Всероссийской олимпиады школьников по физике
Муниципальный этап
Всероссийской олимпиады школьников по физике
Класс
Учебный год
Задача № 1
Мартышка и удав движутся навстречу по круговой дорожке, длина которой в два раза больше длины удава. Мартышка бежит со скоростью u по земле, а, встретившись с удавом, заскакивает на него и бежит по нему со скоростью u относительно удава. Добежав до хвоста, она спрыгивает на землю и бежит с той же скоростью u относительно земли... Найдите скорость удава, если после встречи с мартышкой в точке A дорожки следующая встреча произошла в диаметрально противоположной точке B. Удав всё время движется с постоянной скоростью по земле.
Решение: Мартышка добежит до хвоста удава за время t1 = L/u, где L длина удава (1 балл). Голова удава за это время сместится от A на
x = vt1 = vL/u (2 балла), на такое же расстояние сместится хвост удава от B (1 балл). Поэтому до места следующей встречи мартышке нужно пробежать по земле расстояние x, а голове удава за то же время t пройти расстояние L – x (1 балл), тогда t = x/u = (L – x)/v (1 балл). Отсюда для скорости удава получим уравнение v2 = (u – v)u (2 балла), положительный корень которого даёт искомое значение v = u(Ö5 – 1)/2, а отрицательный противоречит условию встречного движения (2 балла).
Ответ: v = u(Ö5 – 1)/2.
Муниципальный этап
Всероссийской олимпиады школьников по физике
Класс
Учебный год
Задача № 2
|
|
Имеются два кубика одинакового размера из разных материалов. В сосуд налита вода, а сверху масло плотности ρ = 0,8ρо, где ρо плотность воды. При опускании в сосуд первого кубика он плавает на границе раздела жидкостей, находясь наполовину объёма в воде и наполовину – в масле. Если кубики склеить и опустить в сосуд, то они плавают полностью погрузившись в воду. Выразите плотности материалов кубиков через плотность воды.
Решение:
Для плавания первого кубика из закона Архимеда следует, что масса кубика равна массе вытесненной жидкости (1 балл).
Выразим массу кубика через его плотность и объём m = ρ1V (1 балл).
Выразим суммарную массу вытесненной жидкости, учтя равенство вытесненных объёмов воды и масла m = ρV/2 + ρoV/2 (2 балла).
Откуда находим ρ1 = (ρ + ρo)/2 = 0,9ρо (2 балла).
В случае плавания склеенных кубиков в воде из закона Архимеда имеем ρ1V + ρ2V = 2ρoV (2 балла).
Откуда ρ2 = 2ρo – ρ1 = 1,1ρо (2 балла).
Ответ: ρ2 = 1,1ρо.
Муниципальный этап
Всероссийской олимпиады школьников по физике
Класс
Учебный год
Задача № 3
В электрочайнике с двумя нагревателями необходимо нагреть объем воды от комнатной температуры до температуры кипения. Каждый нагреватель, включенный в сеть отдельно, выделяет мощность . Через какое время закипит вода, если ее подогревать одним нагревателем или двумя, включенными в ту же сеть последовательно или параллельно друг к другу? КПД нагревателя . Удельная теплоемкость воды .
|
|
Решение: Для нагреванияводы до температуры кипения необходимо количество теплоты , где – масса воды в чайнике. При включении одного нагревателя его мощность , где – ток, текущий через него, и – напряжение сети. В этом случае на нагревание воды идет часть теплоты, выделяемой нагревателем, ; отсюда время нагревания воды одним нагревателем .
При параллельном включении двух нагревателей, как и при включении одного из них, на каждом нагревателе будет напряжение сети . Следовательно, в каждом из них будет выделяться та же мощность и общая мощность будет ; отсюда время нагревания воды двумя нагревателями .
При последовательном включении нагревателей общий ток через них будет равен . Поэтому общая мощность, выделяемая в них, . Следовательно, время нагревания водя в этом случае .
Ответ: ; ; .
Муниципальный этап
Всероссийской олимпиады школьников по физике
|
|
Класс
Учебный год
Задача № 4
Теплоизолированный сосуд был до краев наполнен водой при температуре t0 = 19◦С. В середину этого сосуда быстро, но аккуратно опустили деталь, изготовленную из металла плотностью ρ1 = 2700 кг/м3, нагретую до температуры tд = 99◦С, и закрыли крышкой. После установления теплового равновесия температура воды в сосуде равна tx = 32,2◦С. Затем в этот же сосуд, наполненный до краев водой при температуре t0 = 19◦С, вновь быстро, но аккуратно опустили две такие же детали, нагретые до той же температуры tд = 99◦С, и закрыли крышкой. В этом случае после установления в сосуде теплового равновесия температура воды равна
ty=48,8◦С. Чему равна удельная теплоемкость c1 металла, из которого изготовлены детали? Плотность воды ρ0 = 1000 кг/м3. Удельная теплоемкость воды с0 = 4200Дж/(кг ◦С).
Решение:
Пусть объем сосуда равен V0, а объем детали - V1.
Запишем уравнения теплового баланса для первого и для второго случаев:
c1ρ1V1(tд − tx) = c0ρ0(V0 − V1)(tx − t0) (1) (3 балла)
c1ρ1 ∙ 2V1(tд − ty) = c0ρ0(V0 − 2V1)(ty − t0) (2) (3 балла)
Исключим из этой системы объем V0. Для этого выразим в каждом уравнении величину c0ρ0V0 и приравняем получившиеся выражения:
|
|
(3)
Объём V1 сократится. После алгебраических преобразований получим ответ:
(4) (3 балла)
c1 = 920 Дж/(кг∙ ◦С) (1 балл).
Ответ: c1 = 920 Дж/(кг∙ ◦С).
Муниципальный этап
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 1388; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!