Всероссийская олимпиада по физике. 11 класс
Всероссийская олимпиада по физике
Самарское министерство науки и образования
Окружной тур 2009-2010 уч. г.
Задачи теоретического тура для учащихся 11 классов
Задача 1. Квадратная рамка размерами а × а, изготовленная из проволоки сопротивлением R, расположена перпендикулярно магнитному полю индукции 
. Не меняя плоскости расположения рамки, ее деформируют так, что она превращается в линию длины 2а (см. рисунок). Какой заряд протечет при этом по проводнику за время деформации.
Задача 2. Шарообразная капля воды (радиус капли R, масса воды M), падая на теплоизолирующую поверхность с высоты Н, разбивается на 8 одинаковых капель. Определить изменение температуры воды, если сопротивлением воздуха можно пренебречь.
Задача 3. 1 кг неизвестного газа нагревается на 1
двумя способами. Если нагревать 1 кг неизвестного газа на 1 при постоянном давлении, то он получает количество теплоты 912 Дж, а если при постоянном объеме, то – 649 Дж. Определить какой это газ.
Задача 4. Два шара движутся вдоль одной и той же прямой, первый – со скоростью V1, второй – со скоростью V2 в одном направлении. При столкновении часть кинетической энергии переходит в энергию упругой деформации, затем происходит обратный процесс – энергия деформации переходит в кинетическую. Найти максимальную энергию деформации. Массы шаров m1 и m2.
Задача экспериментального тура для учащихся 11 классов
Зная массу стального шарика, найти массу пластилинового шарика и потерю механической энергии при их неупругом ударе.
Приборы и материалы: стальной и пластилиновый шарики диаметром 20 – 30 мм, нити, штатив со стержнем, транспортир, масштабная линейка, пластилин. Плотность пластилина 1,2 г/см3.
Всероссийская олимпиада по физике
Самарское министерство науки и образования
Окружной тур 2009-2010 уч. года.
Решения задач теоретического тура для учащихся 11 классов
Задача 1. В процессе деформации рамки изменяется магнитный поток через нее, поэтому будет возникать ЭДС индукции и, следовательно, электрический ток. Будем деформировать рамку поэтапно. Каждый i-тый этап деформации длится Δti, так что полное время деформации 
. На каждом этапе деформации в рамке возникает ЭДС индукции 
, где 
– изменение магнитного потока за интервал времени 
. В рамке возникает ток 
. За интервал времени Δti протекает заряд
За время деформации протекает заряд
где 
– полное изменение потока за все время деформации. 
.
Ответ: 
.
Задача 2. Найдем радиус малой капли r из условия сохранения объема
.
Изменение поверхностной энергии равно
.
Потенциальная энергия капли расходуется на изменение поверхностной энергии и внутренней энергии.
,
,
с – удельная теплоемкость.
Задача 3. Запишем первое начало термодинамики: 
, 
– увеличение внутренней энергии.
При нагревании газа при постоянном давлении 
.
При нагревании газа при постоянном объеме 
, так как А = 0
Изменение же внутренней энергии в обоих случаях одинаково, так как температура газа увеличивается в обоих случаях одинаково: 
.
Теперь можно записать 
; 
.
Используем уравнение газового состояния 
Отсюда находим 
. Газ – кислород.
Задача 4. В момент, когда потенциальная энергия деформации максимальная, шары движутся как единое целое со скоростью V
,
Если положить, что один из шаров покоился, то есть 
, а массы шаров равны 
= 
Всероссийская олимпиада по физике
Самарское министерство науки и образования
Окружной тур 2009-2010 уч. года.
Решение экспериментальной задачи для учащихся 11 классов
Можно подвесить стальной и пластилиновый шарики на нитях одинаковой длины. Затем отвести пластилиновый шарик на угол α и отпустить. После неупругого столкновения измерить угол отклонения шариков β. По закону сохранения импульса
m – масса пластилинового шарика,
M – масса стального шарика,
– скорость пластилинового шарика до удара,
– скорость слипшихся шариков после удара,
Аналогично опред6еляем
Находим
Потерю механической энергии можно определить так
).