олимпиадни задачи по физика. 10 клас.

В системата, показана на фигурата, блок с маса M може да се плъзга по релсите без триене.
Товарът се прибира под ъгъл а спрямо вертикалата и се освобождава.
Определете масата на товара m, ако ъгълът a не се промени при движение на системата.

Тънкостенен пълен с газ цилиндър с маса M, височина H и основна площ S плува във вода.
В резултат на загубата на херметичност в долната част на цилиндъра, дълбочината на неговото потапяне се увеличава с D H.
Атмосферното налягане е равно на P 0, температурата не се променя.
Какво беше първоначалното налягане на газа в цилиндъра?

Затворената метална верига е свързана с резба към оста на центробежната машина и се върти с ъглова скорост w.
В този случай нишката прави ъгъл а с вертикалата.
Намерете разстоянието x от центъра на тежестта на веригата до оста на въртене.

Вътре в дълга тръба, пълна с въздух, бутало се движи с постоянна скорост.
В този случай еластична вълна се разпространява в тръбата със скорост S = 320 m / s.
Приемайки, че спадът на налягането на границата на разпространението на вълната е равен на P = 1000 Pa, оценете спада на температурата.
Налягане в ненарушения въздух P 0 = 10 5 Pa, температура T 0 = 300 K.

Фигурата показва два затворени процеса с един и същ идеален газ 1 - 2 - 3 - 1 и 3 - 2 - 4 - 2.
Определете в кой от тях газът е свършил чудесна работа.

Решения на олимпиадни задачи по физика

Нека T е силата на опън на нишката, a 1 и a 2 - ускоренията на тела с маси M и m.

Записвайки уравненията на движение за всяко от телата по оста x, получаваме
a 1 M = T · (1-sina), a 2 m = T · sina.

Тъй като ъгълът a не се променя по време на движение, тогава a 2 = a 1 (1-sina). Лесно е да се види това

а 1 а 2 = m (1- sina) Msina = 1 1- сина .

Оттук

Имайки предвид горното, най-накрая откриваме

P = е с и P 0 + gM S ° С з NS е с и 1- D H H ° С з NS .

За да се реши този проблем, трябва да се отбележи, че
че центърът на масата на веригата се върти по окръжност с радиус x.
В този случай върху веригата действат само силата на тежестта, приложена към центъра на масата, и силата на опън на нишката T.
Очевидно центростремителното ускорение може да се осигури само от хоризонталната компонента на силата на опъване на нишката.
Следователно mw 2 x = Tsina.

Във вертикална посока сумата от всички сили, действащи върху веригата, е нула; тогава mg- Tcosa = 0.

От получените уравнения намираме отговора

Нека вълната се движи в тръбата с постоянна скорост V.
Нека свържем тази стойност с даден спад на налягането D P и разлика в плътността D r в невъзмутен въздух и вълна.
Разликата в налягането ускорява „излишъка“ на въздуха с плътност D r до скоростта V.
Следователно, в съответствие с втория закон на Нютон, можем да пишем

Разделяйки последното уравнение на уравнението P 0 = R r T 0 / m, получаваме

D P P 0 = D r r + D T T 0 .

Тъй като D r = D P / V 2, r = P 0 m / (RT), накрая намираме

Числова оценка, като се вземат предвид данните, дадени в постановката на задачата, дава отговора D T »0,48K.

За решаване на проблема е необходимо да се изградят графики на кръгови процеси в координати P-V,
тъй като площта под кривата в такива координати е равна на работата.
Резултатът от тази конструкция е показан на фигурата.

олимпиада по физика
10 клас

олимпиади по физика за 10 клас

олимпиадна задача по физика 10 клас (пример):

Определете коефициента на пречупване на неизвестна течност вътре в сферична колба, позицията на фокуса спрямо повърхността на колбата и радиуса на кривината на колбата.
Оборудване. Сферична колба с течност, лазер, милиметрова хартия, статив.

Ориз. 1.

Поставете колбата върху подложката. Прикрепете оптичната маса към стойката и изберете височината на стойката, така че отраженията на лазерния лъч от диаметрално противоположни страни да лежат в една и съща равнина. Ако те също се комбинират един с друг, тогава лазерният лъч ще се разпространява по диаметъра на крушката (оптичната ос). За да намерим задната фокална равнина, нека изберем такава позиция на милиметровата хартия, при която лазерното петно ​​върху нея не се движи при малки премествания на лазера в посока, перпендикулярна на оптичната ос (фиг. 1). С втората лента милиметрова хартия измерваме разстоянието L от крушката до фокалната равнина. Сега нека изместим лазера от оптичната ос до момента, в който лъчът докосне ръба на крушката, тогава лазерното изместване ще съвпадне с радиуса R на крушката. Нашата настройка се оказа R ≈ L.

,

Задачи за олимпиада по физика за ученици от 10 клас

Примери за олимпиадни задачи 10 клас

Упражнение 1.

Дайте числена оценка на средния брой водни молекули,
изпарява се от 1 cm 2 от повърхността му за 1 s по време на кипене.
На ваше разположение са електрическа печка и съд с вода.
Какви измервателни уреди са ви необходими?

Задача 2.

Две оловни топки с еднаква маса се движат една към друга.
Скоростта на единия от тях е 3 пъти по-голяма от скоростта на другия.
Определете промяната в температурата на топките в резултат на нееластичен сблъсък.

Задача 3.

Балон с хелий при налягане p 1 и температура T 1 има маса M 1, а при налягане p 2 и същата температура има маса M 2. Каква маса хелий съдържа цилиндърът при налягане p и температура T?

Задача 4.

Как да определим специфичната топлина на разтваряне (топене) на готварската сол с помощта на везна с тежести, термометър, съд с вода?

Задача 5.

Оставя се топка да се търкаля отдолу нагоре върху наклонената дъска.
На разстояние 30 см, от началото на изстрелването, топката посети два пъти:
след 1 s и 2 s.
Определете началната скорост на топката и нейното ускорение.

Задача 6.

Съд с вода с температура 10 ° C се поставя върху електрическа печка.
След 10 минути водата заври.
Колко време ще отнеме водата да се изпари напълно в съда?

Задача 7.

Два еднакви малки съда с обем V = 0,03 m 3 всеки са свързани с хоризонтална тръба,
чийто обем е равен на 2V, а сечението е 0,1 m 2.
В средата на тръбата има тънко бутало,
способни да се движат без триене.
Налягането в съдовете е p.
Към един от съдовете с помощта на тръба с незначителен обем е свързан трети съд от абсолютно същия тип, налягането на газа в който е равно на 2p.
Определете движението на буталото след установяване на равновесие.

Училищен кръг на олимпиадата

Физика

10 клас

Въпрос

Отговор

ЧАСТ 1

За всяка от задачи 1-10 са дадени 4 варианта на отговор, от които само един е верен. Номерът на верния отговор трябва да бъде въведен в таблицата.

1. Графиката показва зависимостта на скоростта на праволинейно движещо се тяло от времето.

Определете модула на ускорение на тялото.

2. Кранът повдига товара с постоянно ускорение. Върху товара от страната на кабела действа сила, равна на 8⋅ 10 3 N. Силата, действаща върху кабела от страната на товара,

1) е равно на 8 ⋅ 10 3 N и е насочено надолу

2) по-малко от 8 ⋅ 10 3 N и насочени надолу

3) повече от 8 ⋅ 10 3 N и насочени нагоре

4) е равно на 8 ⋅ 10 3 N и е насочено нагоре

3. Камък с тегло 200 g се хвърля под ъгъл от 45 ° спрямо хоризонта с начална скорост υ = 15 m / s. Модулът на силата на тежестта, действаща върху камъка в момента на хвърляне, е равен на

4... Топките се движат със скоростите, показани на фигурата и се слепват, когато се сблъскат. Как ще бъде насочен импулсът на топките след сблъсъка?

5... За унищожаване на препятствието често се използва масивна топка, която се люлее върху стрелата на крана (виж фигурата). Какви енергийни трансформации се случват, когато топката се движи от позиция А в позиция В?

1) кинетичната енергия на топката се превръща в нейната потенциална енергия

2) потенциалната енергия на топката се превръща в нейната кинетична енергия

3) вътрешната енергия на топката се превръща в нейната кинетична енергия

4) потенциалната енергия на топката е напълно преобразувана в нейната вътрешна

6... Графиката показва резултатите от измерването на напрежението в краищата на секцията ABверига с постоянен ток, състояща се от два последователно свързани резистора, при различни стойности на съпротивлението на резистора Р 2 и постоянен ток аз(виж фигурата).

С
като се вземат предвид грешките в измерването (Δ Р= ± 1 Ohm, Δ У= ± 0,2 V) намерете очакваното напрежение в краищата на секцията на веригата ABв Р 2 = 50 ома.

7. През проводник със съпротивление R протича ток I. Как ще се промени количеството топлина, отделяно в проводника за единица време, ако съпротивлението му се удвои и токът се намали 2 пъти?

1) ще се увеличи 2 пъти

2) ще намалее с 2 пъти

3) няма да се промени

4) намалете с 8 пъти

8. Тежестта, окачена на конеца, извършва хармонични вибрации. Таблицата показва координатите на теглото на равни интервали. Каква е приблизителната максимална скорост на тежестта?

ЧАСТ 2

Отговорът на задачата от тази част (задача 9) е поредица от числа, които ще въведете в таблицата с отговорите.

NS arik се хвърля вертикално нагоре с начална скорост (виж фигурата). Установете съответствие между графиките и физическите величини, чиято зависимост от времето могат да представят тези графики (t 0 - полетно време). За всяка позиция на първата колона изберете съответната позиция на втората и запишете избраните числа в таблицата под съответните букви.

ФИЗИЧЕСКИ КОЛИЧЕСТВА

1) координатата y на топката

2) проекцията на скоростта на топката υ y

3) проекцията на ускорението на топката a y

4) проекцията F y на силата на тежестта, действаща върху топката

част 3

Пълното правилно решение на всяка от задачите 10–11 трябва да включва закони и формули, използването на които е необходимо и достатъчно за решаване на задачата, както и математически трансформации, изчисления с числов отговор и, ако е необходимо, фигура, обясняваща решението.

10. Необходимо е да се стопи лед с тегло 0,2 kg и с температура 0 ºС. Изпълнима ли е тази задача, ако консумацията на енергия на нагревателния елемент е 400 W, загубата на топлина е 30%, а времето за работа на нагревателя не трябва да надвишава 5 минути?

11. Натоварванията с маси M = 1 kg и m са свързани с лека неразтеглива нишка, хвърлена върху блок, по която нишката може да се плъзга без триене (виж фигурата). Товар с маса M е разположен върху груба наклонена равнина (ъгълът на наклон на равнината към хоризонта α = 30 °, коефициент на триене μ = 0,3). Каква е максималната стойност на масата m, при която системата от товари все още не напуска първоначалното състояние на покой? Обяснете решението със схематичен чертеж, посочващ използваните сили.

Решения

Цел 1.

Граната, хвърлена вертикално нагоре, избухна в горната точка на множество идентични фрагменти, летящи със същата скорост от 20 m / s. Определете интервала от време, през който фрагментите са паднали на земята.

(10 точки)

Възможно решение
Нека t 1 (t 2) е времето на движение на фрагмент, летящ вертикално надолу (вертикално нагоре). Нека запишем уравненията за движение на фрагментите: 0 = H - ʋ 0 t 1 - (1); 0 = Н + ʋ 0 t 2 - (2) Анализът на движението на фрагментите води до заключението: фрагмент, летящ вертикално надолу (t 1), ще падне на земята преди всеки друг. Повече време ще бъде отделено за падането на фрагмент, летящ t 2. Тогава необходимото време Δt = t 2 - t 1; Решавайки заедно уравнения (1) и (2), получаваме: Δt = t 2 - t 1 = 4 s.
	точки
са описани всички нововъведени буквени обозначения на физически величини (време на движение на фрагментите, времеви интервал) уравненията на движението на фрагментите на движение се записват в общ вид за първия фрагмент 0 = H - ʋ 0 t 1 - за втория фрагмент 0 = H + ʋ 0 t 2 - ; повече време ще бъде отделено на падане на фрагмент, летящ t 2; необходимо време Δt = t 2 - t 1 ; ; Δt = 4 s.

Цел 2.

Кофа, съдържаща m = 10 kg смес от ледена вода, се внася в стаята и температурата на сместа се измерва незабавно. Графиката на температурата спрямо времето t (t) е показана на фигурата. Колко лед имаше в кофата, когато я донесоха в стаята? Специфична топлина на водата c = 4200 J / (kg o C), специфична топлина на топене на лед l = 330 kJ / kg. Пренебрегвайте топлинния капацитет на кофата.

(10 точки)

Възможно решение
Топенето на лед в кофа и нагряването на водата се случва поради топлообмен с околната среда. Тъй като повишаването на температурата от време на време в разглеждания диапазон е линейно, мощността P на топлинния поток може да се счита за постоянна. Уравнението на топлинния баланс за топенето на леда е m l l = Pt 0, където m l е масата на леда в кофата, t 0 = 50 min е времето на топене на леда. Уравнението на топлинния баланс при загряване на водата е mсΔt = РΔt, където Δt е времето за нагряване на водата. От графиката определяме ... Поради това
Критерии за оценка на заданието	точки
Дадено е пълното правилно решение, включващо следните елементи: ; представено е пълно правилно обяснение, посочващо наблюдаваните явления и закони: те обясниха, че топенето на леда в кофата и нагряването на водата става поради топлообмен с околната среда; Забелязахме, че повишаването на температурата от време на време в разглеждания диапазон е линейно, следователно мощността P на топлинния поток може да се счита за постоянна среда, уравнението на топлинния баланс за топенето на леда е написано m l l = Pt 0 ; уравнение на топлинния баланс за загряване на вода mсΔt = РΔt ; дефинирай бяха извършени необходимите математически преобразувания и изчисления, довели до верния числов отговор; се представя правилният отговор, като се посочват мерните единици на желаната стойност

Цел 3.

Резистори с съпротивления R 1 = 1 kOhm, R 2 = 2 kOhm, R 3 = 3 kOhm, R 4 = 4 kOhm са свързани към източник на постоянно напрежение U 0 = 33 V през клеми A и B. Два идеални амперметъра A 1, A бяха свързани към резисторите 2. Определете показанията на амперметрите I 1, I 2.

точки).

Възможно решение
Нека определим токовете I i, протичащи през резисторите R i (i = 1, 2, 3, 4). Тъй като амперметрите са идеални, може да се обмисли еквивалентна електрическа верига. За тази верига R AB = RAC + RCB =. Общ ток във веригата За да определим показанията на амперметъра, записваме закона за запазване на токовете във възли d и c (избраната посока на токове е показана на фигурата): I 1 = IR 1 - IR 3 = 5 mA, I 2 = IR 3 - IR 4 = 4 mA
Критерии за оценка на заданието	точки
Дадено е пълното правилно решение, включващо следните елементи: Направен е обяснителен чертеж; бяха извършени необходимите математически преобразувания и изчисления, довели до верния числов отговор определя съпротивлението R AC; определя съпротивлението R CB; определя съпротивлението R AB;
определен I 0; определен I R 1; определен I R 2; определен I R 3; се представя правилният отговор, като се посочват мерните единици на желаната стойност: I 1 = 5 mA, I 2 = 4 mA

Задача 4.

Парче лед се завързва с конец към дъното на цилиндричен съд с вода (виж фигурата). Над повърхността на водата има определен обем лед. Конецът се разтяга със сила от T = 1N. Колко и как ще се промени нивото на водата в съда, ако ледът се стопи? Площта на дъното на съда е S = 400 cm 2, плътността на водата е ρ = 1 g / cm 3.

(10 точки)

Възможно решение
Нека запишем условието парче лед да плува във вода: m l g + T = F A = ​​ρ в V p.h. g; където V p.h е обемът на парче лед, потопено във вода. Да намерим първоначалното ниво на водата в съда (1), където V о е началният обем вода в съда преди да се стопи ледът. Съответно (2), където h 2 е нивото на водата в съда след разтопяване на леда, V 1 е обемът вода, получен от леда. Решавайки (1) и (2) заедно, получаваме h 1 –h 2 = (V p.p. –V 1) / S; намираме V p.h = (m л g + Т) / (ρ in. g). Нека вземем предвид m l = m 1, където m 1 е масата на водата, получена от лед m 1 = ρ във V 1; V 1 = m l / ρ v. Тогава h 1 –h 2 = ((m l g + T) / ρ в g. - m l / ρ in) / S = 2,5 mm
Критерии за оценка на заданието	точки
Дадено е пълното правилно решение, включващо следните елементи: е направен обяснителен чертеж, на който са посочени всички действащи сили; са описани всички нововъведени буквени обозначения на физическите величини; е представено пълното правилно обяснение, посочващо наблюдаваните явления и закони: условието парче лед да плува във вода е записано: m l g + T = F A = ​​ρ в V p.h. g; записва формулата за изчисляване на h 1; записва формулата за изчисляване на h 2; бяха извършени необходимите математически преобразувания и изчисления, довели до верния числов отговор: h 1 –h 2 = (V p.p. –V 1) / S; V p.h = (m l g + T) / (ρ in. G); V 1 = m l / ρ in; h 1 –h 2 = ((m l g + T) / ρ в g. - m l / ρ in) / S. Показва се правилният отговор, като се посочват мерните единици на желаната стойност: h 1 –h 2 = 2,5 mm

1 .От една и съща точка вертикално нагоре с интервал от време Δt се хвърлят две топки със скорост V. Топките се движат по една права линия в полето на тежестта. Колко време след изстрелването на втория балон ще се сблъскат?

Решение.Нека запишем уравнението на координатите на първото и второто тяло при движение вертикално нагоре. В пресечната точка на траекториите координатите на телата са равни на y 1 = y 2. (2b) Следователно, ние приравняваме тези две уравнения и решаваме за неизвестната стойност t.

2. Камък с маса m = 100 g се хвърля хоризонтално от върха на хълм, чийто наклон прави ъгъл от 30 ° с хоризонта. Определете каква работа е извършена по време на хвърлянето, ако камъкът падне върху склона на разстояние 40 m от върха. Имайте предвид, че хвърлянето е направено директно от земята. Пренебрегвайте съпротивлението на въздуха.

Решение:Нека представим координатната система, както е показано на фигурата. Нека означим с V 0 началната скорост на камъка. Кинематичните уравнения на движението са: , следователно, уравнението на неговата траектория е. Уравнението на наклонената равнина на хълмовата повърхност е:. В точката, където пада камъкът, има координата, равенството ... Оказва се: ... Работи перфектно при хвърляне: изглежда така

3. Количка с маса M = 500 g, разположена на масата, се закрепва с конец, хвърлен върху блок (блокът е прикрепен към десния ръб на масата) с товар m = 200 g. В началната момент, количката имаше скорост V 0 = 7 m / s и се движеше наляво по хоризонтална равнина ...
Определете:
а) големината и посоката на скоростта на количката;
б) мястото, където ще бъде, и пътя, който е изминала през t = 5 s.
(Ускорение на гравитацията g = 9,8 m / s2).

Решение:Според втория закон на Нютон:
Преди да спре ... Скоростта в момента на спиране. Време за последващо движение ... След спиране пътят ще премине: като се има предвид, че движението срещу оста на Ox ... След пет секунди количката ще бъде в началната си позиция. Отговор: 17,5м; 7m/s; на изходното място.

4. Електрическият двигател на машината се задвижва от мрежа с напрежение U = 220 V. Когато машината работи, токът, протичащ през двигателя, е I = 11 A. Каква част от изразходваната енергия се преобразува в механична работа, ако съпротивлението на намотката на двигателя е R = 5 Ohm?

Решение:(1); където ... Заместване във формула (1): ; заместете числовите стойности: Отговор: 3/4 част (или 75%) от изразходваната енергия се превръща в механична работа.