Задание Олимпиады

Задания Олимпиады

физико-математического факультета МГОУ
по физике

Уважаемые участники Олимпиады! Ниже представлены задания для учащихся 9, 10, 11 классов. Для каждого класса предлагается пять заданий. Вы можете сделать любые из них. Первые задания для каждой группы – экспериментальные, вторые – на моделирование объектов физики, третьи – на измерение физических величин, четвертые и пятые задания – исследовательские. Надеемся, что задания вызовут у Вас интерес к творческой деятельности, и Вы захотите участвовать и в следующих наших проектах.

9 класс

1. Предложите экспериментальный метод нахождения центра тяжести плоского тела (куска картона, фанеры) неправильной формы. Проверьте результат экспериментально.

2. Мензурку сначала заполнили горохом, а сверху пшеном такого же объема (рис. а). Предположите, что горошины и крупинки пшена – модели молекул двух разных веществ. Когда пшено и горох перемешали, встряхивая мензурку, объем смеси оказался меньше суммы их начальных объемов (рис. б). Объясните, какое основное положение молекулярно-кинетической теории моделируется данным опытом.

3. На рисунке изображена шкала вольтметра. Инструментальная погрешность прибора составляет 0, 16 В.

1) Каков предел измерения шкалы прибора?

2) Чему равна цена деления шкалы прибора?

3) Найдите максимальную абсолютную погрешность измерения напряжения.

4) Запишите значение измеренного напряжения с учётом максимальной абсолютной погрешности измерения.

5) Определите относительную погрешность измерения напряжения.

4. Тело массой 1 кг свободно падает из состояния покоя вертикально вниз с некоторой высоты относительно поверхности Земли. В момент падения на Землю его кинетическая энергия равна 0, 98 Дж. С какой высоты падает тело.

5. Высота Солнца такова, что его лучи составляют с горизонтом угол =300 (см. рисунок). Под каким углом к плоскости горизонта нужно расположить плоское зеркало, чтобы отраженный от него солнечный луч располагался горизонтально?

10 класс

1. Предложите экспериментальный метод установления зависимости при малых углах отклонения (не превышающих 100) квадрата периода колебаний математического маятника от его длины. Сформулируйте гипотезу исследования.

2. На рисунке изображена модель Солнечной системы по Копернику. Укажите, какие свойства Солнечной системы отражает модель, а какие не учитываются в ней.

3. На рисунках а, б изображены шкалы двух амперметров. Инструментальные погрешности приборов одинаковы и равны 0,12 А.

а б

1) Найдите максимальную абсолютную погрешность измерения силы тока первым амперметром (а)

2) Запишите значение измеренной силы тока первым амперметром с учётом максимальной абсолютной погрешности измерения.

3) Определите относительную погрешность измерения силы тока первым амперметром.

4) Найдите максимальную абсолютную погрешность измерения силы тока вторым амперметром (б)

5) Запишите значение измеренной силы тока вторым амперметром с учётом максимальной абсолютной погрешности измерения.

6) Определите относительную погрешность измерения силы тока вторым амперметром.

7) Сравните качество измерения первым и вторым амперметрами. В каком случае качество измерения силы тока выше?

4. На рисунке приведена иллюстрация из книги Галилея. Галилей писал: «… На тонкой нити АВ подвешен свинцовый шарик… Если мы отведем теперь нить АВ вместе с шариком в положение АС и отпустим шарик, то мы тотчас же увидим, что он, падая, опишет дугу СВD, быстро пройдет за точку В и, следуя по дуге ВD, поднимется почти до уровня линии СD, не достигнув ее на весьма малое расстояние, поскольку дойти до этой линии вплотную ему мешает сопротивление воздуха и нити».

Далее Галилей анализирует случаи, когда шарик будет двигаться вдоль стены, в которую вбивают гвоздь в точке Е. В этом случае, при отпускании шарика из точки С, нить АС огибает вбитый в стену гвоздь и шарик поднимается вверх по другой траектории.

Докажите, что шарик в каждом случае будет достигать горизонтального уровня СD, если силой трения пренебречь.

5. Вычислите энергию связи атомного ядра изотопа лития , если масса изотопа лития равна 6,015125 а. е.м., масса электрона составляет 0,00055 а. е.м.

11 класс

1. Изучите устройство плоского зеркала. Из каких основных трёх частей состоит зеркало? Какое свойство света (электромагнитных волн) используется в плоском зеркале?

2. На рисунке изображена механическая модель, поясняющая зависимость давления идеального газа от концентрации молекул газа и их средней кинетической энергии. На одной чашке весов установлен экран - 1. Рядом с ним закреплен в штативе желоб - 2, над ним – стеклянная воронка со свинцовой дробью - 3 (моделями молекул). Какие , 2, 3, обнаруживают: давление газа на стенку; изменяют скорость движения молекул; концентрацию газа?

3. На рисунках а, б изображены шкалы вольтметров. Инструментальные погрешности приборов равны соответственно 7,2 В и 11,2 В

а б

1) Найдите максимальную абсолютную погрешность измерения напряжения первого вольтметра (а)

2) Запишите значение измеренного напряжения первым вольтметром с учётом максимальной абсолютной погрешности измерения.

3) Определите относительную погрешность измерения напряжения первым вольтметром.

4) Найдите максимальную абсолютную погрешность измерения напряжения второго вольтметра (б)

5) Запишите значение измеренного напряжения вторым вольтметром с учётом максимальной абсолютной погрешности измерения.

6) Определите относительную погрешность измерения напряжения вторым вольтметром.

7) Сравните качество измерения первым и вторым вольтметрами. В каком случае качество измерения напряжения выше?

4. На рисунке приведена иллюстрация задачи, решённой Галилеем. Два одинаковых тела движутся из точки А в точки В и D, находящиеся на окружности радиусом R. Одно из них свободно падает, другое движется по наклонной плоскости. Доказать, что оба тела одновременно достигают окружности, если силой трения пренебречь.

5. Альфа-частица ( q=2e), пройдя из состояния покоя ускоряющую разность потенциалов, влетает перпендикулярно вектору индукции однородного магнитного поля. Радиус окружности, по которой начинает двигаться α- частица, равен 3,2 см. Индукция магнитного поля составляет 0, 2 Тл. Определите ускоряющую разность потенциалов, которую прошла α- частица, прежде чем влетела в магнитное поле.