3 etap 2004 problems, Zadania z olimpiad fizycznych, Białoruskie olimpiady fizyczne

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Минская городская олимпиада
по физике
2004 год
9 класс
Задание 1. «Паутина»
Из проволоки спаяна «паучья» сеть. Радиальные нити,
которой изготовлены из проволоки диаметром
мм
1
= из материала с удельным электрическим
сопротивлением
d
0
20
−6
ρ
=
1
2
⋅
10
Ом
⋅
м
, кольцевые нити
1
сделаны из проволоки диаметром
d
2
=
1
2
мм
из материала
−8
с удельным сопротивлением
ρ
=
1
⋅
10
Ом
⋅
м
.
2
Радиальные нити проведены через каждые °
30 , кольцевые
через
1= . В точках пересечения нитей имеются
электрические контакты, сопротивлением которых можно
пренебречь.
«Паутину» подключают к электрической цепи, показанной
на рисунке. Напряжение источника постоянно и равно
В
а
см
U
4= . Определите показания амперметров при разомкнутом и замкнутом ключе
К.
Сопротивлением амперметров и соединительных проводов можно пренебречь.
Задание 2. «Аквариум»
Аквариум представляет собой призму, в основании которой лежит
равнобедренная трапеция. Аквариум расположен на гладкой
горизонтальной поверхности. Размеры аквариума указаны на рисунке.
Масса пустого аквариума равна
m
. Аквариум полностью заполнили водой,
плотность которой равна ρ. В некоторый
момент времени мгновенно и одновременно
полностью разрушаются (может из-за теракта,
может из-за землетрясения) две стенки
аквариума, опирающиеся на основания
трапеции. Найдите ускорение аквариума сразу
после разрушения стенок.
Задание 3. «Допотопные весы»
На края доски длиной
l
положили, как показано на
рис. 1, два кирпича одинаковой формы и размеров, но
изготовленные из материалов различной плотности.
Каждый кирпич имеет форму прямоугольного
параллелепипеда, размеры которого
a
× . Доску
удалось уравновесить на упоре, расположенном на
расстоянии
x
от левого края доски.
Затем кирпичи развернули и расположили на доске,
как показано на рис.2. Где нужно расположить упор,
чтобы доска находилась в равновесии при таком
расположении кирпичей?
b
c
Задание 4. «Сочини закон Ома!»
1. Частица движется по прямой. В течение промежутка времени τ она
движется с
постоянным ускорением
а
, после чего в результате столкновения полностью
останавливается. Затем она снова начинается двигаться с тем же ускорением в течение
такого же промежутка времени τ, останавливается… и так далее. Постройте примерные
графики зависимостей скорости и координаты частицы от времени. Найдите среднюю
скорость движения частицы за промежуток времени значительно превышающий τ.
2. Частица движется по прямой с постоянным ускорением
а
, пройдя путь
l
, в результате
столкновения полностью останавливается. Затем она снова начинается двигаться с тем же
ускорением и опять проходит путь
l
, останавливается… и так далее. Найдите среднюю
скорость движения частицы на расстоянии, значительно превышающем
l
.
При изучении физических явлений, особенно плохо знакомых, полезно построить
правдоподобную, пусть и примитивную модель. Сейчас вам предстоит в рамках модели
подобного типа объяснить закон Ома.
Носителями электрического тока в металлах являются электроны (элементарные
частицы, масса которых равна
m
, а электрический заряд
e
). Концентрация электронов
(число электронов в единице объема) зависит от рода металла. Пусть в нашем случае она
известна и равна
n
. Внутри проводника в течение некоторого промежутка времени
τ(которое считайте постоянным и известным) электрон движется свободно под
действием сил электрического поля, а затем сталкивается
с ионом кристаллической решетки и полностью теряет
свою скорость. Рассмотрим цилиндрический проводник
длиной
L
и площадью поперечного сечения
S
, к концам
которого приложено постоянное электрическое
напряжение
U
.
3. Чему равна электрическая сила, действующая на
отдельный электрон?
4. Чему равна средняя скорость направленного движения электронов?
5. Покажите, что в рамках данной модели выполняется закон Ома для участка цепи.
6. Найдите силу тока в цепи.
7. Выразите удельное электрическое сопротивление металла через его характеристик
(концентрацию электронов
n
, время свободного движения электронов τ) и
характеристики электрона.
Минская городская олимпиада
по физике
2004 год
10 класс
Задание 1
. «
Повторим физику»
Данное задание представляет собой 5 не связанных между собой задач.
§1 Кинематика.
Автомобиль движется по хорошей дороге с постоянной скоростью. На его пути
встречаются два соприкасающихся участка
одинаковой длины
l
худшего качества. На первом
участке скорость автомобиля уменьшается в η раз,
а на втором в η раз, по сравнению с «хорошей»
дорогой. Автомобиль въехал на участок «плохой
дороги в момент времени
t
, а покинул его в
момент времени
t
. Чему равна скорость автомобиля на «хорошей» дороге? Постройте
примерный график зависимости
t
(
x
)
- момента времени, в который автомобиль находился
в точке с координатой
x
.
∆
x
Напоминание.
Скорость точки связана с изменением координаты уравнением
v
=
.
∆
t
§2 Динамика.
Шайба массы
m
движется по гладкой горизонтальной поверхности. На пути шайбы
встречаются два соприкасающихся участка
одинаковой длины
l
шероховатой поверхности. На
первом участке коэффициент трения шайбы о
поверхность равен µ, на втором - µ . Чему была
равна кинетическая энергия шайбы до въезда на
шероховатые участки, если после их преодоления она
стала равной
E
? Постройте примерный график зависимости кинетической энергии шайбы
от координаты
x
.
Напоминание.
Действующая сила связана с изменением кинетической энергии уравнением
∆
E
F
=
−
.
∆
x
§3 Термодинамика.
Плоскопараллельная составная пластина состоит из двух плотно прижатых друг к другу
пластин одинаковой толщины
l
. Теплопроводность
первой пластины равна γ , второй - γ . Температура
левой стороны составной пластины постоянна и равна
t
,
температура правой стороны -
t
. Чему равна плотность
потока теплоты через пластины? Постройте примерный
 график зависимости температуры пластины от координаты
x
.
Напоминание.
Плотность потока теплоты q - количество теплоты, которое
перетекает через площадку единичной площади в единицу времени, рассчитывается по
∆
t
°
закону Фурье
q
= γ
, где
γ
- коэффициент теплопроводности вещества.
∆
x
§4 Электростатика.
Плоскопараллельная составная пластина состоит из
двух плотно прижатых друг к другу непроводящих
пластин одинаковой толщины
l
. Диэлектрическая
проницаемость первой пластины равна ε, второй - ε .
Потенциал левой стороны составной пластины равен
ϕ, потенциал правой стороны - ϕ . Чему равны
напряженности полей в каждой части пластины? Постройте примерный график
зависимости потенциала электрического поля внутри пластины от координаты
x
.
Электрические поля внутри каждой части однородны и направлены перпендикулярно
плоскости пластин.
Напоминание.
Напряженность электрического поля связана с разностью потенциалов
∆
ϕ
.
уравнением
E
=
−
∆
x
§5 Постоянный электрический ток.
Плоскопараллельная составная пластина состоит из
двух плотно прижатых друг к другу слабо
проводящих пластин одинаковой толщины
l
.
Удельное электрическое сопротивление первой
пластины равно ρ, второй - ρ . Потенциал левой
стороны составной пластины равен ϕ, потенциал
правой стороны - ϕ . Чему равна плотность электрического тока через пластину? Чему
равна поверхностная плотность заряда на границе раздела пластин? Постройте примерный
график зависимости потенциала электрического поля внутри пластины от координаты
x
.
Электрические поля внутри каждой части однородны и направлены перпендикулярно
плоскости пластин.
Напоминание.
Плотность электрического тока (сила тока, протекающего через
площадку единичной площади) поля связана с разностью потенциалов уравнением
1
∆
ϕ
j
=
−
.
ρ
∆
x
Примечание.
Остальные разделы физики повторим на следующей олимпиаде.
Задание 2.
«Удвоение и падение»
На конце длинной легкой спицы укреплен
небольшой массивный шарик (масса шарика
значительно больше массы спицы, радиус
шарика значительно меньше длины спицы).
Спицу с шариком устанавливают на
горизонтальную поверхность под небольшим
углом α к вертикали и отпускают. В
процессе движения нижний конец спицы
остается неподвижным, шарик ударяется о
поверхность через время
t
. В середине спицы
закрепляют еще один такой же шарик, спицу располагают под тем же углом к вертикали и
отпускают. Чему будет равно время падения в этом случае?
  [ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • styleman.xlx.pl

    		•