Ответ: 10 см < l2<30 см.
Задача 2. Грузы и блоки. На гладкой горизонтальной поверхности покоится уголок массы М, который с помощью легкой нити и двух блоков соединен со стенкой и бруском массы m (рис.2). Брусок касается внутренней поверхности уголка. Нити, перекинутые через блок, прикрепленный к стене, натянуты горизонтально. Вначале систему удерживают в состоянии покоя, а затем отпускают. Найдите ускорение а уголка. Блоки легкие. Трение в системе отсутствует.
Система оценивания задачи: (если при записи кинетической энергии груза не учтено, что он имеет горизонтальную составляющую скорости v, то за решение задачи ставить не выше 5 баллов)
Отмечено, что смещение уголка на l соответствует смещению груза на 2 l | 3 балла |
Записан закон сохранения энергии или эквивалентная система уравнений Ньютона | 3 балла |
Указана кинематическая связь величин а, l, v | 1 балл |
Решена система и найдено ускорение а | 2 балла |
Указания к решению: рассмотрите систему отсчета, связанную с неподвижной поверхностью и с уголком. Используйте закон сохранения энергии.
Ответ: 
.
Задача 3. Потерянные оси. Говорят, что в архиве лорда Кельвина нашли рукопись, на которой был изображен процесс 1®2®3, совершенный над одним молем азота (рис.). От времени чернила выцвели, и стало невозможно разглядеть, где находятся оси давления р и объема V. Однако из текста следовало, что состояние 1 и 3 лежат на одной изохоре, а также то, что в процессах 1®2 и 2®3 объем газа изменился на ΔV. Кроме того, было сказано, что количество теплоты, подведенной в процессе 1®2®3 к N2, равно нулю. Определите, на каком расстоянии (в единицах объема) от оси давления р находится изохора, проходящая через точки 1 и 3.
Система оценивания задачи:
Записано выражение для изменения внутренней энергии | 3 балла |
Записано выражение для работы, совершенной над газом | 3 балла |
Записан первый закон термодинамики | 1 балл |
Найдено расстояние от оси давления р до изохоры 1®3 | 3 балла |
Указания к решению: внутренняя энергия газа является функцией состояния, воспользуйтесь первым законом термодинамики и геометрическим смыслом работы. Расстояние от оси давления до изохоры есть отношение объемов.
Ответ: V1 =1/5 ∆V.
Задача 4. Переменный резистор. В электрической цепи (рис.4) ЭДС батареек равны 3Ε и 2Е, а сопротивления резисторов составляют R1=R0, R2=2R0, R3=3R0. На сколько процентов изменится сила тока, проходящая через амперметр, если сопротивление переменного резистора R0 увеличить на 5%?
Система оценивания задачи:
Найдена разность потенциалов (φА-φВ) | 6 баллов |
Указано, что(φА-φВ)=2Е | 3 балла |
Сделан вывод, что ток не зависит от сопротивления резистора Rх | 1 балл |
Указания к решению: мысленно отсоедините часть цепи, содержащую батарейку с ЭДС 2Е и воспользуйтесь законом Ома для оставшегося контура. Найдите разность потенциалов между точками А и В. Учтите, что ЭДС 2Е в точности равна разности потенциалов.
Ответ: (φА-φВ)- 2Е=0= I2Rх; изменение сопротивления резистора не повлияет на силу тока, проходящего через амперметр.
Задача 5. Диод в колебательном контуре. Электрическая цепь состоит из идеального источника тока с ЭДС Е, двух конденсаторов емкостью С и 2С, катушки индуктивности L, сопротивлений R и r, идеального диода D и двух ключей К1, К2 (рис.5). В начальный момент времени конденсаторы не заряжены, а ключи разомкнуты. Сначала замыкают ключ К1. Найдите:
Напряжение U2С, установившееся на конденсаторе 2С; Работу А, совершенную источником тока. После того, как конденсаторы зарядятся, ключ К1 размыкают, а ключ К2 замыкают. Затухание в получившемся RLC-контуре мало, то есть теплота, которая выделяется на резисторе R за полпериода колебаний, намного меньше начальной энергии, запасенной в конденсаторе емкостью 2С.
Найдите зависимость силы тока I=i(t) от времени. Постройте соответствующий график. Определите количество теплоты QR, которая выделится на резисторе. Вычислите установившееся напряжение UD на диоде.Система оценивания задачи:
Найдено выражение для напряжения на конденсаторе 2С | 2 балла |
Найдено выражение для работы батареи | 2 балла |
Найдено амплитудное значение Iа силы тока | 1 балл |
Найдена зависимость силы тока в цепи от времени | 1 балл |
Построен график зависимости силы тока от времени | 1 балл |
Найдено выражение для количества теплоты QR | 2 балла |
Найдено конечное напряжение UD на диоде | 1 балл |
Указания к решению: по истечении большого промежутка времени конденсаторы заряжаются, и ток в цепи прекращается. Воспользуйтесь вторым правилом Кирхгофа и законом сохранения заряда. После размыкания К1 замыкания К2 в цепи будут происходить свободные затухающие колебания. С учетом условия задачи за первый полупериод колебания гармонические, затухания малы. Воспользуйтесь законом сохранения энергии. После одного полупериода, когда сила тока в цепи обратится в ноль, напряжение на диоде станет отрицательным и диод закроется, поэтому ток в цепи прекратится. В установившемся режиме падение напряжения на диоде будет равно напряжению на конденсаторе, но с противоположным знаком.
Ответ: UD=- U2С(уст)≈-⅓Е
Экспериментальный тур
Задача 1. Скатывание теннисного шарика. В данной задаче вам предстоит изучить скатывание теннисного шарика с наклонного уголка. Известно, что время скатывания теннисного шарика с вершины наклонного уголка (рис.1) определяется формулой: t=A (sina)n/2, где А – постоянная установки, n
{-2,-1,0,1,2}. Определите значения величин А и n. Для этого соберите установку из бруска, положенного на стол, и опирающегося на него уголка.
sina | t1, с | t2, с | t3, с | t4, с | t5, с | t6, с | T7, с | tсреднее, с |
0,1 | ||||||||
0,2 | ||||||||
0,3 | ||||||||
0,4 | ||||||||
0,5 |
Измерьте время скатывания шарика с вершины желоба для каждого значения sina несколько раз (не меньше 7). Данные занесите в таблицу Усредните результат. Данные занесите в таблицу. Подберите такое n, чтобы зависимость tсреднее от (sina)n/2 была наиболее близка к линейной. Постройте график этой зависимости на миллиметровой бумаге. Определите из графика значение постоянной А. Для каждой серии опытов с соответствующим sina вычислите ускорение а шарика. Постройте график зависимости ускорения от угла в таких координатах, в которых эта зависимость линейна. Оборудование: уголок, теннисный шарик, секундомер, линейка, брусок, два листа миллиметровой бумаги.
Задача 2. Сопротивление графита. Используя предложенное вам оборудование, определите удельное сопротивление графита (грифеля карандаша).
Оборудование: грифель от карандаша, вольтметр, резистор с известным сопротивлением 10 Ом (точное значение указано на установке), батарейка АА, соединительные провода, миллиметровая бумага, двусторонний скотч (выдается по требованию).
Задача 1. Скатывание теннисного шарика. (см. задачу 1 для 9 класса)
Задача 2. Плотность подсолнечного масла. В данном эксперименте вам предстоит измерить плотность подсолнечного масла. Для этого отметьте на пробирке уровень А, выше которого площадь поперечного сечения пробирки остается постоянной. Примем точку А за начало отсчета. Налейте в пробирку немного воды и поместите ее в сосуд с водой (рис.4). Воды в пробирке должно быть столько, чтобы она плавала вертикально. Пусть уровень жидкости внутри пробирки, отсчитываемой от точки А вверх, равен l1, а уровень воды в сосуде, отсчитываемый от той же точки А – l2 .
Постепенно наливая в пробирку воду, снимите зависимость l2 от l1. Постройте на миллиметровой бумаге график данной зависимости. Вылейте из пробирки воду и проведите аналогичные действия для подсолнечного масла. Выведите аналитически зависимость l2 от l1 для произвольной жидкости плотностью ρ в пробирке. Используя экспериментальные данные, вычислите плотность ρм подсолнечного масла. Оцените погрешность полученного вами результата. Примечание. Плотность воды ρ0=1000 кг/м3. Плотность подсолнечного масла находится в пределах 850 – 950 кг/м3.
Оборудование. Пробирка с наклеенной на внешнюю поверхность миллиметровой бумагой, емкость для жидкости, вода, подсолнечное масло, миллиметровая бумага для построения графиков.
Задача 1. Плотность подсолнечного масла (см. задачу 2 для 10 класса).
Задача 2. Удельное сопротивление раствора питьевой соды. Чистая вода слабо проводит электрический ток. Однако вода хорошо растворяет многие вещества, поэтому в неочищенной воде практически всегда присутствуют примеси, которые распадаются на ионы и увеличивают удельную проводимость раствора. Вам необходимо изучить зависимость удельного сопротивления раствора ρ от массы растворенной соды.
Придумайте схему установки, с помощью которой можно определить ρ. Измерьте зависимость силы тока в цепи от массы растворенной соды. Результаты занесите в таблицу. Следует измерить не менее восьми точек. Постройте график зависимости І(m). Для каждого значения m определите удельное сопротивление ρ раствора соды. Постройте график зависимости ρ(m). Вам дан образец смеси соды и неизвестного непроводящего вещества. С помощью полученных данных определите массу соды в данном образце и удельное сопротивление раствора для данной массы.Оборудование. Посуда для приготовления раствора, 10 навесков соды известной массы, образец со смесью соды неизвестной массы и непроводящего вещества, трубочка для коктейля, 2 медных провода, батарейка, амперметр, линейка.
Особенности проведения
регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников по физике в учебном году в Мурманской области
Региональная (областная) олимпиада школьников по физике проводилась 13–14 января 2011 года. В олимпиаде приняли участие обучающиеся из 5 городов и районов Мурманской области (таблица 1):
Таблица 1. Распределение участников олимпиады по муниципальным образованиям Мурманской области
№№ | Город (район) | Кол-во участников | 9 | 10 | 11 |
1 | Мурманск | 7 | 1 | 2 | 4 |
2 | Апатиты | 1 | 1 | ||
3 | Полярные Зори | 1 | 1 | ||
4 | Североморск | 6 | 2 | 1 | 3 |
5 | Печенгский район | 1 | 1 | ||
ИТОГО | 16 | 3 | 3 | 10 |
Региональный этап Олимпиады по физике проводился в два тура: теоретический и экспериментальный. Федеральные задания подразделялись по следующим возрастным параллелям: 9, 10, 11 классы.
Теоретический тур для каждой возрастной группы был представлен 5 задачами из различных разделов физики. Длительность тура составила 5 астрономических часов. Максимальная оценка за каждую задачу достигала 10 баллов, в целом за теоретический тур – 50 баллов.
Экспериментальный тур содержал две экспериментальные задачи, на решение каждой из которых отводилось фиксированное время 2 часа 20 минут. Во всех задачах предполагалась графическая обработка полученных экспериментальных данных – построение графиков зависимостей. Максимальная оценка за каждую задачу составляла 15 баллов, в целом за экспериментальный тур – 30 баллов. Максимальная оценка за оба тура олимпиады определялась 80 баллами.
Итоги выполнения заданий теоретического и практического туров обучающимися 9 класса представлены в таблице 2:
Таблица 2. Итоги выполнения заданий Олимпиады по физике обучающимися 9 класса
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
