В тонкостенный сосуд с вертикальными стенками высотой
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 = 20С, 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 = 30С. 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
Орандж
Ученик
(206),
закрыт
4 года назад
1. На поверхности воды в озере расположен источник коротких звуковых сигналов. Приём-
ник звуковых сигналов расположен на h = 30м ниже источника на одной с ним вертикали. Отра-
жённый от плоского дна звуковой сигнал регистрируется приёмником через T = 60мc после его
отправки. Определите глубину озера в этом месте. Скорость звука в воде принять равной
v =1500 м с. /
2. Антон спускался на эскалаторе в метро. В момент, когда ему оставалось проехать чет-
верть длины эскалатора, он решил возвратиться к верхней точке эскалатора. Антон может бежать
относительно эскалатора со скоростью v = 3 м с/ . Какой способ предпочтительнее: спуститься
вниз на «своём» эскалаторе и затем подниматься вверх по соседнему (он поднимает пассажиров
наверх), или сразу подниматься вверх? Скорость каждого эскалатора v =1м/с . Временем перехо-
да с одного эскалатора на другой пренебречь.
3. Масса стеклянной банки, наполненной маслом наполовину (по объёму), равна 1 m =1,5 кг .
Для полного заполнения банки в неё долили воду массой 2 m =1,5 кг . Определите массу пустой
банки. Плотность масла 3
м ρ = 800 кг / м, плотность воды 3
в ρ =1000 кг / м .
4. В тонкостенный сосуд с вертикальными стенками высотой H = 27 см налиты равные мас-
сы воды и масла, полностью заполняющие сосуд. Определите гидростатическое давление на рас-
стоянии h = 5 см от дна сосуда (внешнее давление не учитывать). Жидкости не смешиваются.
Плотность масла 3
м ρ = 800 кг / м, плотность воды 3
в ρ =1000 кг / м .2
5. В широкий сосуд с водой вертикально установлена длинная трубка, площадь поперечного
сечения которой 2 S = 2 см . Нижний конец трубки находится на l =10 см ниже уровня воды. Ка-
кую максимальную массу масла можно налить в трубку, чтобы масло не выливалась из неё через
нижнее отверстие? Плотность воды 3
в ρ =1000 кг / м .
6. Однородный стержень длиной L =1, 2 м лежит на упоре (см. рис.). Для удержания стерж-
ня в горизонтальном положении нужно давить с силой 1 F = 200 Н на её короткий конец, либо
действовать с направленной вертикально вверх силой 2 F =100 Н на её длинный конец. Опреде-
лите массу балки и место расположения точки упора.
7. Пустая пластиковая коробочка плавает в воде, погрузившись на 2/3 своего объёма. После
того как в неё положили кусочек металла массой m =10 г, она осталась на плаву, погрузившись
на 3/4 своего объёма. Определите массу коробочки. Плотность воды 3
в ρ =1000 кг / м .
8. В батарею водяного отопления вода поступает при температуре 1
t = 80 C по трубе площа-
дью поперечного сечения 2 S = 500 мм со скоростью v =1, 2 м с/ а выходит из батареи, имея тем-
пературу о
2t = 40 С. Какое количество теплоты получает отапливаемое помещение в течение су-
ток? Удельная теплоёмкость воды о
в c = 4200 Дж / (кг С) ⋅ .
9. В медный сосуд массой m1, нагретый до температуры 1
t = 350 C, положили лёд массой
2 m = 600 г при температуре о
2t = −10 С . После установления теплового равновесия в сосуде ока-
залось 3 m = 550 г льда, смешанного с водой. Определите массу сосуда m1 . Потерями теплоты
пренебречь. Удельная теплоёмкость льда cл = 2100Дж/ кг C ( ⋅ ) удельная теплота плавления льда
5
л λ = ⋅ 3,2 10 Дж/кг, удельная теплоёмкость воды cв = 4200 Дж/ кг C ( ⋅ ) , удельная теплоёмкость ме-
ди cм = 390 Дж/ кг C ( ⋅ ) .
10. На контакты, делящие длину однородного проволочного кольца в от-
ношении 1:2, подаётся некоторое постоянное напряжение U . При этом в
кольце выделяется мощность 1P = 72 Вт . Какая мощность выделялась бы в
кольце при том же напряжении, если бы контакты были расположены по диаметру кольца?
в
Источник
Окончательно с.
Задача 2. Метеорологическая ракета. Метеорологическая ракета стартует в вертикальном направлении с поверхности Земли. Ее топливо сгорает за τ = 40 с полета. В течение этого времени ускорение ракеты возрастает линейно от а0 = g до аτ = 5g. Найдите мощность двигателя ракеты перед окончанием его работы. Масса не заправленной ракеты m0 = 10 кг, ускорение свободного падения g = 10 м/с2.
Возможное решение
Ускорение ракеты а(t) = а0 + (аτ – а0).
По аналогии с тем, что пройденному пути соответствует площадь под графиком скорости, находим скорость Vτ ракеты в момент τ как площадь под графиком ускорения (рис.13): Vτ= τ ( аτ + а0)/2.
Согласно второму закону Ньютона, m аτ =F–mg, где F — сила тяги в конце полета. Мощность двигателя в этот момент
N = F Vτ = ( аτ + g) ( аτ + а0) = 720 кВт.
Задача 3. Тяжелый поршень. В теплоизолированном цилиндрическом сосуде с вертикальными гладкими стенками на небольших опорах лежит тяжелый однородный поршень толщиной h и плотностью ρ (рис. 14). Под поршнем находится газ массой m c удельной теплоемкостью C. Первоначально давление газа внутри цилиндра равно атмосферному. Газ начинают нагревать, при этом увеличение его давления Δp = α mΔt, где α – заданная константа, Δt – изменение температуры. Какое минимальное количество Q подвести к газу, чтобы поршень сдвинулся с места?
Возможное решение
Пусть М — масса поршня, S — площадь его основания, тогда чтобы он сдвинулся с места, давление газа в цилиндре должно превысить атмосферное на величину
.
Из связи Δр и Δt находим . Следовательно, Q=cmΔt = .
Задача 4. Сосуд на опорах Легкий цилиндрический сосуд с жидкостью плотностью ρ0 стоит на двух параллельных опорах, силы реакций которых составляют N1 и N2 (рис. 15). В сосуд опустили на нити шарик массой m и плотностью ρ так, что он оказался на одной вертикали со второй опорой. При этом шарик полностью погружен в воду и не касается сосуда. Определите новые силы N‘1 и N‘2 реакций опор.
Возможное решение
Пусть F и F’ — силы давления жидкости на основание сосуда до и после погружения шарика, тогда F’ =F +.
Поскольку сосуд легкий и цилиндрический, то при увеличении уровня воды центр масс сосуда с водой не смещается по горизонтали. Следовательно, точки приложения сил F и F‘ совпадают. Запишем условия равновесия сосуда до и после погружения шарика:
N1+N2= F, N‘1+N‘2= F‘, N1l1 = N2l2, N‘1l1 = N‘2l2, где l1 и l2 — плечи реакций опор относительно точки приложения силы F.
Откуда N‘1 = N1, N‘2 = N2.
Заметим, что ответ не зависит от места погружения шарика.
Задача 5. Измерения в электрической цепи. Семь резисторов сопротивлениями R1=1кОм, R2=2кОм, R3=0,5кОм, R4=2,5кОм, R5=2кОм, R6=1кОм, R7=1кОм соединены с источником постоянного напряжения U=30 В (рис.16). К резисторам подключили два вольтметра и два амперметра. Определите их показания V1, V2, I1, I2. Приборы считайте идеальными.
Возможное решение
Перерисуем схему без вольтметров (рис. 17). Сопротивление каждой из параллельных ветвей цепи составляет r = R1 + R2 = R3 + R4= R5 + R6 = 3 кОм, поэтому полное сопротивление цепи
кОм.
Через резистор R7 сила тока I = U/R. Через каждую из параллельных ветвей цепи течет одинаковый ток, поэтому сила тока в каждой из них i = I/3, откуда
I1= I2=2i=2U/3R=10 мА.
Показания V1 и V2 вольтметров найдем как напряжения между соответствующими точками: В, В.
10 класс
Задача 1. Клин и шайба (1). Вблизи вершины клина массой М, высотой Н и с длиной основания L удерживают небольшую шайбу массой m (рис. 18). Клин покоится на гладкой горизонтальной поверхности. Шайбу отпускают и она соскальзывает к основанию клина. На какое расстояние S при этом переместится клин?
Возможное решение
Поскольку внешние силы, действующие на систему «клин-шайба», не имеют горизонтальных составляющих, горизонтальная координата центра масс системы не меняется: m(L – S) – MS = 0, откуда S = .
Задача 2. Клин и шайба (2). При выполнении условий предыдущей задачи найдите максимальную скорость V клина. Трением между клином и шайбой пренебречь.
Возможное решение
Скорость клина будет максимальной, когда шайба достигнет его основания. Пусть – скорость шайбы в этот момент относительно клина, а – ее скорость в неподвижной системе отсчета (рис. 22). По теореме косинусов для треугольника скоростей:
v2 = u2 + V2 – 2uVcos a. (1)
Поскольку внешние силы, действующие на систему «клин-шайба» вертикальны, проекция импульса системы на ось х не меняется: О = m(u cos a – V) – MV, откуда
(2).
По закону сохранения энергии: mgH =
Подставив (1) и (2) в последнее уравнение и учитывая, что cos а = , найдем .
Задача 3. Стакан-поплавок. В глубоком цилиндрическом сосуде с внутренним диаметром D находится вода, в которой дном вниз плавает тонкостенный металлический стакан массой m и высотой H. Благодаря направляющим стенки стакана и цилиндра остаются параллельными. Какую минимальную работу А нужно совершить, чтобы утопить этот стакан, то есть заставить его пойти ко дну? Известно, что утопленный стакан не всплывает, а максимальная масса вмещаемой им воды равна М.
Возможное решение
Будем медленно опускать стакан в воду. Для этого к нему нужно прикладывать вертикально вниз силу F, уравновешивающую сумму силы Архимеда и силы тяжести, действующие на стакан. Пока в стакане нет воды, F линейно зависит от глубины погружения х, причем F(0) = 0.
Край стакана сравняется с уровнем жидкости в сосуде при х = х1, (рис. 20). При этом
F(x1) = Мg – mg = F.
| Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 |
Источник