Задания для школьного тура олимпиады

Задания  по физике для школьного тура олимпиады по физике

7 класс

Задание 1.

Проведите научную систематизацию и напишите, что из перечисленного обозначает физическое тело, что - вещество, а что - явление: кот  Матроскин; молоко Пеструшки; Луна, на которую воет волк; вой волка; фоторужьё Шарика; лопата; клад; тепловой (солнечный)  удар, полученный Волком; падение Волка на семейство ежей; торт; масло; ручка, которой вы пишите; закисание молока; похолодание; раскаты грома; свечение электрической лампочки.

Задание 2.

Колобок спрыгнул с окошка вначале шестого сигнала точного времени, соответствующего 12 часам и покатился к внучке. Успеет ли он к 13.00 к праздничному столу, если на беседу с зайцем ушло 2 мин 45 с, с волком – 4 мин, на исполнение песни лисе 4 мин 15 с. Расстояние до внучкиного дома 2 км, а головокружение у колобка начинается при скорости 4 км/ч.

Задание 3.

 Экспериментальная задача

Измерьте средний объем одинаковых маленьких шариков от шарикоподшипника для велосипеда при помощи мензурки.

Оборудование: 3-5 шариков, мензурка, вода

8 класс

Задание 1. 

Прямоугольная льдина длиной 52м и шириной 40м плавает в море. Высота льдины, выступающая над поверхностью воды равна 1м. Определите объём всей льдины. (Плотность морской воды – 1030 кг/м³, плотность льда 900 кг/м³)

Задание 2. 

На какую высоту поднят груз, массой 10 кг, с помощью механизма, КПД которого составляет 75 %, а совершенная при этом работа — 400 Дж?

Задание 3. 

Объясните следующие пословицы с физической точки зрения (какое явление описано, какие физические величины помогают объяснению и т. д.):

Шила в мешке не утаишь.

Всё идёт как по маслу.

Отрезанный ломоть к хлебу не приставишь.

Задание 4. Экспериментальное задание

Определите массу деревянного бруска с помощью одной линейки

9 класс

Задание 1.

Почему  у  гоночных велосипедов  руль опущен низко?

Задание 2. 

Шар плавает, погрузившись ровно наполовину в воду, если к нему привязана одна гирька. Если к нему привязано три таких гирьки, то он погружён полностью. Во сколько раз плотность шара меньше плотности воды?

Задание 3. 

Сопротивление одной светящейся электрической лампы 400 Ом. Какое количество таких ламп включено параллельно, если при напряжении 220 В потребляемая ими мощность равна 4,84 кВт?    

Задание 4. 

60 кг воды, взятой при температуре 90 ⁰С, смешали со 150 кг воды, взятой при  температуре 23 ⁰С. Конечная температура получившейся смеси оказалась равной 40 ⁰С. Какое количество теплоты было отдано в окружающую среду при смешивании? Удельная теплоемкость воды             4200 Дж/(кг ·⁰С) . Ответ выразите в кДж.

Задание 5. 

Как определить плотность неизвестной жидкости, используя только стакан, воду и весы с гирями?

10 класс

Задание 1.      

Какую минимальную горизонтальную скорость нужно сообщить шарику, подвешенному на вертикальном нерастяжимом и невесомом подвесе, чтобы шарик описал полную окружность в вертикальной плоскости.

Задание 2.     

Супер чайник.
При испытании новой модели электрического чайника (рис.) оказалось, что вода нагревается почти до  100 °С, но все же не закипает. Чайник рассчитан на мощность нагревателя P и напряжение 110 В. Тогда чайник подключили к сети 220 В. За какое время чайник выкипит наполовину? Масса воды в чайнике m. Удельная теплота парообразования воды L. Крышка чайника плотно закрывается. Чайник изготовлен из металла.

Задание 3.     

Нить маятника длиной L = 1 м, к которой подвешен груз массой m = 0,1 кг,
отклонена на угол  от вертикального положения и отпущена. Сила натяжения нити Т в момент прохождения маятником положения равновесия равна 2 Н.Чему равен угол ?

Задание 4.       

Почему тонкий медный провод плавится в пламени газовой плиты, а толстый медный провод не может нагреться до красного цвета?

Задание 5.   

Нарисовать схему, состоящую из батарейки, двух переключателей и трех лампочек и имеющую при различных положениях переключателей следующие режимы работы:

1)    Горит первая лампа;

2)    Горит вторая лампа;

3)    Горит третья лампа;

4)    Горят все три лампы.

В последнем случае каждая из ламп должна гореть также ярко, как и тогда, когда она горит одна.

11 класс

Задание 1.      

Начальный участок трассы скоростного спуска, расположенный вниз по склону горы с углом наклона  = 45⁰ к горизонту, горнолыжник прошел, не отталкиваясь палками. Какую максимальную скорость υ_max мог развить спортсмен на этом участке, если его масса m = 70 кг? Коэффициент трения лыж о снег µ= 0,1, сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости: F_сопр = ß υ_max², где постоянный коэффициент ß = 0,9 кг/м. Ускорение свободного падения принять g = 10 м/с².

Задание 2.    

Ведро цилиндрической формы, наполненное водой, поднимают равноускоренно, и за время t скорость его изменилась от  до . Масса воды в ведре m, радиус дна ведра r. Определить давление воды на дно.

Задание 3.      

Определить, какой ток создает электрон, вращающийся вокруг ядра в атоме водорода, если радиус его орбиты принять равным 5,3×10^{-9 см.}

Задание 4.     

Вы знаете, что два проводника, по которым текут токи в одном направлении, притягиваются. А как будут вести себя два проводника с токами, расположенные перпендикулярно друг другу?

Задание 5.     

Предложите идею опыта, при помощи которого можно исследовать зависимость ускорения тела от действующей на него силы. Перечислите необходимое оборудование.

Ответы и решение:

7 класс

Задание 1.

Решение.

Задание 2.

1)    2 мин 45 с + 4 мин + 4 мин 15 с = 7 мин – время, потраченное на беседы и песню

2)     t =  ,    t =  ч = 45 мин   –  время, потраченное на путь до внучки

3)    45 мин + 7 мин = 52 мин – общее потраченное время

4)    52 мин < 1ч

5)    Ответ: колобок успеет к праздничному столу

Задание 3. Экспериментальная задача

1)    Налить в мензурку воды, отметить уровень.

2)    Отсчитать некоторое число шариков (чем больше, тем точнее будет ответ) и высыпать их в мензурку.

3)    Отметить новый уровень воды.

4)    Разделив изменение показаний уровней на число шариков, вычислить искомый объем

8 класс

Задание 1.

F_тяж=F_A

V_подвод= V_л-V_надвод, V_надвод=abh_надвод

Ответ:  16480 м³

Задание 2.

КПД=

Ответ: 3м

Задание 3.

1.Давление твердого тела. Зависимость давления от площади опоры

2. Сила трения. Зависимость силы трения от рода соприкасающихся поверхностей.

3. Взаимодействие молекул. Зависимость силы взаимодействия от расстояния между молекулами.

Задание 4. экспериментальное

Решение.

.  Плотность деревянного бруска определить по таблице, объём – по формуле V=abc. Длину, ширину и высоту измерить линейкой.

9 класс

Задание 1.

Низко опущенный руль обеспечивает согнутое положение гонщика, что значительно уменьшает сопротивление встречного потока воздуха.  

Задание 2.

По условию плавания тел      mg + F =    (1),

где F – сила тяжести, действующая на одну гирьку, r_o   - плотность воды.

В случае с тремя гирьками    mg + 3F = r_ogV       (2).

Решая совместно систему уравнений (1) и (2) , получим

 r = =  r_o.

Ответ: меньше в 4 раза.

Задание 3.

Пусть параллельно включено N ламп сопротивлением R каждая. Тогда

потребляемая ими мощность P определяется формулой:

где U – напряжение на лампах, а R_общ – общее сопротивление N ламп, соединенных параллельно:

Объединяя две вышеприведенные формулы, найдем N:

=

Ответ: 40

Задание 4.

При перемешивании горячей и холодной воды одна часть тепла от горячей воды (Q_отд) была передана холодной воде (Q _получ), а другая часть (Q) была рассеяна в окружающую среду:

                         Q _отд  = Q + Q _получ

Запишем, с учетом этого, уравнение теплового баланса:

                        сm₁ ( t₁ - t) = Q + сm₂ ( t – t₂).

 Отсюда        Q =  сm₁ ( t₁ - t) - сm₂ ( t – t₂).

где m₁ = 60 кг, m₂ = 150 кг – массы горячей и холодной воды соответственно,

t₁ = 90 ⁰С –первоначальная температура горячей воды до перемешивания,

t₂ = 23 ⁰С – первоначальная температура холодной воды до перемешивания,

t = 40 ⁰С – температура получившейся смеси,

 – удельная теплоемкость воды.

Подставляя числовые данные, получим Q = 1890 кДж.

Ответ: Q = 1890 кДж.

Задание 5. 

1. Найти при помощи весов массу стакана : m₁ .

2.Заполнить стакан водой и вновь поставить на весы и измерить массу стакана с водой: m₂ .

3. Найти массу воды в стакане: m₃ = m₂ - m₁ .

4.По известному значению плотности воды  в стакане и её массе  вычислить его вместимость V  = 

5.Заполнив стакан неизвестной жидкостью, измерить ее массу на весах m.

6.Зная массу жидкости в стакане и ее объем, вычислить  плотность жидкости r = .

10 класс

Задание 1.

   Для шарика на стержне достаточно достигнуть верхней точки 2 на скорости ₂, практически неотличимой от нуля. Вся кинетическая энергия, полученная телом в точке 1, в точке 2 перейдет в потенциальную, т. е.  ,

 = =2.
   В точке 2 сила тяжести mg и определяет ускорение тела mg = ma, т.е. a = g. Но тело движется по окружности радиуса R со скоростью  ≠ 0. Значит, это ускорение − центростремительное: a = g =  (1).
   Скорость  прохождения верхней точки свяжем со скоростью   через превращение энергии   =  + 2mgR.
   Подставим выражение квадрата скорости , взятое из формулы (1):                      =   + 2gR или = gR + 4gR= 5gR
Ответ:   v_o =  .
   

Задание 2.

Теплообмен чайника со средой определяется температурой поверхности чайника. При нагревании чайника до 100 °С вся подводимая энергия нагревателя отводится в окружающую среду. И в первом и во втором случае мощность тепловых потерь одинакова и равна P.
При включении в сеть с напряжением  220 В мощность нагревателя

=4  и P₂=4P

Тогда для второго случая 4P = P +  и Q_пар = 3Pt.
Где Q_пар = . Тогда 3Pt = . Отсюда t =  .

Задание 3.

На основании второго закона Ньютона ускорение, вызванное суммой действующих на груз сил тяжести и натяжения нити, при прохождении положения равновесия равно центростремительному ускорению:

a= =(T-mg) 

По закону сохранения механической энергии, для груза маятника
(за начало отсчёта потенциальной энергии выбрано нижнее положение груза): mgL (1-cos )=

cos  =-=,  =60⁰ .

Ответ:  =60⁰ .

Задание 4.

Главную роль играет отвод тепла от места нагрева, т. е. теплопроводность образца, в данном случае проволоки. Количество получаемой теплоты определяется площадью боковой поверхности проволоки, поэтому пропорциональна радиусу проволоки, количество теплоты, распространяющейся вдоль проволоки пропорциональна площади сечения, то есть квадрату радиуса проволоки. А значит, теплоотвод от места нагрева растёт в зависимости от радиуса проволоки быстрее, нежели количество получаемой теплоты.

Задание 5.

Возможная схема подключения представлена на рисунке.

1.     Режим переключения между двумя лампами – 1 балла.

2.     Режим переключения между тремя лампами – 2 балла.

3.     Режим параллельного включения трех ламп –  2 балла.

11 класс

Задание 1.

1. Горнолыжник, движущийся по наклонному участку, находится под действием сил:

mg- сила тяжести,  N- нормальная составляющая силы реакции опоры,

                 F_тр –сила трения лыж о снег,  F_сопр- сила сопротивления воздуха.

2. В проекциях:   mg sin - F_тр-F_сопр = ma

                          F_тр= µ mg cos;     F_сопр = ß υ_max ².

3. Под действием проекции силы тяжести,  силы сухого трения и зависящей от скорости         силы сопротивления воздуха, ускорение лыжника по мере разгона уменьшается и при     некоторой скорости обращается в нуль. Это и есть максимальная скорость лыжника на данном отрезке трассы, поскольку дальнейшее его движение будет равномерным.

Т.о. при установившемся движении лыжника

                           mg sin - µ mg cos - ß υ_max ² = 0,  отсюда  υ_max  = 22,3

    Ответ: υ_max  = 22,3

Задание 2.

1. По II закону Ньютона уравнение движения имеет вид:

      N-F_тяж=ma,    отсюда  N =ma+ F_тяж= ma+ mg

2.   Ускорение ведра воды с водой:  .

3.   По  III закону Ньютона сила давления воды на дно равна силе реакции опоры N.

4. Учитывая, что давление равно: , получаем: , но S= πr²;

        р=.                      

  Ответ: р=.                       

Задание 3.

1.     Сила тока может быть представлена как

,

где e – заряд электрона;    N – число оборотов электрона за время t;     n – число оборотов в единицу времени;    – скорость электрона при движении по орбите;    r – радиус орбиты.

2.     При движении электрона по круговой орбите роль центростремительной силы играет кулоновская сила взаимодействия электрона с ядром:

          или ,   где m – масса электрона.     Отсюда, .   

3.     Введя это выражение в формулу для I, найдем     

 A

Ответ: I = 1,05 ∙ 10^-3 А

Задание 4.

Ответ: Вокруг проводника с током  I₁  возникает магнитное поле с индукцией В₁. На участке АО второго проводника действует сила Ампера F₁, направленная по правилу левой руки вниз, а на участке ОС действует сила Ампера F₂,  направленная вверх. Эта пара сил начнёт вращать проводник АС вокруг точки О против часовой стрелки. Аналогично можно показать, что одновременно первый проводник начнёт вращаться вокруг точки О по часовой стрелке.

Задание 5.

Оборудование: легкоподвижная тележка, блок, нить, набор грузов по механике, измерительная лента, таймер.

Ход работы: Собираем установку: к легкоподвижной тележке прикрепляем нить, перебрасываем через блок, прикреплённый к краю стола. С помощью грузов из набора по механике приводим тележку в ускоренное движение. Силу натяжения нити, приводящую тележку в движение, определяем как силу тяжести груза F=mg. Ускорение тележки определяется из соотношения a=2S/t², где S- пройденный тележкой путь до остановки, измеряется измерительной лентой, t - время движения тележки, измеряется таймером.

Вывод: С увеличением массы груза, то есть силы, ускорение увеличивается. Подтверждается второй закон Ньютона.