Олимпиада по физике для 10 класса — школьный этап ВсОШ «Взлёт», Московская область. В теме опубликованы задания о полёте семян гамамелиса, работе акселерометра и нагревании воды в теплоизолированной камере. Ответы в присланном тексте не указаны.
Быстрый переход к вариантам:
Вариант 1
Полные ответы и решения скрыты
Полный комплект заданий, ответы и файлы решений для 10 класса загружены в наш Telegram-канал.
Открыть ответы в TelegramЗАДАНИЕ 1
В качестве ответа вводите целое число или конечную десятичную дробь. В качестве разделителя целой и дробной частей используйте точку либо запятую. Никаких иных символов, кроме используемых для записи числа (в частности, пробелов), быть не должно. Пример: 3,14.
При округлении чисел в промежуточных вычислениях сохраняйте не менее четырёх значащих цифр.
Гамамелис — листопадный кустарник или небольшое дерево, цветущее с ноября по март. Плоды гамамелиса (коробочки) после созревания раскрываются с громким щелчком и выбрасывают во все стороны блестящие семена. В самой простой модели коробочку с семенами можно рассматривать как небольшую катапульту. На выброс одного семени растение затрачивает 1 мДж энергии с учётом потерь на трение. Масса семени 0.04 г, длина участка разгона 3 мм. Можно считать, что все семена вылетают с одной и той же начальной скоростью 0 = 6.0 м/с. Сопротивлением воздуха, влиянием ветра пренебрегите, ускорение свободного падения считайте равным 9 = 10 м/с².
1. При вылете семени горизонтально из коробочки, расположенной на некоторой высоте над землёй, время полёта семени составило 0.6 с, а дальность — 3.6 м. На какой высоте расположена коробочка? Ответ выразите в сантиметрах, округлите до целых.
2. Семя вылетело из той же коробочки вверх под углом 35° к горизонту. Определите модуль скорости семени перед ударом о землю. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
3. Определите КПД механизма выброса семени. Ответ выразите в процентах, округлите до целых.
4. Семя вылетело из той же коробочки вверх под углом 35° к горизонту. На каком расстоянии по горизонтали от точки вылета семя достигнет верхней точки траектории? Ответ выразите в сантиметрах, округлите до целых.
5. Определите время полёта семени, вылетевшего из той же коробочки вверх под углом 35° к горизонту. Ответ выразите в секундах, округлите до сотых.
ЗАДАНИЕ 2
Десятиклассник Тимур сконструировал простой акселерометр — прибор для измерения ускорения. Упругая пластинка жёстко закреплена вертикально в основании прибора, остальные параметры устройства указаны на схеме. В конструкции Тимур использовал тензодатчик — тонкую проволочку, сопротивление которой меняется при изгибе пластинки. В состоянии покоя пластинка вертикальна, сопротивление тензодатчика Во = 150 Ом.
Когда прибор движется с ускорением а, грузик по инерции отклоняется, пластинка изгибается, тензодатчик растягивается или сжимается. Принцип работы и зависимость сопротивления от ускорения показаны на схеме. При этом 8 = 0.8 Ом/(м/с²).
Тензодатчик включён в цепь, как показано на рисунке. Ток, измеряемый миллиамперметром, пересчитывается, и на шкале отображается ускорение в м/с².
Внутренним сопротивлением источника и амперметра пренебрегите. Пластинка подчиняется закону Гука во всём рабочем диапазоне. Ускорение свободного падения 9 = 10 м/с².
При округлении чисел в промежуточных вычислениях сохраняйте не менее четырёх значащих цифр.
1. Чему равна сила тока в цепи в состоянии покоя? Ответ выразите в миллиамперах, округлите до целых. Никаких иных символов, кроме используемых для записи числа (в частности, пробелов), быть не должно.
2. Прибор установлен в автомобиле. При разгоне автомобиля сила тока в цепи упала до 38 мА. Чему равен модуль ускорения автомобиля в этом случае? Ответ выразите в м/с², округлите до десятых.
3. Через амперметр проходит ток 41.5 мА. Как двигается автомобиль? В данном задании несколько верных утверждений. Выберите все, которые Вы считаете верными, но обратите внимание, что если выбрано неверное утверждение и/или не выбрано верное, балл снижается.
• разгоняется вправо
• разгоняется влево
• тормозит, двигаясь вправо
• тормозит, двигаясь влево
• двигается равномерно вправо
• двигается равномерно влево
4. Тимур построил калибровочный график зависимости силы тока от ускорения по двум точкам: по начальной точке а = 0 и по точке a = 4 м/с² (ускорение направлено влево), считая эту зависимость линейной. Какой ток Тимур ожидает при ускорении а = = 8 м/с², направленном влево? Ответ выразите в миллиамперах, округлите до десятых.
5. Тимур обнаружил, что при резком разгоне автомобиля с ускорением 4 м/с2 акселерометр регистрирует не только горизонтальное ускорение, но и вибрацию двигателя с частотой около 50 Гц. Амплитуда вибрационного ускорения составляет примерно 2 м/с². Какой из графиков может описывать зависимость тока от времени при разгоне с вибрацией?
ЗАДАНИЕ 3
В качестве ответа вводите целое число или конечную десятичную дробь. В качестве разделителя целой и дробной частей используйте точку либо запятую. Никаких иных символов, кроме используемых для записи числа (в частности, пробелов), быть не должно. Пример: 3,1.
При округлении чисел в промежуточных вычислениях сохраняйте не менее четырёх значащих цифр.
Внутри теплоизолированной камеры находится лёгкий горизонтальный рычаг. На левом плече рычага закреплена открытая чашка с водой, на правом плече — верхний конец вертикальной пружины. Нижний конец пружины неподвижен. Пустая чашка предварительно уравновешена, поэтому после полного испарения воды пружина оказывается недеформированной.
Камеру заполняют горячим воздухом постоянной температуры. Вода нагревается, затем кипит и постепенно испаряется. Считайте, что давление в камере нормальное атмосферное. Температура и давление воздуха поддерживаются постоянными, а образующийся пар удаляется из камеры. Рычаг всё время остаётся в равновесии. Пружина сохраняет вертикальное направление при небольших поворотах рычага. При его наклоне вода из чашки не выливается. Теплоёмкостью чашки, рычага и датчиков, потерями теплоты через стенки и охлаждением паром пренебрегите.
Мощность теплопередачи от воздуха к воде подчиняется закону Ньютона-Рихмана:
Р = 3. (Твозд - Т),
где в — постоянный коэффициент теплопередачи.
Двухканальный регистратор одновременно записывал значение температуры воды и деформации пружины. После завершения опыта подписи каналов оказались утрачены: на графике остались только «кривая I» и «кривая II». Обе кривые построены в условных единицах 9. Для одного канала показание я связано с температурой формулой Т = 20 + 10q (°C), а для другого — с деформацией пружины формулой х = q •8z (см), где 81 = 1.0 см/ед.
Известны следующие величины:
• температура горячего воздуха Твозд = 120°С
• удельная теплоёмкость воды с = 4200 Дж/(кг·°С)
• удельная теплота парообразования воды L = 2.26 МДж/кг
• жёсткость пружины k = 30 Н/м
• параметры на схеме а = 20 см, 6 = 10 см
• ускорение свободного падения g = 10 м/с²
1. Через сколько минут после начала опыта вода закипела? Ответ округлите до целых.
2. Определите первоначальную массу воды. Ответ выразите в граммах, округлите до целых.
3. Определите мощность, расходуемую на парообразование на участке BD. Ответ выразите в ваттах, округлите до целых.
4. Определите коэффициент теплопередачи В. Ответ выразите в Вт/°С, округлите до десятых.
5. В некоторый момент на участке АВ мгновенная мощность теплопередачи становится равной средней мощности за весь участок АВ. Чему равна температура воды в этот момент? Ответ выразите в градусах Цельсия, округлите до десятых.
6. Какая часть воды испарится к тому моменту, когда потенциальная энергия пружины станет в 9 раз меньше первоначальной? Ответ выразите в процентах, округлите до целых.
Полные ответы и решения скрыты
Все ответы, ключи и решения заданий 1–3 первого варианта выложены в Telegram.
Открыть ответы в Telegram