3 etap 2009 theoretical problems, Zadania z olimpiad fizycznych, Białoruskie olimpiady fizyczne

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Республиканская
физическая
олимпиада (III этап)
2009 год.
Теоретический
тур.
Условия задач.
9 класс.
Задание 1
. «Просто кинематика»
1.1
Материальная точка движется
вдоль оси
Ox
. Проекция ее скорости
на эту ось зависит от времени по
закону представленному на графике 1.
1.1.1
Постройте график зависимости
координаты точки от времени, считая,
что при
t
материальная точка
находилась в начале координат.
1.1.2
Найдите путь и перемещение
точки за все время движения (за 8
секунд).
=
0
1.2
Материальная точка движется
вдоль оси
Ox
. Проекция ее ускорения
на эту ось зависит от времени по
закону представленному на графике 2.
1.2.1
Постройте график зависимости
проекции скорости на ось
Ox
от
времени, считая, что при
t
=
0
скорость точки равнялась нулю.
1.2.2
Найдите путь и перемещение
точки за все время движения (за 8
секунд).
1.3
На практике в разных странах используются различные системы единиц измерения.
Вы должны уметь переводить физические величины от одних единиц измерения к другим.
1.3.1
В США в качестве единицы измерения часто используется миля (1 миля = 1609 м).
миль
м
.
Автомобиль движется со скоростью
60
. Выразите скорость автомобиля в
с
час
1.3.2
В аэродинамике скорость тел часто измеряют в
Махах
(отношение скорости тела,
к скорости звука – скорость в
1 Мах
равна скорости звука). Самолет движется со
км
скоростью
2600
. Найдите его скорость в
Махах
. Считайте, что скорость звука в
час
м
воздухе равна
330
.
с
1.4
Материальная точка движется вдоль оси
Ox
. Проекция ее скорости
V
на эту ось
зависит от времени
t
по закону
2
t
V
=
V
1
-
,
(1)
0
t
2
2
м
,
где
V
и
- известные постоянные величины,
V
задана в
с
- в секундах.
t
t
Точка движется, когда ее скорость отлична от нуля, в том числе и при
отрицательных значениях t .
V
1.4.1
Постройте график зависимости величины
(т.е. скорости, измеренной в
V
0
t
единицах
V
) от величины
(т.е. времени измеренном в единицах
).
t
t
1.4.2
Используя построенный график, найдите путь (в
м
), пройденный точкой, за
все время движения.
1.4.3
Используя тот же график, найдите зависимость ускорения точки (в единицах
системы СИ) от времени.
Задание 2 «
Кастрюля»
В этой задаче Вам необходимо описать нагревание и остывание воды в кастрюле с
учетом теплообмена с окружающей средой. Как Вам, наверное, известно, мощность
тепловых потерь в окружающую среду пропорциональна разности температур тела и
окружающей среды:
(
)
P
=
a
T
-
T
(1),
­
где
- коэффициент тепловых потерь (постоянная для поверхности некоторого вещества
величина);
T
- температура тела;
a
T
- температура окружающей среды.
В кастрюлю доверху наливают
m
=
3
кг
воды
(удельная теплоемкость
A
A
и ставят на плиту.
При решении задачи используйте следующие приближения:
- мощность плиты постоянна;
- плита передает тепло только кастрюле;
- температуры воды и кастрюли всегда одинаковы;
- температура окружающей среды остается всегда постоянной;
- потери тепла через дно кастрюли отсутствуют;
- вода не испаряется;
- теплоемкость кастрюли равна нулю.
c
=
4200
Дж
кг
С
) при
T
=
0
C
2.1
Плиту включили и измерили зависимость температуры от времени. В результате были
получены следующие данные. От
A
A
A
0
C
до
5
C
вода нагрелась за 51 секунду; от
40
C
до
A
A
A
85 за 339 секунд.
2.1.1
Исходя из этих данных, покажите, что мощность теплопотерь действительно
пропорциональна разности температур (формула (1)).
2.1.2
Определите коэффициент тепловых потерь
45
C
за 89 секунд; и от
80
C
до
C
. Укажите размерность этого
a
коэффициента.
2.1.3
Определите, за какое время вода нагревается от
A
A
25 .
2.1.4
Определите, до какой максимальной температуры можно нагреть воду на этой
20
C
до
C
плите.
2.2
После длительного нагревания, плиту выключили, и кастрюля начала остывать. Было
обнаружено, что вода остыла от
A
A
A
A
95
C
до
90
C
за 67 секунд; от
65
C
до
60
C
за 114
A
A
секунд; и от
35
C
до
30
C
за 393 секунды.
3
2.2.1
Покажите, что и в этом случае мощность теплопотерь пропорциональна
разности температур.
2.2.2
Определите значение комнатной температуры
T
.
A
A
2.2.3
Определите, за какое время вода остывает от
45 .
2.2.4
Используя данные части 2.1, определите мощность электрической плиты
P
.
50
C
до
C
Задание 3. «Чем длина отличается от ширины?»
3.1
Цилиндр радиуса
r
и длиной
L
изготовлен из
материала с удельным электрическим сопротивлением
.
Цилиндр покрывают тонкой оболочкой толщиной
h
r
1
(
)
h
<<
r
из материала, удельное сопротивление которого
равно
. Полученный таким образом образец зажимают
между двумя хорошо проводящими пластинами. Найдете
электрическое сопротивление полученного элемента, при
его подключении к проводящим пластинам.
r
2
3.2
Электрическая цепь, состоящая из двух последовательно
соединенных резисторов, сопротивления которых равны
R
и
R
, подключена к источнику постоянного напряжения
U
.
Найдите силу тока в цепи и напряжение на резисторе
R
.
3.3
В цепи, рассмотренной в предыдущем пункте, к резистору
R
параллельно подключают резистор сопротивлением
R
.
При этом в цепь включают амперметр и вольтметр, как
показано на схеме. Считая приборы идеальными
(сопротивление амперметра пренебрежимо мало,
сопротивление вольтметра очень велико), рассчитайте
показания этих приборов. Найдите показания этих приборов,
если сопротивление
R
значительно больше сопротивлений
R
и
R
. В этом случае ток через амперметр оказывается малым, поэтому вместо
амперметра в цепь включают миллиамперметр.
3.4
Для измерения удельного сопротивления изоляционного
материала используют следующую методику. Цилиндр радиуса
r
и длиной
r
покрывают тонким слоем исследуемого материала толщиной
h
(
L
(
L
>>
r
) с удельным сопротивлением
0
) . Полученный таким образом элемент помещают
внутрь цилиндрической трубки, электрическое сопротивление
которой пренебрежимо мало. Этот элемент включают в
электрическую цепь, как показано на схеме. Напряжение
источника равно
U
, амперметр показывает малый (по сравнению с током через
источник) ток величиной
I
. Определите по этим данным удельное электрическое
сопротивление исследуемого изоляционного материала.
h
<<
R
Во всех пунктах данной задачи сопротивлением подводящих проводов можно пренебречь.
4
11 класс.
Задание 1.
Электрическое поле Земли
Между поверхностью Земли и
ионосферой существует электрическое
поле, которое можно считать примерно
однородным. Напряженность поля Земли
В
Е
100
=
,
а
его
направление
0
м
соответствует отрицательному заряду Земли. Будем считать, что отрицательный заряд
равномерно распределен по поверхности нашей планеты несмотря на то, что физические
свойства суши и воды заметно различаются. На высоте
в атмосфере находится
однородный слой положительно заряженных частиц, называемых
ионосферой
.
Суммарный электрический заряд Земли и ионосферы равен нулю. Радиус Земли
h
»
50
км
м
R
З
=
6
4
×
10
6
м
, ускорение свободного падения
g
=
9
. Диэлектрическую
2
с
проницаемость воздуха примите равной диэлектрической проницаемости вакуума
e
»
1
.
1.1
Для измерения электрического заряда Земли предлагается
следующий эксперимент. Подвесим незаряженный проводящий
шарик массы
на проводящей пружине
малой электроемкости. При этом шарик растянул пружину на
см
m
=
2
0
г
и радиуса
r
=
1
0
см
. После установления равновесия шарик при помощи
ключа
К
подключили к источнику постоянного напряжения
кВ
D
l
=
2
1
U
после замыкания
ключа
К
в новом положении равновесия. Найдите относительное
=
20
. Вычислите удлинение пружины
D
l
2
D
l
-
D
l
e
=
2
1
изменение удлинения пружины
после замыкания ключа
К
. Сделайте
D
l
1
выводы о возможности измерения заряда планеты подобным способом. Считайте, что в
этом пункте на шарик действует только электрическое поле Земли.
1.2
Для более точного измерения напряженности поля Земли
использовали электрометра, основной частью которого служат два
небольших одинаковых шарика массой
m
=
1
г
каждый,
подвешенных на легких проводящих нитях длины
каждая.
Проводящий корпус электрометра заземлен и экранирует поле Земли.
На стержне электроскопа укреплен проводящий диск радиусом
м
l
=
50
см
R
=
1
0
.
Два таких же проводящих
параллельных диска, соединенные
проводником
АВ
, для зарядки
посредством электростатической
индукции в поле Земли сблизили на
малое расстояние
d
. После разрыва проводника
АВ
верхний диск
А
подносят на малое
расстояние к диску электроскопа, не касаясь его. Затем аналогичным образом заряжают
следующий диск
A
¢
и кладут его на диск
А
. Процесс зарядки повторяют
N
раз.
Оцените расстояние
а
, на которое разойдутся лепестки электроскопа после зарядки.
Укажите знак электрического заряда шариков электроскопа в описанном эксперименте.
=
10
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

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

    		•