Олимпиадные задания по физике 11 класс

Школьный этап Всероссийской олимпиады школьников по физике.

2019/2020 учебный год.

11 класс

Общее время выполнения работы – 3часа 50минут;

Максимальное количество баллов – 45 баллов.

1. Какова длина горизонтального проводника с электрическим сопротивлением 2,6 Ом, подвешенного на двух тонких вертикально изолирующих нитях в горизонтальном однородном магнитном поле индукцией 0,02 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции, если при подключении проводника к напряжению 5,2 В общее натяжение нитей уменьшилось на 20 мН?

2.С какой скоростью v должен ехать автомобиль, чтобы сорвавшийся с его колеса в точкеАкамешек (см. рисунок) попал в ту же точку колеса, от которой оторвался? Радиус колеса R = 20 см.

3. Некоторое тело находится в воздухе при нормальных условиях. При повышении температуры на ΔT=10 К вес тела увеличился на ΔР₁ =1,96· 10^-2 Н. Как изменится вес тела при увеличении температуры воздуха до T₁ = 323 К и увеличении давления до р₁=106 кПа? Расширением тела пренебречь.

4. Предохранитель изготовлен из свинцовой проволоки сечением S₁ = 0,2 мм². При коротком замыкании сила тока достигла величины I = 20 А. Через какое время τ после короткого замыкания начнет плавиться предохранитель? На сколько за это время нагреются подводящие медные провода, если их сечение S₂ = 2,0 мм²? Начальная температура предохранителя t₀= 27°С. Зависимость сопротивления проволоки от температуры не учитывайте. (Температура плавления свинца 327°С, удельная теплоёмкость свинца 140 , удельная теплоёмкость меди 400 ,удельное сопротивление свинца 0,21 удельное сопротивление меди . Плотность свинца меди –

5. При поочередном подключении к источнику ЭДС двух электрических нагревателей с сопротивлениями R₁ и R₂, в них выделяется одинаковая мощность Р. Определите внутреннее сопротивление источника тока и силу тока при коротком замыкании.

Школьный этап Всероссийской олимпиады школьников по физике.

2019/2020 учебный год.

11 класс

1. Решение.

Второй закон Ньютона: для проводника без тока ;для проводника с током

, где

, откуда

, или

Ответ: 0,5 м

2.Решение. Рассмотрим движение камня в системе отсчета, связанной с автомобилем, где точки обода колеса движутся по окружности со скоростью v. В этой системе камешек начнет двигаться вертикаль­но вверхс такой же скоростью v. За полное время его полета

колесо должно совершить целое число оборотов k. Таким образом , где Т– период обращения колеса. Т.о. , отсюда . Подходящих значений скорости довольно много. Даже при k= 100 получаем вполне реальное значение скорости (около 90 км/ч).

3.Решение. Рассмотрим равновесие тела в воздухе при нормальных условиях. На тело действуют следующие силы: 1) сила натяжения нити , если тело подвешено или сила реакции опоры, если оно находится на поверхности; 2) выталкивающая сила (сила Архи­меда) ; 3) сила тяжести

Тело находиться в равновесии, если . Модули силы натяжения нити (силы реакции опоры) равен весу тела в первом случае: . Архимедова сила

, где масса воздуха в объёме тела.Из уравнения Менделеева-Клапейрона , где p₀, T₀ – давление и температура при нормальных условиях, V– объём тела. Отсюда , сила Архимеда , вес тела .

Аналогично запишем выражение для веса тела во втором случае при повышении температуры на ΔT: . .

Отсюда объём тела .

При изменении температуры и давления измениться масса воздуха в объёме тела, следовательно, измениться сила Архимеда: , тогда вес тела в этом случае

, а изменение веса составит

4.Решение. Количество теплоты, необходимое для плавления предохранителя равно количеству теплоты, выделившемуся в проводнике за время τ:

, , , где d – плотность свинца, ρ– удельное сопротивление. Отсюда . Аналогично рассчитывается изменение температуры проводов

5.Решение.

Лариса

Фёдоровна