Разработка "Задания и ответы школьного этапа олимпиады по физике2

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2 урока

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

7 класс

1.  Прочитай рассказ и переведи в систему СИ физические величины, которые указаны в рассказе (для записи значений величин в системе СИ оставлено место в скобках).

Одна улитка очень любила путешествовать. Однажды в теплый летний день она двигалась непрерывно в течение 1,2 часа (               ), развивая скорость до 20 см/мин (                 ), а иногда и до 5 дм/мин (               ). На ее пути возникали разные препятствия – огромные ветки деревьев длиной 0,003 км     (            ), камни объемом около 45 см³ (                       ). С радостью она встречала других путешественников – барсука массой 0,08 ц     (          ), мышь, масса которой оказалась примерно 60 г (                ) и многих других. При встрече она радостно им улыбалась и желала удачного путешествия.

2. Фора (от итальянского fora – вперед) – заранее обусловленное преимущество, даваемое сильным участником слабому в некоторых спортивных соревнованиях, играх. Какую фору должен дать пешеход, идущий со скоростью 5,4 км/ч, улитке, ползущей со скоростью 0,015 м/с, чтобы на дистанции 9 м финишировать одновременно с ней?

3. Экспериментальная задача. Определите толщину одной страницы выданной книги.

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2, 5  урока

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

8 класс

1. На левой чаше весов стоит мензурка с водой. На правую чашу ставят точно такую же мензурку и наливают в нее ртуть до тех пор, пока весы не придут в равновесие. В какой мензурке уровень жидкости выше? Во сколько раз? Плотность ртути – 13, 5 г/см^3,   Плотность воды -   1 г/см^3.

2. Голодный Вини Пух ест со скоростью 50 г/с. Кролик носит еду из буфета на стол со скоростью 0,24 кг/мин. Сможет ли кролик обеспечить непрерывный процесс питания Вини Пуха?

3. Плот длиной ℓ состоит из бревен. Площадь поперечного сечения каждого бревна  S. Плот может удержать на воде груз массой m. Плотность дерева ρ, плотность воды ρо. Определить,  из скольких бревен сделан плот. 

4.Экспериментальная задача: определите объём одной канцелярской скрепки, если у вас есть мензурка с водой и несколько скрепок.

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2, 5 часа

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

9 класс

1. По параллельным путям идут пассажирские поезда навстречу друг другу, длина каждого поезда 150 м. Скорость первого поезда 90 км/ч. Пассажир первого поезда определил, что встречный поезд прошел мимо него за 2 с. Определить скорость встречного поезда.  

2. Вес куска стекла в воде 1,5 Н. Определите его массу. Плотность    стекла 2 500 кг/м³.

3. Сообщающиеся сосуды состоят из двух одинаковых трубок (U-образная трубка). Трубки частично заполнили водой. На сколько повысится уровень воды в левой трубке, если в правую налить столько керосина, что он образует столб высотой 30 см?

Плотность керосина 900 кг/м³, плотность воды 1000 кг/м³.

4. В калориметр со льдом массой 100 г и температурой 0^о С впущен пар при температуре 100 ^оС. Сколько воды окажется в калориметре непосредственно после того, как весь лед растает? λ_льда= 330 кДж/кг, L=2260 кДж/кг, с_воды=4200 Дж/ кг ^оС.  

5. Экспериментальная задача. 

У вас есть моток тонкой проволоки, карандаш и тетрадь в клетку. Определите площадь поперечного сечения проволоки.

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2, 5 часа

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

10 класс

1.Автобус первые 4 км пути проехал за 12 мин, а следующие 12 км – за 18 мин. Определите среднюю скорость автобуса на всем пути.

2.Тело совершает прямолинейное равноускоренное движение с некоторой начальной скоростью. Каково перемещение тела за 20 с, если его скорость через 10 с после начального момента равна 5 м/с? Тело двигалось в одном направлении.

3. Три проводника с сопротивлением 8 Ом и 12 Ом и 24 Ом соединены параллельно. Определить сопротивление цепи.

4. Определить до какой минимальной температуры надо нагреть стальной шарик, чтобы он, будучи    положен на лед, полностью в него погрузился. Температура льда 0^оС, удельная теплоемкость стали с=500 Дж/кг ^оС, плотность стали  ρ_стали=7800 кг/м³, плотность льда   ρ_льда=900 кг/м³, удельная теплота плавления льда λ=330 кДж/кг.

5. Экспериментальная задача. 

Определите толщину тонкой стеклянной пластинки прямоугольной формы, имея весы с разновесом и линейку. Учтите, что непосредственно измерять толщину пластинки линейкой нецелесообразно, так как это даст неточный результат.

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2, 5 часа

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

11 класс

1.Газовый отопительный котел разрешается устанавливать в проветриваемом помещении объемом не менее 15 м³. Каков объем помещения, длина пола в котором равна 250 см, ширина – 25 дм, а высота потолка над полом – 2,2 м? Возможна ли установка котла в нем?

2. Моль гелия (одноатомный газ) вначале изотермически расширяется – при этом он получает в виде тепла  1620 Дж, затем его охлаждают при неизменном объеме, отняв у него 1000 Дж в виде тепла. После этого его адиабатически сжимают до начального состояния. Найти термодинамический КПД этого цикла.

3. Паровоз массой 900 т идет по горизонтальному пути и развивает при этом постоянную силу тяги в 270кН. Известно, что на участке пути в 250 м,  его скорость возросла   с 36 до 45 км/ч. Определить силу сопротивления движению паровоза.

4.Найти силу токов и напряжения на каждом из резисторов цепи если амперметр показывает 2А, а сопротивление резисторов R₁ =2 Ом, R₂ =10 Ом, R₃ =15 Ом, R₄ =4 Ом.

5. Экспериментальная задача. Определите коэффициент трения µ дерева по дереву.

Приборы и материалы:1)деревянная линейка;

                                          2)деревянный брусок;

                                           3)измерительная лента или линейка.

ОТВЕТЫ

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2 урока

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

7 класс

1.  Прочитай рассказ и переведи в систему СИ физические величины, которые указаны в рассказе (для записи значений величин в системе СИ оставлено место в скобках).

Одна улитка очень любила путешествовать. Однажды в теплый летний день она двигалась непрерывно в течение 1,2 часа (               ), развивая скорость до 20 см/мин (                 ), а иногда и до 5 дм/мин (               ). На ее пути возникали разные препятствия – огромные ветки деревьев длиной 0,003 км     (            ), камни объемом около 45 см³ (                       ). С радостью она встречала других путешественников – барсука массой 0,08 ц     (          ), мышь, масса которой оказалась примерно 60 г (                ) и многих других. При встрече она радостно им улыбалась и желала удачного путешествия.

Ответ

 1,2 часа = 4320с

20 см/мин = 1/300 м/с = 3,33·10^-3

5 дм/мин = 1/120 м/с = 8,33·10^-3

0,003 км = 3м

45 см³ = 45∙10^{-6 м3}

0,08 ц  = 8 кг

60 г =0,06 кг

Критерии оценивания

  1,2 часа = 4320с – 1балл.

20 см/мин = 1/300 м/с = 3,33·10^-3– 2балла.

5 дм/мин = 1/120 м/с = 8,33·10^-3 – 2балла.

0,003 км = 3м – 1балл.

45 см³ = 45∙10^-6 м³– 2балла.

0,08 ц  = 8 кг – 1балл.

           60 г =0,06 кг – 1балл

2. Фора (от итальянского fora – вперед) – заранее обусловленное преимущество, даваемое сильным участником слабому в некоторых спортивных соревнованиях, играх. Какую фору должен дать пешеход, идущий со скоростью 5,4 км/ч, улитке, ползущей со скоростью 0,015 м/с, чтобы на дистанции 9 м финишировать одновременно с ней?

Решение

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Сделан перевод величин – 2 балла

Записана формула – 3 балла

Найден числовой результат – 3 балла

3. Экспериментальная задача. Определите толщину одной страницы выданной книги.

Решение. Используем метод рядов.

Критерии оценивания

За описание метода решения – 6 балла

За получение результата измерений  – 4 балла

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2, 5  урока

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

8 класс

1. На левой чаше весов стоит мензурка с водой. На правую чашу ставят точно такую же мензурку и наливают в нее ртуть до тех пор, пока весы не придут в равновесие. В какой мензурке уровень жидкости выше? Во сколько раз? Плотность ртути – 13, 5 г/см^3,   Плотность воды -   1 г/см^3.

Решение. В левой мензурке уровень  в 13, 6 раз выше, чем в правой.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Записана формула – 4 балла

Найден числовой результат – 4 балла

2. Голодный Вини Пух ест со скоростью 50 г/с. Кролик носит еду из буфета на стол со скоростью 0,24 кг/мин. Сможет ли кролик обеспечить непрерывный процесс питания Вини Пуха?

Решение

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Сделан перевод величин – 2 балла

Записана формула – 3 балла

Найден числовой результат – 3 балла

3. Плот длиной ℓ состоит из бревен. Площадь поперечного сечения каждого бревна  S. Плот может удержать на воде груз массой m. Плотность дерева ρ, плотность воды ρо. Определить,  из скольких бревен сделан плот. 

Решение

 Дано:                   

ℓ - длина плота;

S – площадь поперечного сечения бревна;

m – масса груза;

ρ_о – плотность воды;

ρ – плотность дерева.

N - ?

1)      Плот будет держаться на воде, если Fарх=F₁+ F₂     (1), где F₁ – сила тяжести плота; F₂ – сила тяжести груза.

2)      Архимедова сила равна: Fарх= ρ_о g V;  V- объем плота; V= NV₁; N-число бревен; V₁-объем одного бревна; V₁=S ℓ, тогда Fарх= ρ_о g  N S ℓ.

3)      Сила тяжести плота F₁=m₁ g N , m₁-масса одного бревна; m₁= ρ V_1; F₁= ρ  S ℓ g N.

4)      Сила тяжести груза на плоту: F₂=m g.

5)      Подставляя все значения сил в уравнение (1), получаем:

ρ_о g  N S ℓ= ρ  S ℓ g N+ m g;   

ρ_о g  N S ℓ- ρ  S ℓ g N= m g; 

g  N S ℓ(ρ_о- ρ) = m g;

      N= m/ S ℓ(ρ_о- ρ).                      

Ответ: N= m/ S ℓ(ρ_о- ρ).

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Записана формула условие плавание тел– 2 балла

Записана формула силы тяжести- 2 балла

Записано условие плавание тел – 2 балла

Найден числовой результат – 2 балла

4.Экспериментальная задача: определите объём одной канцелярской скрепки, если у вас есть мензурка с водой и несколько скрепок.

Решение. Определить начальный объём жидкости в мензурке V₁. Погрузить N скрепок в мензурку с водой. Определить объём жидкости со скрепками V₂. Вычислить объём одной скрепки по формуле
V=(V₂ - V₁)/ N.

Критерии оценивания

Сделано описание способа определения – 1 балл.

 Приведена формула определения объёма одной скрепки  – 3 балла.

Произведено непосредственное определение объёма одной скрепки – 2 балла.
Измерения проведены несколько раз и проведено усреднение результатов – 4 балла.

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2, 5 часа

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

9 класс

1. По параллельным путям идут пассажирские поезда навстречу друг другу, длина каждого поезда 150 м. Скорость первого поезда 90 км/ч. Пассажир первого поезда определил, что встречный поезд прошел мимо него за 2 с. Определить скорость встречного поезда.  

Решение

 Дано:                  СИ:                          Решение:

V₁=90 км/ч              25м/с                       ℓ=s= (V₁+ V₂) t ;     V₂= s/ t - V_1;

 t=2с

 ℓ=150 м

__________                                               V₂ = 150м/2с – 25м/с = 50 м/с=180 км/ч                        

   V₂-?

 Ответ:  50 м/с =180 км/ч.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Сделан перевод величин – 2 балла

Записана формула – 3 балла

Найден числовой результат – 3 балла

2. Вес куска стекла в воде 1,5 Н. Определите его массу. Плотность    стекла 2 500 кг/м³.

Решение. Fарх = Р₁ - Р₂ , где:Р₁-вес в воздухе, Р₂- вес стекла в воде.

Fарх = ρ_вgV; V = m_c/ρ_c, тогда 

m_{c =} Р₂/ g(1- ρ_в/ ρ_c)

Ответ: m_c= 0, 25 г.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Сделан перевод величин – 2 балла

Записана формула – 3 балла

Найден числовой результат – 3 балла

3. Сообщающиеся сосуды состоят из двух одинаковых трубок (U-образная трубка). Трубки частично заполнили водой. На сколько повысится уровень воды в левой трубке, если в правую налить столько керосина, что он образует столб высотой 30 см?

Плотность керосина 900 кг/м³, плотность воды 1000 кг/м³.

Решение. Предположим, что в левой трубке уровень воды повысился на h. Тогда в правой трубке уровень воды будет ниже, чем в левой, на 2h.

ρ_к gH =  ρ_в g2h. →   h = 12 см.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Сделан перевод величин – 2 балла

Записана формула – 3 балла

Найден числовой результат – 3 балла

4. В калориметр со льдом массой 100 г и температурой 0^о С впущен пар при температуре 100 ^оС. Сколько воды окажется в калориметре непосредственно после того, как весь лед растает? λ_льда= 330 кДж/кг, L=2260 кДж/кг, с_воды=4200 Дж/ кг ^оС.  

Решение

 Дано:                           СИ                         Решение:

m_льда=100 г                   0,1кг                  Q_льда=Q_пара+Q_воды

t ₁=0^о С                                                    λ_льда m_льда= L_пара m_пара+ с_водыm_пара∆t

t ₂=100 ^оС

λ_льда= 330 кДж/кг         330000Дж          m_пара= λ_льда m_льда  / (L_{пара +} с_воды∆t)

L_пара=2260 кДж/кг        2260000Дж        m _пара=0,012 кг

с_воды=4200 Дж/ кг ^оС                                М_воды= m_{пара +} m_льда

                                                                                                    М_воды=0,1кг+0,012кг= 0,112 кг=112г.

_____________                                      

M_воды-?                                                                                    

  Ответ: M_воды =112г.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Сделан перевод величин – 2 балла

Записана формула  условия теплового баланса – 2 балла

Записаны формулы плавления и нагревания – 2 балла

Найден числовой результат – 2 балла

5. Экспериментальная задача. 

У вас есть моток тонкой проволоки, карандаш и тетрадь в клетку. Определите площадь поперечного сечения проволоки.

Решение. Нужно намотать проволоку на карандаш как можно плотнее (сделать больше число витков).

              Измерить длину ряда и разделить на число витков, таким образом, получим диаметр проволоки. В качестве «мерной единицы» следует воспользоваться клетками в тетради (длина клетки ℓ=0,5 см).

              Определить примерный диаметр проволоки по формуле S= πd²/4

 

Критерии оценивания

За описание метода решения – 6 балла

За получение результата измерений  – 4 балла

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2, 5 часа

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

10 класс

1.Автобус первые 4 км пути проехал за 12 мин, а следующие 12 км – за 18 мин. Определите среднюю скорость автобуса на всем пути.

Решение

По формулам , ,  находим общее время, общий путь и среднюю скорость .

Примечание: Время удобнее перевести в часы. Не снижать баллы за неиспользование системы СИ.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Записана формула – 5 балла

Найден числовой результат – 3 балла

2.Тело совершает прямолинейное равноускоренное движение с некоторой начальной скоростью. Каково перемещение тела за 20 с, если его скорость через 10 с после начального момента равна 5 м/с? Тело двигалось в одном направлении.

Решение. Обозначим начальную скорость тела V₀ , а ускорение а. Промежуток времени, равный 10  с, обозначим t.

 Скорость тела через 10 с после начального момента  V = V₀ + at, а путь, пройденный за 20 с, равен  S = V₀2t + a(2t²)/2 = 2t(V₀ + at) = 2Vt = 2*5*10 = 100м.

Ответ: S = 100 м.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Записана формула – 5 балла

Найден числовой результат – 3 балла

3. Три проводника с сопротивлением 8 Ом и 12 Ом и 24 Ом соединены параллельно. Определить сопротивление цепи.

Решение. Три проводника с сопротивлением 8 Ом и 12 Ом и 24 Ом соединены параллельно. Определить сопротивление цепи.

Дано: R1 = 8 Ом R2=12 Ом R3= 24 Ом	Решение: Rобщ= 4 (Ом)
Rобщ,- ?

Ответ: R_общ= 4 Ом.

Критерии оценивания

Записана формула параллельного соединения проводников –6 баллов.

Найден числовой результат для энергии –4 балла.

4. Определить до какой минимальной температуры надо нагреть стальной шарик, чтобы он, будучи    положен на лед, полностью в него погрузился. Температура льда 0^оС, удельная теплоемкость стали с=500 Дж/кг ^оС, плотность стали  ρ_стали=7800 кг/м³, плотность льда   ρ_льда=900 кг/м³, удельная теплота плавления льда λ=330 кДж/кг.

   Решение

 Дано:

  t₀ = 0^оС

  с=500 Дж/кг ^оС

  ρ_стали=7800 кг/м³,

  λ=330 кДж/кг

   ρ_льда=900 кг/м³

           t-?             

 Количество теплоты, которое выделяет стальной шарик при охлаждении до 0^оС, будет равно количеству теплоты, которое необходимо для расплавления льда в объеме шарика:  Qш=Qл

Или  ρ_стали VС(t- t₀₎₌ λ ρ_льда V,     отсюда    t = λ ρ_льда / ρ_стали С + t₀

 Ответ:   t = 76 ^оС.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Записана формула  условия теплового баланса – 3 балла

Записаны формулы плавления и охлаждения – 3 балла

Найден числовой результат – 2 балла

5. Экспериментальная задача. 

Определите толщину тонкой стеклянной пластинки прямоугольной формы, имея весы с разновесом и линейку. Учтите, что непосредственно измерять толщину пластинки линейкой нецелесообразно, так как это даст неточный результат.

Решение. Толщину пластинки h можно рассчитать по формуле h= m/ ρS, где m- масса пластинки, ρ-плотность стекла, S-площадь пластинки. Массу пластинки определяют с помощью весов, а площадь вычисляют, предварительно измерив длину и ширину пластинки.

Критерии оценивания

За описание метода решения – 6 балла

За получение результата измерений  – 4 балла

Школьный этап Всероссийской  олимпиады по физике

2016-2017 учебный год

Время выполнения 2, 5 часа

Каждое задание оценивается в 10 баллов

Школьная олимпиада по физике

11 класс

1.Газовый отопительный котел разрешается устанавливать в проветриваемом помещении объемом не менее 15 м³. Каков объем помещения, длина пола в котором равна 250 см, ширина – 25 дм, а высота потолка над полом – 2,2 м? Возможна ли установка котла в нем?

Решение

Ответ: Устанавливать котел нельзя

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Сделан перевод величин – 2 балла

Записана формула – 3 балла

Найден числовой результат – 3 балла

2. Моль гелия (одноатомный газ) вначале изотермически расширяется – при этом он получает в виде тепла  1620 Дж, затем его охлаждают при неизменном объеме, отняв у него 1000 Дж в виде тепла. После этого его адиабатически сжимают до начального состояния. Найти термодинамический КПД этого цикла.

Решение. От нагревателя за цикл получено 1620 Дж, холодильнику отдано 1000 Дж, следовательно, работа  в цикле 620 Дж.

КПД= 620 Дж/1620 Дж =31/81=38%.

Ответ: 38%.

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Записана формула КПД – 3 балла

Определено количество теплоты – 3 балла

Найден числовой результат – 2 балла

3. Паровоз массой 900 т идет по горизонтальному пути и развивает при этом постоянную силу тяги в 270кН. Известно, что на участке пути в 250 м,  его скорость возросла   с 36 до 45 км/ч. Определить силу сопротивления движению паровоза.

Решение

      Дано:                       СИ

Fтяги=270кН        270000 Н

m=900т                  900000 кг

S=250м

   V₁=36 км/ч              10 м/с

    V₂=45 км/ч              12,5 м/с

            Fтр-?    

1. По II закону Ньютона уравнение движения имеет вид:

Fтяги-Fтр=ma, отсюда  Fтр= Fтяги- ma

2.   Ускорение:  а= (V₂²- V₁²)/2S

3.    Fтр= Fтяги- m(V₂²- V₁²)/2S

 Ответ: Fтр=169кН

Критерии оценивания

Записано условие – 2 балла

Сделан перевод величин – 2 балла

Записана формула 2 закона Ньютона – 2 балла

Записана формула ускорения – 2 балла

Найден числовой результат – 2 балла

4.Найти силу токов и напряжения на каждом из резисторов цепи если амперметр показывает 2А, а сопротивление резисторов R₁ =2 Ом, R₂ =10 Ом, R₃ =15 Ом, R₄ =4 Ом.

Решение. Соединение смешанное.

U_{3 =} I₃ R₃ =30В             U₂ = U₃ =30В           I₂ =U₂ /R₂ =3A

I₁ =I₄ =I ₂ + I₃ = 5A     U₁ =I₁ R₁ =10B           U₄ =I₄ U₄= 20B

                                                                  Критерии оценивания

Соединение смешанное.

U_{3 =} I₃ R₃ =30В – 1 балл

U₂ = U₃ =30В – 1 балл

I₂ =U₂ /R₂ =3A – 2 балл

I₁ =I₄ =I ₂ + I₃ = 5A – 2 балла

U₁ =I₁ R₁ =10B – 2 балла

U₄ =I₄ U₄= 20B – 2 балла

5. Экспериментальная задача.  Определите коэффициент трения µ дерева по дереву.

Приборы и материалы:1)деревянная линейка;

                                          2)деревянный брусок;

                                           3)измерительная лента или линейка.

Решение

1. На деревянную линейку ставят деревянный брусок, а затем линейку приподнимают  на угол £ за один конец так, чтобы брусок пришел в движение.

2. Измерительной лентой измеряют ℓ и h.

3. Брусок начинает двигаться, когда  F> или =Fтр.

      F=mg sin£;  Fтр=µmg cos£

mg sin£= µmg cos£;

µ= sin£/ cos£ =tg £   или tg £  = h/ ℓ,

тогда µ= h/ ℓ.

Критерии оценивания

За описание метода решения – 6 балла

За получение результата измерений  – 4 балла