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 Δt_i, 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 Δt_i 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

_).