Олимпиада по физике 10 -11 класс

 11 класс  физика

1. Винтовка массой 3 кг подвешена на двух параллельных нитях. При выстреле в результате отдачи она отклонилась вверх на расстояние 19,6 см. Масса пули 10 г. Определите скорость пули.( 8б)
2. Будет ли кипеть вода в стакане, плавающем в сосуде, в котором кипит вода.( 8б)
3. После того как два маленьких заряженных металлических шарика привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние, сила их кулоновского взаимодействия увеличилась в 4/3 раза. Одноименными или разноименными были первоначальные заряды, во сколько раз отличались их модули? Радиусы шариков одинаковы.( 10б)
4. В калориметре находится 200 г воды при температуре 20°С.  Найдите температуру смеси, если в калориметр бросили  10 г льда при температуре  0°С.(8б)
5. Как будут изменять показания вольтметры, если  ползунок реостата передвигать влево. (10б)

Решении.

1. По закону сохранения импульса  Mv₁=mv₂

По закону сохранения энергии                  Mgh =Мv₁²/2.

За нулевой уровень принята линия на которой висело ружье, сопротивление воздуха не учитывается. V₁ =mv₂/M.              v₂ =M/m˅ 2gh

2. Вода кипеть не будет, так как вся энергия тратится на кипение воды, в которой плавает  стакан.

3. Сила кулоновского взаимодействия определяется по формуле  F =k(g₁ g₂)/r²

1) Если заряды одноименные, то  сила после разделения равна  n F =k(g₁ +g₂₎²_/ r²

Где  п =4/3. Примем  g₁₌ х g₂  получим

(g₁ +g₂₎² =4 п g₁ g_{2,  (х+1)}² =4 пӀхӀ   или  х²+2(х-2пӀхӀ) +1 =0

Пусть х>0, тогда х_1,2 =2п-1 ±˅(2п-1)²-1, то есть х₁ =3, х_{2 =1/3.} Одноименные заряды отличаются в 3 раза.

Пусть  х<0, тогда х₁ =-7,2. Х₂ =1:х₁ Разноименные заряды отличаются в 7,2 раза

4. Найдем количество теплоты необходимое для плавления льда  0, 1кг 340000 Дж кг =34000Дж и количество теплоты  выделившейся при охлаждении воды до  нуля градусов  16800      Дж. Так как 16800  меньше 34000, то лед не растает и температура смеси будет равна 0 градусов.

5  Показания первого будут увеличиваться, а второго – уменьшаться

10 КЛАСС    ФИЗИКА

1. Успеет ли автомобиль остановиться у светофора, если двигаясь со скоростью 72 км в час, он начал тормозить за 30 м до светофора. Коэффициент трения шин об асфальт принять 0,5.( 10б)
2. Со дна высокого стеклянного сосуда, наполненного водой, поднимается небольшой пузырек воздуха. Каков характер движения(10б).

3. Две лампочки сопротивлением 6 Ом, соединенные параллельно, образуют последовательную цепь с третьей лампочкой сопротивлением 3 Ом.  Будет ли гореть на полную мощность лампа  сопротивлением 3 Ом, если  общее напряжение на всей цепи 4,2 В, а лампа  имеет мощность 1 Вт.(10б)
4. Мешает  или  помогает течение переплыть реку: а) за кратчайшее время? Б) по кратчайшему пути? Считайте , что ширина реки и скорость течения всюду одинаковые.(10б)
5. Электрон влетает в магнитное поле под прямым углом к силовым линиям  этого  поля, направленных от наблюдателя. В какую сторону относительно направления движения и по какой траектории  продолжит движение электрон(10б).

Решение.

1. По второму закону Ньютона    F =ma . Во время торможения на тело действуют  три силы: сила трения, сила тяжести и сила реакции опоры.  F_тр = µN,   F_т = mg ,  N =mg  , значит

 Отсюда  F =F_тр =   ma  = µ mg, значит а = µg=0,5• 10 =5 м/c²

По формуле  s = v²/ 2a,    = 20²/ 10 =40 м. Не успеет остановиться.

2. На шарик действует три силы: сила тяжести, которая не меняется , сила сопротивления, сила Архимеда. Так как сила сопротивления пропорциональна v ²   , а сила  Архимеда  пропорциональна   v³   , то при подъеме шарика, сила  Архимеда будет расти больше, чем сила сопротивления. Объем шарика увеличивается с  высотой, так как давление воды уменьшается.  Значит шарик будет ускоряться, но с увеличивающимся(не постоянным) ускорением.

3. Общее сопротивление цепи равно  R₁ R₂/(R₁ +R₂) + R₃ = 6 Ом, Общая сила тока равна 4,2 : 6 =0,7 А. Сила тока в лампе равна  0, 35  А, напряжение 2,1 В, а  выделяющаяся мощность  0,735 Вт, что меньше 1 Вт. Лампа не будет гореть на полную мощность.

4. Если плыть перпендикулярно течению, то есть  за кратчайшее время, то течение не мешает  движению. Если двигаться по кратчайшему пути, то  есть под углом к течению, то мешает.

5. По правилу левой руки электрон будет  поворачивать вправо и двигаться в магнитном  поле по окружности. Силовые линии входят в ладонь.