3 etap 2006 solutions, Zadania z olimpiad fizycznych, Białoruskie olimpiady fizyczne

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Республиканская физическая
олимпиада (
III этап)
2006 год
Теоретический тур
9 класс.
Задача 1. «Графопостроитель»
Задача 2. «Металлы тоже кипят!»
Задача 3. «Электродвигатель»
Задача 4. «Подземная река»
Решения
и
комментарии
1
Задача 1. «Графопостроитель»
При выполнении данного задания требуется тщательность и аккуратность. Решение
задачи достаточно очевидно, поэтому приведем требуемые рисунки без комментариев.
1.1.
При заданном законе изменения скоростей результатом построения является квадрат
см
4 × - Рис. 1.
1.2
Указанный сбой искажает рисунок следующим
образом Рис. 2.
см
4
1.3
Изменение периода делает «квадрат» неузнаваемым - Рис. 3.
1.4
Этот повернутый квадрат может быть нарисован различными способами, один из
которых показан на рис. 4
2
Задача 2. «Металлы тоже кипят!»
1.1
Для того, чтобы жидкость испарялась, ей необходимо сообщать теплоту – эта энергия
затрачивается на преодоления сил межмолекулярного притяжения молекул в жидком
состоянии. Чем сильнее связь между молекулами, тем большую энергию необходимо
сообщить молекуле. Отдельная молекула преодолевает притяжение других молекул
благодаря своей кинетической энергии (которая пропорциональна температуре). Поэтому
чем сильнее связь между молекулами, тем выше должна быть теплота испарения и
температура кипения. Следовательно, с ростом температуры должна возрастать и теплота
испарения.
Металл
Молярная
теплота
испарения,
Удельная теплота
Температура
кипения,
C
МДж
кДж
Атомная
масса
A
испарения
L
,
L
µ
t
°
,
Символ
кг
моль
Алюминий
Al
27,0
2056
10,8
291,4
Вольфрам
183,9
5910
4,96
912,0
W
Железо
Fe
55,85
3200
6,09
340,0
Золото
Au
197,2
2966
?
Калий
K
39,1
760
2,05
80,2
Магний
Mg
24,3
1107
5,26
127,8
Медь
Cu
63,54
2600
4,8
305,0
Олово
Sn
118,7
2270
2,28
270,6
Платина
Pt
195,1
4530
2,41
470,2
Ртуть
Hg
200,6
356
0,29
58,2
Свинец
Pb
207,2
1725
0,86
178,2
Серебро
107,9
2163
2,36
254,6
Ag
Цинк
Zn
65,4
913
1,76
115,1
1.2
Если нанести на диаграмму значения температуры кипения и удельной теплоты
испарения, то никакой зависимости не просматривается (Рис. 1)
3
Однако если рассматривать теплоту испарения, приходящуюся на одну молекулу
(или что равносильно на 1 моль – молярная теплота испарения
L
=
µ
, данные
расчетов представлены в таблице), то наблюдается практически линейная зависимость
(Рис. 2)..
LM
График этой примерной зависимости может быть описан простой формулой
L
=
µ
Ct
,
(1)
кип
.
кДж
где
С
14
≈
0
.
град
Данная зависимость может быть аппроксимирована и более точными формулами.
1.3
По графику можно приблизительно оценить молярную теплоту испарения золота
кДж
L
≈
380
.
µ
моль
L
МДж
µ
Тогда оценка удельной теплоты испарения
L
=
≈
1
.
M
кг
МДж
Заметим, что экспериментальное значение это величины равно
L
=
1
74
.
кг
2.1
График зависимости удельной теплоты испарения от температуры показан на рис. 3.
2.2
С ростом температуры незначительно возрастает расстояние между молекулами, в
следствие чего уменьшается энергия их взаимодействия и соответственно удельная
теплота испарения. Построенную зависимость приближенно можно описать линейной
функцией
L
=
L
−
at
,
(2)
0
МДж
МДж
L
0
≈
2
,
a
≈ 003
0
.
кг
кг
⋅
град
4
Задача 3. «Электродвигатель»
3.1
Первое уравнение требуемой системы приведено в условии задачи
I k
= . (1)
Второе уравнение является уравнением закона сохранения энергии (записанное для
мощностей)
(
)
IUI
=
2
RR v
+
+
.
(2)
0
0
В этой системе две неизвестных величины, поэтому обе могут быть найдены.
3.2
Выражая значение силы тока из уравнения (1) и подставляя его в уравнение (2),
получим
(
)
22
,
(3)
kmU
=
k m
R
+
R
+
mgv
0
0
Откуда находим зависимость скорости подъема груза от параметров системы
(
)
2
kU
−
k m R
+
R
0
0
v
=
.
(4)
g
3.3
Максимальная масса груза определяется из формулы (4), в которой следует устремить
скорость подъема к нулю, сопротивление реостата также должно быть минимальным (то
есть нуль):
U
m
=
0
.
(5)
max
kR
0
3.4 В данном случае КПД есть отношение мощности, затрачиваемой на подъем груза к
мощности источника:
mgv gv
IU U
η=
=
.
(6)
0
0
Подставляя выражение для скорости подъема из формулы (4), получим зависимость КПД
от массы груза
)
(
km R
−
R
0
η
=−
1
.
(7)
U
0
5
  [ Pobierz całość w formacie PDF ]

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

    		•