Дидактический материал по физике: " Олимпиада по физике".

Ключ

9 класс

Задача 1

Решение: F_тяж = mg(сила тяжести), F_а=gρ_вV_п(архимедова сила), m= gρ_л(масса льда);

F_тяж = F_а(условие плавания тел), gρ_лV= gρ_вV_п, V_п – объём подводной части, V_н – объём надводной части. V_п = ρ_лV/ρ_в = 900·5·10^-3/1000 = 4,5·10^-3м³ = 4,5 дм³. V_н = V – V_п = 5 дм³ – 4,5 дм³ = 0,5 дм³.

Задача 2

Решение. Длина поезда l_п соизмерима с длиной моста l_м, поэтому поезд нельзя представлять в виде материальной точки. При прямолинейном равномерном движении  υ=Δrt, где t = 2 мин = 120 с;

Δr = l_п + l_м (рис. 1). Тогда υ = (l_п + l_м)/t ; υ = 5 м/с.

Задача 3

Решение:

Согласно условию, на нагрев воды массой m расходуется энергия,

Равная E= _{ }mgh. Поэтому _{ }mgh =mc(t₂ - t₁), где t₂=100⁰С.

Отсюда h =_{ }.
Вычисления дают: h =_{ } =70∙10³(м).

Ответ: 70км.

Задача 4

Решение: m – масса груза, V – объем.

Тогда

Задача 5

Причиной оста­нов­ки шара яв­ля­ет­ся рас­ход всей ки­не­ти­че­ской энер­гии на вы­де­ле­ние теплоты. По за­ко­ну со­хра­не­ния ме­ха­ни­че­ской энергии, ки­не­ти­че­ская энер­гия перед уда­ром равна по­тен­ци­аль­ной перед падением, имеем:

Откуда 

Ответ: 26 м.

Критерий оценивания

Ключ 10 класс

Задача 1

Задача 2

Задача 3

Задача 4

Ре­ше­ние.

Из вто­ро­го за­ко­на Нью­то­на

;

 и  ,

где V_в — объём части ку­би­ка, по­гружённой в воду.

 и 

V_ж — объём части ку­би­ка, по­гружённой в не­из­вест­ную жид­кость.

Тогда усло­вие пла­ва­ния ку­би­ка:

,

где  ,

от­ку­да:

Ответ: 800 кг/м³.

Критерии оценки заданий:

Ключ 7 класс

1. Запишите названия животных в порядке убывания скорости их движения:

• Акула – 500 м/мин

• Бабочка – 8 км/ч

• Муха – 300 м/мин

• Гепард – 112 км/ч

• Черепаха – 6 м/мин

Решение.

1. Скорость акулы:

2. Скорость бабочки: .

3. Скорость мухи: .

4. Скорость гепарда: .

5. Скорость черепахи: .

Критерии оценивания:

• Перевод скорости движения бабочки в Международную систему единиц – 1 балл

• Перевод скорости движения мухи в СИ – 1 балл

• Перевод скорости движения гепарда в СИ – 1 балл

• Перевод скорости движения черепахи в СИ – 1 балл

• Запись названия животных в порядке убывания скорости движения – 1 балл.

• Гепард – 31,1 м/с

• Акула – 500 м/мин

• Муха – 5 м/с

• Бабочка – 2,2 м/с

• Черепаха – 0,1 м/с

2. Обнаружена запись о местонахождении клада: «От старого дуба пройти на север 20 м, повернуть налево и пройти 30м, повернуть налево и пройти 60м, повернуть направо и пройти 15 м, повернуть направо и пройти 40 м; здесь копать». Каков путь, который согласно записи, надо пройти, чтобы дойти от дуба до клада? На каком расстоянии от дуба находится клад. Выполните рисунок задачи.

Решение.

1. Пройденный путь согласно записи: .

2. Расстояние от дуба до клада:

Критерии оценивания:

• Рисунок плана траектории, приняв масштаб: в 1см 10м – 2 балла

• Нахождение пройденного пути – 1балл

• Понимание отличия пройденного пути от перемещения тела – 2балла

3. Таракан Митрофан совершает прогулку по кухне. Первые 10 с он шел со скоростью 1 см/с в направлении на север, затем повернул на запад и прошел 50 см за 10с, 5 с постоял, а затем в направлении на северо-восток со скоростью 2 см/с, проделал путь длиной 20 см.

Здесь его настигла нога человека. Сколько времени гулял по кухне таракан Митрофан? Какова средняя скорость движения таракана Митрофана?

Решение.

1. Нахождение времени движения на третьем этапе движения: .

2. Нахождение всего времени движения таракана:

3. Нахождение средней скорости движения таракана:

Критерии оценивания:

• Нахождение времени движения на третьем этапе движения: – 1балл

• Нахождение пройденного пути на первом этапе движения таракана – 1 балл

• Запись формулы нахождения средней скорости движения таракана – 2балла

• Математические расчеты – 1 балл

4. 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:

• Перевод скорости движения кролика в Международную систему единиц – 2 балла

• Вычисление скорости движения кролика-2 балла

• Запись ответа -1 балл

Решения

Задача 1.

При помощи подвижного блока груз массой 20 кг был поднят на высоту 5 м. Определите КПД механизма, если к концу троса было приложено усилие 200 Н.

Решение

Для определения КПД необходимо найти полезную и совершенную работы. Полезная работа, необходимая для подъема груза, равна  , где . Тогда  . Совершенная работа определяется по формуле  , где s – перемещение веревки. Так как используется подвижный блок, то согласно «золотому правилу механики»  . Тогда  . КПД найдем по формуле  . Рассчитаем: 

Задача 2.

Во льдах Арктики в центре небольшой плоской льдины стоит белый медведь массой m = 700 кг. Какой массы должна быть льдина, чтобы медведь не замочил своих лап?

Решение

Чтобы медведь не замочил лап, льдина должна быть на плаву, погрузившись полностью в воду. При этом сила тяжести, действующая на льдину с медведем, равна выталкивающей силе, действующей на льдину, т. е. FT1+FT2=FA, где  . Объем льдины V можно определить по формуле  .где mл и ρл – масса и плотность льдины. Сила тяжести, действующая на льдину с медведем равна  . Применяя условие плавания тела, получим:  . После алгебраических преобразований найдем массу льдины:  . Расчеты дают:

Задача 3.

Какой потенциальной энергией обладает дождевая капля массой 20мг на высоте 2 км

Решение

E_п = mqh ; Е_п = 20*10 ^-6 кг *10н/кг *2*10³ м = 0,4 Дж.

Ответ. Е_п = 0,4 Дж.

Задача 4

По реке от пристани А до пристани Б теплоход двигался 40 минут, а на обратный путь затратил 50 минут. Чему равна скорость течения реки, если собственная скорость теплохода в стоячей воде постоянна и равна 18 км/ч. Полученный результат выразите в км/ч.

РЕШЕНИЕ

Пусть S - расстояние между пристанями
Пусть x км/ч - скорость течения реки
Тогда:
Время по течению:
S/(18+x) = 40/60
Время против течения:
S/(18-x)=50/60
Получаем уравнение:
(40/60)*(18+х) = (50/60)*(18-x)
4*(18+x)=5*(18-x)
Решая это уравнение, получаем:
9*x=18
x=2 км/ч - скорость течения реки
Ответ: скорость течения реки 2 км/ч.

Критерии оценки заданий:

Задачи школьного тура олимпиады по физике

в 10 классах 2019-2020 учебный год.

Уважаемый участник олимпиады!

Для выполнения школьного тура Олимпиады по физике вам предлагается решить

4 задачи, на выполнение которых отводится 90 минут.

При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Проверка работ осуществляется согласно стандартной методике оценивания решений.

Решение каждой задач оценивается целым числом баллов.

Правильный ответ, приведенный без обоснования или полученный из неправильных рассуждений, не учитывается.

Желаем успеха!

Задача 1.

Задача 2.

Шары массами 6 и 4 кг, движущиеся навстречу друг другу со скоростью 2 м/с каждый относительно Земли, соударяются, после чего движутся вместе. Определите, какое количество теплоты выделится в результате соударения .

Задача 3.

Имеются два одинаковых электрических нагревателей мощностью 600 Вт каждый. На сколько градусов можно нагреть 2 литра воды за 7 минут, если нагреватели будут включены параллельно в электросеть с напряжением, на которое рассчитан каждый из них? Потерями энергии пренебречь.

Задача 4.

Сплош­ной кубик с реб­ром 10 см пла­ва­ет на гра­ни­це раз­де­ла воды и не­из­вест­ной жид­ко­сти, плот­ность ко­то­рой мень­ше плот­но­сти воды, по­гру­жа­ясь в воду на 2 см (см. ри­су­нок). Плот­ность ве­ще­ства, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен кубик, равна 840 кг/м³. Сво­бод­ная по­верх­ность не­из­вест­ной жид­ко­сти рас­по­ла­га­ет­ся выше, чем верх­няя по­верх­ность ку­би­ка. Опре­де­ли­те плот­ность не­из­вест­ной жид­ко­сти. Плотность воды 1000 кг/м³.

Задачи школьного тура олимпиады по физике

в 7 классах 2019-2020 учебный год.

Уважаемый участник Олимпиады!

Для выполнения школьного тура Олимпиады по физике вам предлагается решить 4 задач, на выполнение которых отводится 40 минут.

При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Проверка работ осуществляется согласно стандартной методике оценивания решений. Решение каждой задач оценивается целым числом баллов от 0 до 10.

Правильный ответ, приведенный без обоснования или полученный из неправильных рассуждений, не учитывается.

Желаем успеха!

1. Скорость.

Запишите названия животных в порядке убывания скорости их движения:

• Акула – 500 м/мин

• Бабочка – 8 км/ч

• Муха – 300 м/мин

• Гепард – 112 км/ч

• Черепаха – 6 м/мин

( 10 баллов)

2. Клад.

Обнаружена запись о местонахождении клада: «От старого дуба пройти на север 20 м, повернуть налево и пройти 30 м, повернуть налево и пройти 60 м, повернуть направо и пройти 15 м, повернуть направо и пройти 40 м; здесь копать». Каков путь, который согласно записи, надо пройти, чтобы дойти от дуба до клада? На каком расстоянии от дуба находится клад. Выполните рисунок задачи.

(10 баллов)

3. Таракан Митрофан.

Таракан Митрофан совершает прогулку по кухне. Первые 10 с он шел со скоростью 1 см/с в направлении на север, затем повернул на запад и прошел 50 см за 10с, 5 с постоял, а затем в направлении на северо-восток со скоростью 2 см/с, проделал путь длиной 20 см. Здесь его настигла нога человека. Сколько времени гулял по кухне таракан Митрофан? Какова средняя скорость движения таракана Митрофана?

(10 баллов)

4. Голодный Вини Пух

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?

(10 баллов)

Задачи школьного тура олимпиады по физике

в 8 классах 2018-2019 учебный год.

Уважаемый участник Олимпиады!

Для выполнения школьного тура Олимпиады по физике вам предлагается решить 4 задачи, на выполнение которых отводится 1 астрономический час.

При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Проверка работ осуществляется согласно стандартной методике оценивания решений.

Решение каждой задач оценивается от 0 до 10 баллов.

Правильный ответ, приведенный без обоснования или полученный из неправильных рассуждений, не учитывается.

Желаем успеха!

Задача 1.

При помощи подвижного блока груз массой 20 кг был поднят на высоту 5 м. Определите КПД механизма, если к концу троса было приложено усилие 200 Н.

Задача 2.

Во льдах Арктики в центре небольшой плоской льдины стоит белый медведь массой m = 700 кг. Какой массы должна быть льдина, чтобы медведь не замочил своих лап?

Задача 3.

Какой потенциальной энергией обладает дождевая капля массой 20 мг на высоте 2 км?

Задача 4.

По реке от пристани А до пристани Б теплоход двигался 40 минут, а на обратный путь затратил 50 минут. Чему равна скорость течения реки, если собственная скорость теплохода в стоячей воде постоянна и равна 18 км/ч. Полученный результат выразите в км/ч.

Задачи школьного тура олимпиады по физике

в 9 классах 2019-2020 учебный год.

Уважаемый участник олимпиады!

Для выполнения школьного тура Олимпиады по физике вам предлагается решить 5 задач, на выполнение которых отводится 2 астрономических часа.

При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Проверка работ осуществляется согласно стандартной методике оценивания решений. Решение каждой задачи оценивается целым числом баллов от 0 до 10.

Правильный ответ, приведенный без обоснования или полученный из неправильных рассуждений, не учитывается.

Желаем успеха!

Задача 1

Кусок льда объёмом 5 дм³ плавает на поверхности воды. Определите объём подводной и надводной частей льда. (ρ_в = 1000 кг/м³; ρ_л = 900 кг/м³)

Задача 2

Поезд длиной 240 м, двигаясь равномерно, прошел мост за 2 мин. Определите скорость поезда, если длина моста 360 м.

Задача 3

С какой высоты должна падать вода, чтобы при ударе о землю она закипала? На нагрев воды идёт 50% расходуемой механической энергии, начальная температура воды 20⁰С. С_в=4200Дж/кг ⁰ С; g= 9,8м/с^2.

Задача 4

Когда подвешенный к динамометру сплошной груз опускают в воду, динамометр показывает Р₁=34 Н, а когда груз опускают в керосин, динамометр показывает Р₂=38 Н. Каковы объем и масса груза, если плотность керосина 800 кг/м³, плотность воды 1000 кг/м³.

Задача 5

Металлический шар мас­сой m1 = 2 кг упал на свин­цо­вую пла­сти­ну мас­сой m2 = 1 кг и остановился. При этом пла­сти­на на­гре­лась на 3,2 °С. С какой вы­со­ты упал шар, если на на­гре­ва­ние пла­сти­ны пошло 80% вы­де­лив­ше­го­ся при ударе ко­ли­че­ства теплоты? (Удельная теплоёмкость свинца — 130 Дж/(кг · °С).)

Ключ 11 класс

1. Решение:

Согласно закону сохранения энергии, высоту подъема снаряда можно рассчитать по формуле: mgh = h = . Из закона сохранения энергии определяем начальную скорость первого осколка: =m₁gh +  ₁ = = = ₀.

Начальная скорость второго осколка после разрыва снаряда может быть

определена по формуле: y = h + ₂ t –  0 = + ₂ t –  ₂ = , где t — время полета второго осколка.

Согласно закону сохранения импульса, m_{1 1} = m_{2 2}; = ; = ;  0,43. Ответ: 0,43.

2. Решение:

Количество теплоты, полученное от нагревателя за цикл:

Q_н = Q₁₂ + Q₃₁ = (U₂ – U₃) + A₁₂ = (3/2)(νRT₂ – νRT₃) + 2p₀·2V₀ =

= (3/2)(2p₀ ·3V₀ – p₀V₀) + 4p₀V₀ = (23/2)p₀V₀.

Работа газа за цикл A_ц = (p₀/2)·2V₀ = p₀V₀.

Отсюда А_ц = (2/23) Q_н ≈ 700 Дж. Ответ: А_ц ≈ 700 Дж.

3. Решение:

Пусть m – масса куска пластилина, M – масса бруска, u₀ – начальная скорость бруска с пластилином после взаимодействия.

Согласно закону сохранения импульса: Mv_бр– mv_пл = (M + m)u₀.

Так как M = 4m и v_бр= v_пл, то 4m v_пл– mv_пл= 5mu₀ 

4mv_пл– 3mv_пл= 15mu₀ u₀ = v_пл.

По условию конечная скорость бруска с пластилином u = 0,7 u₀.

Изменение механической энергии бруска с пластилином равно работе силы трения, откуда:

=  + (M + m)gS

= + 5mgS v_пл² – v_пл²=gS

S =  = 0,15 (м).

Ответ: S = 0,15 м.

4. решение:

Количество теплоты согласно закону Джоуля-Ленца:

Q = (U²/R)t. (1)

Это количество теплоты затратится на нагревание проводника:

Q = cmT, (2)

где масса проводника m = lS (3)

(S – площадь поперечного сечения проводника).

Сопротивление проводника: R = (_элl)/S. (4)

Из (1) – (4), получаем:

U≈10 B

5. Решение.

Масса воды перестанет увеличиваться, когда температура воды достигнет 100 °C. Вода нагревается за счёт тепловой энергии конденсации водяного пара: 

 Составив уравнение теплового баланса

получим:

 Ответ:m= 42 г.

Задачи школьного тура олимпиады по физике

в 11 классах 2019-2020 учебный год.

Уважаемый участник Олимпиады!

Для выполнения школьного тура Олимпиады по физике вам предлагается решить 5 задач, на выполнение которых отводится 2 астрономических часа.

При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Проверка работ осуществляется согласно стандартной методике оценивания решений. Решение каждой задач оценивается целым числом баллов от 0 до 10.

Правильный ответ, приведенный без обоснования или полученный из неправильных рассуждений, не учитывается.

Желаем успеха!

Задача 1

Начальная скорость снаряда, выпущенного из пушки вертикально вверх, равна 500м/с. В точке максимального подъема снаряд разорвался на два осколка. Первый упал на землю вблизи точки выстрела, имея скорость в 2 раза больше начальной скорости снаряда, а второй в этом же месте – через 100 с после разрыва. Чему равно отношение массы первого осколка к массе второго осколка? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Задача 2

Одноатомный идеальный газ совершает циклический процесс, показанный на рисунке. Масса газа постоянна. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Q_н=8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?

Задача 3

Кусок пластилина сталкивается со скользящим навстречу по горизонтальной поверхности стола бруском и прилипает к нему. Скорости пластилина и бруска перед ударом направлены противоположно и равны v_пл= 15 м/с и v_бр=5 м/с. Масса бруска в 4 раза больше массы пластилина. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом =0,17. На какое расстояние переместятся слипшиеся брусок с пластилином к моменту, когда их скорость уменьшится на 30%?

Задача 4

К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили некоторую разность потенциалов (напряжение). Определите разность потенциалов (напряжение), если через 15 с проводник нагрелся на 16 ⁰С. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь.

(Удельное сопротивление меди 1,710^–8 Омм.)

Задача 5

В калориметр с водой, температура которой 0 °С, опущена трубка. По трубке в воду впускают насыщенный водяной пар при температуре 100 °С. В некоторый момент масса воды перестаёт увеличиваться, хотя пар по-прежнему пропускают. Первоначальная масса воды 230 г. На сколько граммов увеличилась масса воды? Тепловыми потерями пренебречь. Ответ приведите в граммах