóng ngay sau khi nó được thả ra. Sau bao lâu quả bóng sẽ ở cách tâm đĩa một khoảng cách nhỏ nhất? Không có trọng lực, tấm được cố định. A.Uymin

Bài toán 3. Tấm có vòng đệm 1) Một thanh điện môi mỏng được tích điện đều với mật độ điện tích tuyến tính O. Điểm A nằm cách thanh một khoảng h và cách đều hai đầu của nó (Hình 11). Từ điểm A nhìn thấy thanh một góc 2M. Xác định cường độ điện trường tại điểm A. 2) Chất điện môi mỏng - Hình. Một tấm vuông 11 cạnh có chiều dài L được tích điện đều với mật độ bề mặt V! 0 (Hình 12). Đến điểm A, bị dịch chuyển trong mặt phẳng của tấm một khoảng nhỏ r ≪ L so với tâm của nó. Hình 12

2. Độ tự cảm của vòng $L_{2}$ có bán kính R khi đặt bên trong một vòng siêu dẫn có kích thước hình học gấp đôi sẽ là bao nhiêu? Mặt phẳng và tâm của các vòng trong trường hợp thứ hai cũng trùng nhau. A. Apollonsky

Bài toán 4. Quay một vòng Độ tự cảm của một vòng dây bán kính R làm bằng dây mỏng bằng L. 1) Tìm độ tự cảm của vòng dây biết mọi kích thước hình học lớn hơn 2 lần. Nếu một vòng siêu dẫn có một nửa kích thước hình học được đặt trong mặt phẳng của vòng có bán kính R sao cho mặt phẳng của các vòng và tâm của chúng trùng nhau (Hình 13), thì độ tự cảm của vòng có bán kính R sẽ bằng $L_{1}$.

Hình 13

Bài toán 5. Lớp trong suốt Một quả bóng có bán kính 2R được làm bằng vật liệu trong suốt về mặt quang học có khoang hình cầu có bán kính R (Hình 14). Tâm của quả bóng và khoang trùng nhau. Có không khí bên trong khoang. Một tia sáng từ không khí bên ngoài rơi xuống bề mặt quả bóng. Ở những giá trị nào của góc tới của chùm tia trên bề mặt Hình 14