Physics Olympiad year na antas munisipal

1. Nasa panganib ang isda. Ang paglangoy sa bilis na V na lampas sa isang malaking coral, isang maliit na isda ang nakaramdam ng panganib at nagsimulang gumalaw nang may pare-pareho (sa modulus at direksyon) acceleration a = 2 m/s 2 . Pagkatapos ng isang oras t = 5 s pagkatapos ng simula pinabilis na paggalaw ang bilis nito ay nakadirekta sa isang anggulo na 90 sa paunang direksyon ng paggalaw at dalawang beses ang inisyal. Tukuyin ang module ng unang bilis na V, kung saan lumangoy ang isda sa coral.

Solusyon 1: Gamitin natin ang vector equation

V con \u003d V + a * t. Isinasaalang-alang na ang Vcon = 2V at iyon

V con V, maaari itong ilarawan bilang vector triangle bilis. Gamit ang Pythagorean theorem, makikita natin ang sagot: V = sa= 4.5 m/s.

Kumpletuhin ang tamang solusyon

Ang tatsulok ng mga bilis ay binuo

Gamit ang Pythagorean theorem, ang sagot ay matatagpuan

Kung ang problema ay nalutas nang analytical, ang unang 5 puntos ay ibinibigay para sa nakasulat na sistema ng mga equation (dependence ng velocity projection sa oras)

Tamang sagot ang natanggap


2. Dalawang magkaparehong bola, masa

bawat isa, sinisingil ang parehong mga palatandaan, konektado sa pamamagitan ng isang thread at sinuspinde mula sa kisame (Fig.). Anong singil ang dapat na taglay ng bawat bola upang maging pareho ang tensyon ng sinulid? Distansya sa pagitan ng mga ball center

. Ano ang tensyon ng bawat thread?

Ang koepisyent ng proporsyonalidad sa batas ng Coulomb k \u003d 9 10 9 Nm 2 /C 2.

Solusyon 2:

Ipinapakita ng figure ang mga puwersang kumikilos sa magkabilang katawan. Mula dito ay malinaw na



Kung ganoon

hanapin


Cl.

Tama (pagkakamali) ng desisyon

Kumpletuhin ang tamang solusyon

Ang tamang desisyon. Mayroong ilang mga maliliit na depekto na hindi nakakaapekto sa pangkalahatang solusyon.

Nakagawa ng drawing gamit ang aktibong pwersa, ang ikalawang batas ni Newton ay isinulat para sa 1 at 2 katawan.

Tamang sagot ang natanggap

Mayroong magkahiwalay na mga equation na nauugnay sa kakanyahan ng problema sa kawalan ng solusyon (o sa kaso ng isang maling solusyon).

Ang solusyon ay hindi tama o nawawala.

Gawain 3.

Ang calorimeter ay naglalaman ng tubig na may mass m sa \u003d 0.16 kg at isang temperatura t sa \u003d 30 o C. Sa pagkakasunud-sunod,

upang palamig ang tubig, ang yelo ng mass m l \u003d 80 g ay inilipat mula sa refrigerator sa isang baso.

ang refrigerator ay nagpapanatili ng temperatura t l \u003d -12 o C. Tukuyin ang huling temperatura sa

calorimeter. Tiyak na kapasidad ng init ng tubig C sa \u003d 4200 J / (kg * o C), tiyak na init yelo

Cl \u003d 2100 J / (kg * o C), tiyak na init natutunaw na yelo λ = 334 kJ/kg.

Solusyon 3:

Dahil hindi malinaw kung ano ang magiging huling nilalaman ng calorimeter (matunaw ba ang lahat ng yelo?)

Solusyonan natin ang problema sa numero.

Ang dami ng init na inilabas kapag nagpapalamig ng tubig: Q 1 \u003d 4200 * 0.16 * 30 J \u003d 20160

Ang dami ng init na nasisipsip kapag pinainit ang yelo: Q 2 \u003d 2100 * 0.08 * 12 J \u003d 2016

Ang dami ng init na nasisipsip sa panahon ng pagtunaw ng yelo: Q 3 \u003d 334000 * 0.08 J \u003d 26720 J.

Makikita na ang dami ng init Q 1 ay hindi sapat upang matunaw ang lahat ng yelo

(Q 1< Q 2 + Q 3). Это означает, что в конце процесса в сосуде будут находится и лёд, и вода, а

ang temperatura ng pinaghalong ay magiging katumbas ng t = 0 o C.

Tama (pagkakamali) ng desisyon

Kumpletuhin ang tamang solusyon

Ang tamang desisyon. Mayroong ilang mga maliliit na depekto na hindi nakakaapekto sa pangkalahatang solusyon.

Ang solusyon sa kabuuan ay tama, gayunpaman, naglalaman ito ng mga makabuluhang error (hindi pisikal, ngunit matematika).

Ang isang formula ay isinulat para sa pagkalkula ng dami ng init para sa 1, 2 at 3 na proseso (2 puntos para sa bawat formula)

Tamang sagot ang natanggap

Mayroong pag-unawa sa physics ng phenomenon, ngunit ang isa sa mga equation na kinakailangan para sa paglutas ay hindi natagpuan; bilang isang resulta, ang resultang sistema ng mga equation ay hindi kumpleto at imposibleng makahanap ng solusyon.

Mayroong magkahiwalay na mga equation na nauugnay sa kakanyahan ng problema sa kawalan ng solusyon (o sa kaso ng isang maling solusyon).

Ang solusyon ay hindi tama o nawawala.

Gawain 4

Nakolekta ang eksperimento de-koryenteng circuit na binubuo ng iba't ibang mga baterya na may

bale-wala ang panloob na pagtutol at magkaparehong fusible

piyus, at gumuhit ng diagram nito (ang mga piyus sa diagram ay ipinahiwatig sa itim

mga parihaba). Kasabay nito, nakalimutan niyang ipahiwatig sa figure na bahagi ng EMF ng mga baterya. Gayunpaman

eh

naaalala ng eksperimento na sa araw na iyon sa panahon ng eksperimento ay nanatili ang lahat ng piyus

buo. Kunin ang hindi kilalang mga halaga ng EMF.

Solusyon 4:

Kung, kapag lumalampas sa anumang closed circuit algebraic sum EMF noon

Hindi gagawin sero, pagkatapos ay isang napakalaking kasalukuyang lalabas sa circuit na ito (dahil sa liit

panloob na pagtutol mga baterya) at ang mga piyus ay pumutok. Dahil hindi ito

nangyari, maaari naming isulat ang mga sumusunod na pagkakapantay-pantay:

E1 - E2 - E4 = 0, kung saan E4 = 4 V,

E3 + E5 - E4 = 0, kung saan ang E5 = 1 V,

E5 + E2 - E6 = 0, kaya E6 = 6 V.

Tama (pagkakamali) ng desisyon

Kumpletuhin ang tamang solusyon

Ang tamang desisyon. Mayroong ilang mga maliliit na depekto na hindi nakakaapekto sa pangkalahatang solusyon.

Ang ideya ay nabuo na ang kabuuan ng EMF ay katumbas ng zero kapag lumalampas sa anumang circuit

Tamang nahanap na mga halaga ng tatlong hindi kilalang EMF - 2 puntos para sa bawat isa

Mayroong pag-unawa sa physics ng phenomenon, ngunit ang isa sa mga equation na kinakailangan para sa paglutas ay hindi natagpuan; bilang isang resulta, ang resultang sistema ng mga equation ay hindi kumpleto at imposibleng makahanap ng solusyon.

Mayroong magkahiwalay na mga equation na nauugnay sa kakanyahan ng problema sa kawalan ng solusyon (o sa kaso ng isang maling solusyon).

Ang solusyon ay hindi tama o nawawala.

Ang isang maliit na bar sa pamamagitan ng isang sistema ng mga bloke ay konektado sa pamamagitan ng isang hindi mapalawak na sinulid na may mahabang cart na maaaring gumulong sa isang pahalang na ibabaw. Ang bar ay inilagay sa isang troli at itinatakda sa paggalaw pare-pareho ang bilisν = 2 m/s, nakadirekta nang pahalang sa kahabaan ng cart (tingnan ang Fig. 1.1).

Ano ang bilis na nauugnay sa bar ay magkakaroon ang cart sa sandaling ang anggulo sa pagitan ng hilig na sinulid at ng abot-tanaw ay α = 60°? Isaalang-alang na sa ipinahiwatig na sandali ang cart ay hindi nakarating sa dingding kung saan ang mga bloke ay nakalakip.

Posibleng solusyon

Dahil sa inextensibility ng thread, ang projection ng bilis ng point A ng rope sa direksyon AB ay katumbas ng projection ng speed ng point D ng rope sa direksyon DC, i.e. ν∙cosα = u , kung saan ang u ay ang bilis ng troli na may kaugnayan sa lupa. Ang bilis ng troli na nauugnay sa bar ay: ν rel. = u+ ν = ν∙(1+cosα) = 3 m/s.

Sagot: v rel. = 3 m/s.

Pamantayan sa pagsusuri

Gawain 2

Ang isang ice floe na may bala na nagyelo sa loob nito ay nakasabit sa isang sinulid at bahagyang nakalubog sa tubig, na nasa isang manipis na pader na cylindrical na salamin na nakatayo sa isang mesa. Ang yelo ay hindi dumadampi sa mga dingding at ilalim ng salamin. Ang lugar ng ilalim ng salamin S = 100 cm 2. Ang puwersa ng pag-igting ng sinulid ay F = 1 N. Magkano ang magbabago ang antas ng tubig sa baso pagkatapos matunaw ang yelo? Tataas ba ito o babagsak? Ang bala ay may mass m = 10 g at isang density ρ = 10,000 kg/m 3 . Densidad ng tubig ρ 0 \u003d 1000 kg / m 3

Posibleng solusyon

Isaalang-alang ang mga panlabas na puwersa na kumikilos sa mga nilalaman ng isang baso, kung saan kasama namin ang tubig, yelo at isang bala. Ang gravity ay binabayaran ng dalawang pataas panlabas na pwersa- puwersa F at puwersa ng presyon mula sa ibaba. Ang huli, ayon sa ikatlong batas ni Newton, ay katumbas ng ganap na halaga sa puwersa ng presyon sa ilalim mula sa gilid ng likido. Mula sa kondisyon ng balanse para sa mga nilalaman ng baso sa paunang estado, ito ay sumusunod:

F + S∙ρ 0 ∙g∙h 1 = m na naglalaman ng ∙g,

kung saan ang h 1 ay ang taas ng lebel ng tubig sa paunang estado.

Matapos matunaw ang yelo, ang masa ng mga nilalaman ay napanatili, ngunit nagbabago ang antas
tubig sa baso at samakatuwid ay ang presyon ng tubig malapit sa ilalim. Bilang karagdagan, ang puwersa F ay tumigil sa pagkilos, ngunit sa ilalim na may puwersa

nagsisimula nang tumama ang bala. Ang bagong kondisyon ng balanse para sa mga nilalaman ng baso ay may anyo:

S∙ρ 0 ∙g∙h2 + N = m na naglalaman ng ∙g,

kung saan ang h 2 ay ang taas ng lebel ng tubig sa huling estado.

Ang pagbabawas ng pangalawang equation mula sa unang equation, nakakakuha kami ng isang expression para sa pagbabago ng antas ng tubig sa baso:

Dahil positibo ang value na ito, tataas ang level.

Pamantayan sa pagsusuri

Kabuuan wala na 10 puntos para sa gawain!

Gawain 3

Ang isang maliit na bola ng mass m, na nasuspinde sa isang liwanag na hindi mapalawak na sinulid mula sa kisame ng isang silid, ay pinakawalan nang walang paunang tulin mula sa estado kung saan ang thread ay pahalang. Hanapin ang gawaing ginawa ng pag-igting sa bola habang ito ay gumagalaw mula sa itaas hanggang sa ibaba. Ibigay ang sagot para sa frame ng sanggunian na nauugnay sa silid, at para sa frame ng sanggunian na gumagalaw nang pahalang na may kaugnayan sa silid sa eroplano ng larawan na may pare-parehong bilis V. Ang haba ng thread ay L. Ang frame ng sanggunian na nauugnay na may silid ay maaaring ituring na inertial.

Posibleng solusyon

Sa frame ng sanggunian na nauugnay sa silid, ang puwersa ng pag-igting ng thread sa anumang sandali ng paggalaw ay nakadirekta patayo sa bilis ng bola, samakatuwid, ang trabaho nito ay zero.

Ang batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya para sa isang bola ay may anyo

m∙g∙L = m∙u 2/2,

kung saan mahahanap mo ang bilis ng bola sa mas mababang posisyon:

Sa isang gumagalaw na frame ng sanggunian bilis ng pagsisimula Ang bola ay modulo V, at
ang modulus ng final velocity ng bola ay |V – u|. Pagkatapos mula sa teorama sa kinetic energy para sa bola:

Mula dito nakuha namin na ang gawain ng thread tension force ay katumbas ng:

Dahil sa isang gumagalaw na reference frame sa anumang sandali ang anggulo sa pagitan ng velocity vectors ng bola at ang tension force ay mapurol, ang gawain ng puwersang ito ay negatibo.

Pamantayan sa pagsusuri

Gawain 4

Isang board ng mass m 1 = 2 kg ang nakahiga sa mesa, at isang bloke ng mass m 2 = 1 kg ang nakahiga sa board. Ang isang magaan na sinulid ay nakatali sa bar, ang pangalawang dulo nito ay itinapon sa isang perpektong bloke na naayos sa gilid ng board. Ang mga koepisyent ng friction sa pagitan ng board at ng talahanayan at sa pagitan ng bar at ng board ay pareho at katumbas ng μ = 0.1. Ang seksyon ng thread sa pagitan ng bar at block ay pahalang. Sa anong mga modulus accelerations magsisimulang gumalaw ang bar at ang board kung ang isang pababang puwersa F = 5 N ay inilapat sa patayong seksyon ng thread? Pagpapabilis libreng pagkahulog maaaring ituring na katumbas ng g \u003d 10 m / s 2.

Posibleng solusyon

Tatlong pwersa ang kumikilos sa board sa pahalang na direksyon: ang puwersa ng pag-igting ng thread na nakadirekta sa kanan at ang mga puwersa ng friction na nakadirekta sa kaliwa mula sa gilid ng sahig at bar. Ang pahalang na bahagi ng thread tension force na kumikilos sa board sa kanan ay 5 N sa absolute value. Mas malaki ito kaysa sa kabuuan ng mga module ng maximum na posibleng friction forces na kumikilos sa board:

μ[(m 1 + m 2)∙g + F] + μ∙m 2 + μ∙m 2 ∙g = 4.5 H

Samakatuwid, ang board ay dumudulas sa sahig sa kanan. At the same time, obvious naman na
ang bloke ay dumudulas sa kahabaan ng board sa kaliwa. Mula sa ikalawang batas ni Newton,
nakasulat para sa board at para sa bar, nakita namin ang mga module ng kanilang mga acceleration:

Pamantayan sa pagsusuri

Gawain 5

Ang electrical circuit ay isang wire mesh na binubuo ng mga link na may parehong resistensya. R. Ang isang link ay pinalitan ng isang voltmeter, ang paglaban nito ay katumbas din ng R. Ang isang mapagkukunan ng boltahe ay konektado sa grid U 0 = 20 V tulad ng ipinapakita sa Larawan 5.1. Hanapin ang pagbabasa ng voltmeter.

Posibleng solusyon

Ilarawan natin sa eskematiko ang mga alon na dumadaloy sa mga link ng grid, na isinasaalang-alang ang simetrya nito at ang batas ng Ohm para sa seksyon ng circuit. Ayon sa batas na ito, ang kasalukuyang mga lakas sa parallel na mga link sa ilalim ng parehong boltahe ay inversely proporsyonal sa mga resistensya ng mga link na ito. Kapag naglalarawan ng mga alon, dapat ding isaalang-alang ng isa ang batas sa konserbasyon singil ng kuryente para sa mga grid node, ang kabuuan ng mga agos na dumadaloy sa node ay dapat na katumbas ng kabuuan ng mga agos na umaagos palabas ng node. Bilang karagdagan, tandaan na, dahil sa simetrya ng circuit, ang mga alon ay hindi dumadaloy sa gitnang vertical conductor.

Kung ang isang kasalukuyang dumadaloy sa itaas na mga link na may puwersa ako, pagkatapos ay isang kasalukuyang dumadaloy sa gitnang pahalang na konduktor na may puwersa 2 ako(kasi kasalukuyang ako dumadaloy sa mga link na may karaniwang pagtutol 4 R, at ang kasalukuyang 2 ako- sa pamamagitan ng mga link na may karaniwang pagtutol 2 R). kasalukuyang puwersa 3 ako dumadaloy sa isang circuit na may karaniwang pagtutol 10 R/3 - Kasama sa seksyong ito ang lahat ng elemento, maliban sa dalawang mas mababang pahalang na link. Nangangahulugan ito na sa pamamagitan ng dalawang mas mababang pahalang na mga link na may kabuuang pagtutol 2 R dumadaloy ang kasalukuyang may puwersa 5 ako. Ang boltahe sa dalawang mas mababang mga link na ito ay U 0 = IR. Para sa isang voltmeter, maaari kang sumulat: U v = 3∙ akoR. Mula rito

U v =3∙ U 0 / 10 = 6 V.

Sagot : U v = 6 V

Pamantayan sa pagsusuri

Kapag nag-solve sa pamamagitan ng pagbuo ng isang katumbas na circuit:

  • Mga puntos para sa bawat tamang aksyon magdagdag ng up.
  • Sa error sa aritmetika(kabilang ang isang error sa conversion ng mga yunit ng pagsukat) marka nabawasan ng 1 puntos.
  • Maximum para sa 1 gawain - 10 puntos.
  • Kabuuan para sa trabaho - 50 puntos.