Теплоизоляционный сосуд до краев наполнили водой при температуре

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по физике

Класс

Учебный год

Задача № 1

Мартышка и удав движутся навстречу по круговой дорожке, длина которой в два раза больше длины удава. Мартышка бежит со скоростью u по земле, а, встретившись с удавом, заскакивает на него и бежит по нему со скоростью u относительно удава. Добежав до хвоста, она спрыгивает на землю и бежит с той же скоростью u относительно земли… Найдите скорость удава, если после встречи с мартышкой в точке A дорожки следующая встреча произошла в диаметрально противоположной точке B. Удав всё время движется с постоянной скоростью по земле.

Решение: Мартышка добежит до хвоста удава за время t1 = L/u, где L длина удава (1 балл). Голова удава за это время сместится от A на

x = vt1 = vL/u (2 балла), на такое же расстояние сместится хвост удава от B (1 балл). Поэтому до места следующей встречи мартышке нужно пробежать по земле расстояние x, а голове удава за то же время t пройти расстояние L – x (1 балл), тогда t = x/u = (L – x)/v (1 балл). Отсюда для скорости удава получим уравнение v2 = (u – v)u (2 балла), положительный корень которого даёт искомое значение v = u(Ö5 – 1)/2, а отрицательный противоречит условию встречного движения (2 балла).

Ответ: v = u(Ö5 – 1)/2.

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по физике

Класс

Учебный год

Задача № 2

Имеются два кубика одинакового размера из разных материалов. В сосуд налита вода, а сверху масло плотности ρ = 0,8ρо, где ρо плотность воды. При опускании в сосуд первого кубика он плавает на границе раздела жидкостей, находясь наполовину объёма в воде и наполовину – в масле. Если кубики склеить и опустить в сосуд, то они плавают полностью погрузившись в воду. Выразите плотности материалов кубиков через плотность воды.

Решение:

Для плавания первого кубика из закона Архимеда следует, что масса кубика равна массе вытесненной жидкости (1 балл).

Выразим массу кубика через его плотность и объём m = ρ1V (1 балл).

Выразим суммарную массу вытесненной жидкости, учтя равенство вытесненных объёмов воды и масла m = ρV/2 + ρoV/2 (2 балла).

Откуда находим ρ1 = (ρ + ρo)/2 = 0,9ρо (2 балла).

В случае плавания склеенных кубиков в воде из закона Архимеда имеем ρ1V + ρ2V = 2ρoV (2 балла).

Откуда ρ2 = 2ρo – ρ1 = 1,1ρо (2 балла).

Ответ: ρ2 = 1,1ρо.

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по физике

Класс

Учебный год

Задача № 3

В электрочайнике с двумя нагревателями необходимо нагреть объем воды от комнатной температуры до температуры кипения. Каждый нагреватель, включенный в сеть отдельно, выделяет мощность . Через какое время закипит вода, если ее подогревать одним нагревателем или двумя, включенными в ту же сеть последовательно или параллельно друг к другу? КПД нагревателя . Удельная теплоемкость воды .

Решение: Для нагреванияводы до температуры кипения необходимо количество теплоты , где – масса воды в чайнике. При включении одного нагревателя его мощность , где – ток, текущий через него, и – напряжение сети. В этом случае на нагревание воды идет часть теплоты, выделяемой нагревателем, ; отсюда время нагревания воды одним нагревателем .

При параллельном включении двух нагревателей, как и при включении одного из них, на каждом нагревателе будет напряжение сети . Следовательно, в каждом из них будет выделяться та же мощность и общая мощность будет ; отсюда время нагревания воды двумя нагревателями .

При последовательном включении нагревателей общий ток через них будет равен . Поэтому общая мощность, выделяемая в них, . Следовательно, время нагревания водя в этом случае .

Ответ: ; ; .

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по физике

Класс

Учебный год

Задача № 4

Теплоизолированный сосуд был до краев наполнен водой при температуре t0 = 19◦С. В середину этого сосуда быстро, но аккуратно опустили деталь, изготовленную из металла плотностью ρ1 = 2700 кг/м3, нагретую до температуры tд = 99◦С, и закрыли крышкой. После установления теплового равновесия температура воды в сосуде равна tx = 32,2◦С. Затем в этот же сосуд, наполненный до краев водой при температуре t0 = 19◦С, вновь быстро, но аккуратно опустили две такие же детали, нагретые до той же температуры tд = 99◦С, и закрыли крышкой. В этом случае после установления в сосуде теплового равновесия температура воды равна

ty=48,8◦С. Чему равна удельная теплоемкость c1 металла, из которого изготовлены детали? Плотность воды ρ0 = 1000 кг/м3. Удельная теплоемкость воды с0 = 4200Дж/(кг ◦С).

Решение:

Пусть объем сосуда равен V0, а объем детали – V1.

Запишем уравнения теплового баланса для первого и для второго случаев:

c1ρ1V1(tд − tx) = c0ρ0(V0 − V1)(tx − t0) (1) (3 балла)

c1ρ1 ∙ 2V1(tд − ty) = c0ρ0(V0 − 2V1)(ty − t0) (2) (3 балла)

Исключим из этой системы объем V0. Для этого выразим в каждом уравнении величину c0ρ0V0 и приравняем получившиеся выражения:

(3)

Объём V1 сократится. После алгебраических преобразований получим ответ:

(4) (3 балла)

c1 = 920 Дж/(кг∙ ◦С) (1 балл).

Ответ: c1 = 920 Дж/(кг∙ ◦С).

Муниципальный этап

Источник

Школьная олимпиада по физике

9 класс

Стеклянная бутылка вместимостью V=0,5 л и массой М= 200г плавает в воде. Какую массу воды нужно налить в бутылку , чтобы она утонула? Плотность стекла ρ=2,5*103кг/м3, плотность воды ρв=1000кг/м3.
Вокруг планеты, имеющей форму шара радиусом r= 3400 км, по круговой орбите движется спутник. Определить радиус орбиты спутника R, считая известными ускорение свободного падения у поверхности планеты g=3,7 м/с2 и период обращения спутника Т=3 земных часа.
Теплоизолированный сосуд до краев наполнили водой при температуре t0 =20°С. В него опустили алюминиевую деталь, нагретую до температуры t= 100 °C. После установления теплового равновесия температура воды в сосуде стала t1 = 30,3°С. Затем этот же эксперимент провели с двумя такими же деталями. В этом случае после установления в сосуде теплового равновесия температура воды стала t2 =42,6°С. Чему равна удельная теплоемкость с алюминия? Плотность воды ρ0 =1000кг/м3 , а ее удельная теплоемкость с0=4200 Дж/(кг*°С). Плотность алюминия ρ=2700кг/м3.
В момент, когда опоздавший пассажир вышел на перрон вокзала, с ним поравнялось начало предпоследнего вагона уходящего поезда. Желая определить, насколько он опоздал, пассажир измерил время t1, за которое мимо него прошел предпоследний вагон, и время t2 , за которое мимо него прошел последний вагон. Оказалось, что t1=9c, а t2= 8с. Считая, что поезд двигался равноускоренно и длина вагонов одинакова, найти, на какое время τ пассажир опоздал к отходу поезда.
На рисунке изображен участок цепи постоянного тока, содержащий три резистора, сопротивления которых неизвестны. При этом через резистор R1 протекает ток I1 =1,6 А, а напряжение на резисторе R 2 составляет U= 2В. Найти величину сопротивления R 3 , если известно, что она в n= 3 раза превышает величину сопротивления R2.

Школьная олимпиада по физике

10 класс

1.Тело , свободно падающее с некоторой высоты без начальной скорости , за время τ=1с после начала движения проходит путь в n =5 раз меньший, чем за такой же промежуток времени в конце движения. Найдите полное время движения.

2. При повышении температуры идеального одноатомного газа на Δ Т1 =150К среднеквадратичная скорость его молекул возросла от v1=400 м/c до v2= 500м/с. На какую величину ΔТ2 нужно дополнительно повысить температуру этого газа, чтобы увеличить среднеквадратичную скорость его молекул от v2=500м/c до v3 =600м/с.

3. Максимальная дальность полета камня, выпущенного из неподвижной катапульты , равна S= 22,5 м. Найдите максимально возможную дальность полета камня , выпущенного из той же катапульты , установленной на платформе, которая движется горизонтально с постоянной скоростью v= 15 м/с. Сопротивление воздуха можно не учитывать.

4. В теплоизолированном сосуде находится вода при температуре t0=60°C. Для измерения температуры воды используют термометр, теплоемкость которого равна С1= 10 Дж/К. Определите ошибку измерения температуры , если теплоемкость сосуда равна С0= 500Дж/К. начальная температура термометра t 1=20°C.

5. Резистор в виде спирали с сопротивлением R=160 Ом используют в качестве кипятильника, работающего от сети с напряжением 220В. Будучи опущенным в трехлитровую банку с водой , он через достаточно большое время нагрел воду до температуры t=45°С. Как необходимо изменить длину спирали , чтобы при тех же условиях вода в банке закипела. Температура воздуха в комнате 20°С

Школьная олимпиада по физике

11 класс

Металлический стержень массой 7,5 г и длиной 30см подвешен горизонтально на двух невесомых гибких проводниках длиной 15см каждый. Стержень находится в однородном магнитном поле, индукция В= 57 мТл которого направлена вертикально. По стержню пропускают кратковременный импульс постоянного тока силой I 0 и длительностью τ =1с. При каком минимальном значении I 0 стержень совершит полный оборот, двигаясь по окружности вокруг оси, проходящей через точки подвеса. Считать , что смещение стержня за время τ ничтожно мало.
Пушечный снаряд массой М= 100кг разорвался в некоторой точке траектории на два осколка, разлетевшиеся с импульсами р1=3,6 *104 кг*м/с и р2= 2,4 *104 кг*м/с. Импульсы осколков направлены под углом 60° друг к другу. Определите, при каком отношении масс осколков выделившаяся при взрыве кинетическая энергия будет минимальной. Определите эту энергию.
На горизонтальной плоскости покоится тонкостенная коробка в форме куба с ребром a=1 м, изготовленная из упругого материала. В нее с высоты h=50м без начальной скорости высыпают 1000 маленьких одинаковых упругих шариков массой 5г каждый. Определите среднее давление хаотически прыгающих шариков на дно коробки.
Тонкий металлический стержень массой m и длиной L подвешен горизонтально на двух легких проводящих нитях длиной a. Система находится в однородном вертикальном магнитном поле индукции В. По стержню протекает постоянный электрический ток I . Найдите период малых колебаний стержня.

Источник

Сохраните:

Всероссийская олимпиада школьников ВОШ муниципальный этап 2020 по физике ответы (решения) и задания для 7,8,9,10,11 класса, официальная дата проведения в Московской области: 14.11.2020 (14 ноября 2020)

Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 7 класса: скачать

Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 8 класса: скачать

Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 9 класса: скачать

Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 10 класса: скачать

Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 11 класса: скачать

Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 7 класс задания и ответы:

1)Автомобиль двигался из пункта А в пункт Б. На первом участке пути его скорость была выше средней, на втором – равнялась средней, а на третьем – в 2 раза меньше средней. Скорости движения на каждом участке постоянны. Оказалось, что время прохождения третьего участка в 2 раза больше, чем первого. Во сколько раз скорость автомобиля на первом участке больше, чем на третьем?

2)Однажды зоолог Бот фотографировал червячка. Но так получилось, что на двух снимках, сделанных с интервалом 30 с, червячок попал в кадр лишь частично. Определите длину L червячка, если за 2 минуты он уполз на 80 см. 1 дюйм равен 2,54 см.

3)В распоряжении экспериментатора Глюка оказался тонкий квадратный лист жести массой m0 = 512 г с длиной стороны L = 80 см. Глюк вырезал из него несколько квадратных заготовок с длиной стороны a = 10 см и сделал из них полые кубики, из которых затем составил один большой куб с длиной стороны 2a. Определите: 1) какое максимальное количество маленьких кубиков можно изготовить? 2) массу M большого куба.

4)В прямоугольный аквариум с вертикальными стенками частично заполненный водой, поставили цилиндр высотой H = 60 см. В результате уровень воды поднялся до середины цилиндра. Затем в аквариум опустили другой такой же цилиндр, при этом уровень воды поднялся до высоты H. Определите высоту h уровня воды до погружения цилиндров. Вода из аквариума не вытекает. Цилиндры не плавают.

Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 8 класс задания и ответы:

1)В сосуд, до краёв наполненный жидкостью с температурой t0 = 20С, аккуратно опустили тело, плотность которого в два раза больше плотности жидкости, а удельная теплоёмкость в два раза меньше её удельной теплоёмкости. В результате, температура содержимого сосуда повысилась до t1 = 30С. До какой величины t2 изменится температура в сосуде, если в него опустить не одно, а два таких тела? Считайте, что тела погружаются в сосуд полностью и так быстро, что теплообмен между ними и водой начинается после их полного погружения. Теплообменом с окружающей средой и теплоёмкостью сосуда можно пренебречь.

2)Система, изображённая на рисунке, находится в равновесии. Длины всех десяти делений рычага одинаковы. Масса ёмкостей с водой M = 3 кг, а масса грузов – 2M. Нижнюю ёмкость убирают, оставляя груз висеть на рычаге. Грузик какой массы m нужно положить в указанное место рычага, чтобы равновесие системы сохранилось?

3)От пристани А к пристани Б вниз по течению реки на максимально возможной скорости отправился прогулочный катер «Ёжик». Ровно на половине пути он попал в область сильного тумана, и было принято решение снизить скорость катера относительно воды в два раза. Через время t1 = 30 мин после этого туман рассеялся, и капитан обнаружил, что, двигаясь вслепую, он проскочил пристань Б. Быстро развернувшись и увеличив скорость катера до предела, капитан привёл его к пристани Б за время t2 = 15 мин после разворота. Найдите скорость течения реки, если расстояние между пристанями S = 6 км.

4)Для проверки грузоподъёмности плота массой m = 7 3 10 кг и размерами 6,25 м ×8,0 м ×1,0 м его поместили в бассейн и сверху нагрузили льдом так, что он оказался погруженным в воду наполовину (как показано на рисунке). Найдите объём V льда. Как изменится уровень воды в бассейне (повысится, понизится или не изменится), когда лёд растает? Ответ обоснуйте. Плотность воды 0 = 1,0 г/см3 , плотность льда = 0,9 г/см3 .

Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 9 класс задания и ответы:

1)На рисунке приведён график зависимости проекции ускорения ax от времени t для частицы с момента начала наблюдения до момента её остановки. Определите максимальную скорость υmax частицы и путь S пройденный ей за 15 c.

2)На гладкой горизонтальной поверхности, плотно прилегая к ней, лежат два тонкостенных полусферических колокола радиусов R1 и R2 (R1 > R2) (см. рис.). Известно, что масса внешнего колокола в 2 раза больше массы внутреннего. В верхней части внешнего колокола проделано небольшое отверстие, через которое наливается жидкость плотностью ρ. В момент, когда заполняется всё пространство между колоколами, начинается подтекание под один из них. Определите под какой из колоколов начнётся подтекание и найдите его массу.

3)Стержень длиной L, состоящий из трёх частей одного диаметра, висит на нити горизонтально. Каждая следующая его часть, по сравнению с предыдущей, в 2 раза короче, а её плотность в 2 раза больше. Плотность самой длиной части ρ. Определите: 1) расстояние x от края стержня (со стороны короткой части) до точки крепления нити; 2) расстояние Δx, на которое нужно сместить точку крепления нити для достижения нового равновесия после погружения стержня в жидкость плотностью ρ.

4)В два калориметра положили по куску льда и с одинаковой постоянной мощностью начали подводить тепло. В первом калориметре за τ1 = 370 с удалось поднять температуру содержимого с t10 = –50°C до t11 = 30°C. Во втором через τ2 = 580 с от начала нагрева температура достигла t21 = 40°C. Определите массы m1 и m2 кусков льда, начальную температуру второго куска (t20) и мощность P нагревательного элемента. Известно, что куски льда отличались по массе на Δm = 210 г, а вода во втором калориметре появилась через τ0 = 80 с после начала нагрева. Удельная теплоёмкость льда cл = 2100 Дж/кг°C, удельная теплоёмкость воды cв = 4200 Дж/кг°C, удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг.

5)Из четырёх резисторов с сопротивлениями R, 2R, 3R и 4R (R = 15 Ом) спаян квадрат, в одну диагональ которого включён идеальный амперметр, а в другую – идеальный вольтметр (см. рис.). Найдите эквивалентное сопротивление R0 цепи между узлами a и b. Какими будут показания амперметра и вольтметра если к узлам a и b подключить источник с напряжением U = 12 В?

Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 10 класс задания и ответы:

1)В калориметр поместили лёд при t0 = 0 °C и затем добавили порцию воды при температуре t = 24 °С. В результате температура содержимого стала равной t1 = 7 °C. Определите: 1) отношение массы порции воды к начальной массе льда; 2) какая температура t2 установится в калориметре, если налить ещё такую же порцию воды? Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг∙°C), удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг. Теплоёмкость калориметра пренебрежимо мала.

2)На катушку массой m и радиусом R намотан лёгкий трос, свободный конец которого прикреплён к вертикальной стене (см. рис.). При каком минимальном коэффициенте трения со стеной катушка будет находиться в покое? Ускорение свободного падения g. Некоторые данные в задаче могут быть лишними. Положение троса на рисунке изображено условно.

3)В системе, показанной на рисунке, тела из одинакового материала смещаются на L1 = 0,5 м за Δt = 0,5 с. Если их поменять местами, то они сместятся за то же время на L2 = 0,6 м. Найдите коэффициент трения μ между телом и горизонтальной поверхностью стола. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2 . Блок лёгкий, нить невесомая и нерастяжимая. Трения в оси нет.

4)Над серединой гладкой плоскости длиной l = 5 м с углом наклона α = 30º на высоте h = 1 м на потолке параллельном плоскости закреплена лампочка (см. рис.). С вершины плоскости без начальной скорости начинает скользить небольшое зеркало (З). Определите скорость изображения лампочки и скорость светового «зайчика» на потолке в момент, когда зеркало проезжает под лампочкой. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2 .

5)Цепь, схема которой приведена на рисунке, состоит из резистора, двух одинаковых амперметров А1 и А2, вольтметра V и ваттметра W. Ваттметр представляет из себя комбинацию двух приборов: идеального амперметра (подключенного к клеммам «I») и идеального вольтметра (подключенного к клеммам «U»), произведение показаний которых пересчитывается в мощность. В одном из экспериментов ваттметр показал мощность P = 0,15 Вт; первый амперметр － силу тока I1 = 0,3 А; второй амперметр － силу тока I2 = 0,2 А; вольтметр － напряжение U = 0,6 В. Определите сопротивление амперметров RA, вольтметра RV и резистора R.

Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 11 класс задания и ответы:

1)Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) массой m1 = 300 кг, летящий горизонтально со скоростью υ1 = 200 м/с, на подлёте к охраняемой территории попал под огонь зенитной артиллерии. Подлетевший вертикально со скоростью υ2 = 300 м/с снаряд массой m2 = 20 кг застрял в БПЛА. Определите количество теплоты Q выделившееся в результате попадания.

2)Бруску, находившемуся на горизонтальной поверхности на расстоянии L = 1,5 м от стены, сообщили скорость υ0 в направлении стены, при столкновении с которой он потерял 50% своей кинетической энергии перед ударом. Определите минимальную скорость υ0, при которой брусок сможет вернуться в исходную точку. Коэффициент трения между бруском и поверхностью μ = 0,1. Ускорение свободного падения g = 10 м/c2 .

3)Найдите отношение изменений внутренней энергии идеального одноатомного газа ΔU12/ΔU34 на участках 12 и 34 в ходе циклического процесса, который на pV диаграмме имеет вид ромба с диагоналями параллельными координатным осям (см. рис.).

4)На горизонтальном столе стоит теплоизолированный цилиндр с лёгким поршнем площадью S, под которым находится идеальный одноатомный газ, давление которого равно 0 p (см. рис.). Упоры на стенках цилиндра ограничивают движение поршня вверх. На поршень ставят и отпускают гирю массы m (m = 2p0S/g). Во сколько раз уменьшится объем газа после того, как система придёт в равновесие? Считайте, что цилиндр и гиря находятся под колоколом, из-под которого откачан воздух.

5)Электрическая цепь состоит из источника напряжения U0 = 12 В, резистора с неизвестным сопротивлением r, вольтметров V1 и V2 и ключей К1 и К2 (см. рисунок). Если замкнут только ключ К1, то показание одного из вольтметров равно U1 = 6,0 В. Если замкнут только ключ К2, то показание одного из вольтметров равно U2 = 8,0 В. Найдите сумму показаний вольтметров при одновременно замкнутых ключах К1 и К2.

Смотрите задания и ответы для других предметов муниципального этапа 2020:

ВСЕРОССИЙСКИЕ олимпиады 2020-2021 муниципальный этап задания и ответы

Источник