Физика (с ответами). Всероссийская олимпиада школьников в Москве (2022-2023 год) - часть 11

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 10 апреля 2023 г.

Возможные решения

Задача №9-E1. Бистабильная система

В нижней части направляющих конструкции найдем два числа (четное и

нечетное), в бланк ответов запишем нечетное, которое служит для однозначной

идентификации установки, на которой проводились измерения.

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 10 апреля 2023 г.

Запишем температуру в аудитории

T

0

= 22

◦

C

.

Поворотом ручки регулировки включим адаптер. Вращая ручку, убедимся,

что диапазон напряжения работы адаптера от

3

,

90

В до

12

,

0

В.

Так как в условии сказано, что при изменении питания терморезистор при-

ходит к стационарному режиму за время порядка двух минут, то после подклю-

чения терморезистора в цепь во время снятия измерений разрывать цепь нельзя,

это с одной стороны. С другой стороны нас просят снять зависимость напряже-

ния от силы тока, а измерительный прибор, т.е. мультиметр у нас один. Поэто-

му измерять напряжение на терморезисторе мы будем мультиметром в режиме

вольтметра непосредственно с терморезистора, а для получения силы тока, бу-

дем измерять напряжение на известном сопротивлении и вычислять силу тока.

Рассмотрим различные варианты подключения терморезистора в цепь:

Самая простая это схема 2, но в условии просят не превышать тепловую

мощность тока выше

50 %

максимальной мощности, это означает, что через ре-

зистор с сопротивлением

10

Ом не должен протекать ток, сила которого больше

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 12 апреля 2023 г.

10 класс

Задача №1. Кинематика поршня

Герметично закрытый с обоих концов теплоизолированный цилиндр распо-

ложен горизонтально. Внутри цилиндра находится непроводящий тепло легкий

вертикальный поршень площадью

S

, делящий цилиндр на два отсека. Поршень

может перемещаться внутри цилиндра без трения. Отсеки заполнены идеальным

одноатомным газом при давлении

p

0

. В первый отсек помещён нагреватель, по

которому может поступать тепло, во втором отсеке размещён теплообменник, с

помощью которого тепло отводится из отсека. Модули мощностей подвода и от-

вода тепла равны

q

1

и

q

2

соответственно. Нагреватель и теплообменник приводят

в действие одновременно.

В пунктах 1 и 2 считайте, что первоначальные объёмы отсеков равны.
1. Определите скорость перемещения поршня в начальный момент времени,

сразу после включения нагревателя и теплообменника.

2. Определите скорость перемещения поршня в момент времени, когда пор-

шень делит объём цилиндра в отношении

2 : 1

, если модули мощностей

q

1

и

q

2

одинаковы и равны

q

.

3. Пусть в начальный момент времени поршень делит объём цилиндра в

отношении

3 : 1

, а во втором (меньшем) отсеке вместо теплообменника установлен

нагреватель мощности

q

2

. Определите отношение

q

2

/q

1

, при котором поршень

останется неподвижным.

Все процессы считать равновесными.

Задача №2. Из лунки в поле

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 12 апреля 2023 г.

Задача №5. Об стену

v

0

α

L

На гладкой горизонтальной поверх-

ности недалеко от вертикальной стенки

расположена конструкция, состоящая из

двух шайб и стержня. Шайбы лежат на

плоскости «плашмя». На рисунке пред-

ставлен вид сверху.

С центром шайбы

2

стержень соеди-

нен жестко и не может относительно нее

вращаться. С шайбой

1

стержень соеди-

нён с помощью плотной посадки на глад-

кий шарнир, радиус оси которого много

меньше радиуса стержня, поэтому шайба

1

может свободно вращаться относитель-

но стержня.

Стержень образует угол

α

= 30

◦

с нормалью к стенке. Стержень жесткий

и невесомый. Длина стержня

L

= 0

,

8

м. Радиусы шайб много меньше длины

стержня. Радиус стержня много меньше радиусов шайб. Шайбы одинаковые и

однородные.

Конструкции сообщают скорость

v

0

= 2

,

5

м

/

с, направленную вдоль стержня

в сторону стенки и через некоторое время происходит соударение шайбы

2

со

стенкой.

1. Покажите, что в процессе удара силы, действующие со стороны стержня

на шайбы, можно считать направленными вдоль стержня.

Используйте данный факт при ответе на последующие вопросы, даже если

Вы не смогли его обосновать.

2. Определите угловую скорость вращения стержня сразу после абсолютно

упругого соударения шайбы

2

со стенкой (стенка гладкая).

3. Определите угловую скорость вращения стержня сразу после абсолютно

неупругого соударения шайбы

2

со стенкой. Коэффициент трения между шайбой

и стенкой

µ

. Рассмотрите два значения коэффициента трения:

µ

1

= 0

,

2

и

µ

2

= 0

,

6

.

Примечание:

При абсолютно неупругом соударении составляющая скорости

шайбы

2

, перпендикулярная стенке, обращается в ноль.

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 12 апреля 2023 г.

Задача №10-T1. Кинематика поршня

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 10 апреля 2023 г.

10 класс

Задача №1. Насыщенный пар

В задаче требуется оценка погрешности

Задание:

1. Укажите в начале отчета номер выданной вам трубки.

С помощью выданного термометра определите комнатную температуру

T

0

и запишите ее в отчет по работе.

Наполните шприц номиналом 20 мл воздухом при комнатной температуре

до максимального объема (т. е. доведите поршень шприца до упора). Измерьте

геометрически объем

V

воздуха в шприце.

Зажмите шприц в ладони так, чтобы площадь контакта ладони с поверх-

ностью шприца была максимально возможной. Воздух в шприце начнет нагре-

ваться от тепла вашей руки. Обозначим

T

h

температуру воздуха в шприце через

5 минут после начала нагрева от комнатной температуры. Предложите способ

измерения

T

h

, основанный на использовании газовых законов, и определите ве-

личину

T

h

.

2. Установите поршень большого шприца так, чтобы объем воздуха в нем

был максимальным. Во всех последующих экспериментах объем используемого

большого шприца также должен быть максимальным.

Соберите установку, позволяющую определить количество испарившейся в

большом шприце жидкости по изменению некоторого объема. Поместите в боль-

шой шприц каплю жидкости объемом 0,1 - 0,3 мл, не допуская ее растекания по

стенкам (капля должна быть локализована). Шприц при этом должен оставаться

при комнатной температуре.

Измерьте зависимость давления паров испаряющейся жидкости от време-

ни. Измерение зависимости проводите не менее 6 минут. Установление давления

насыщенного пара в шприце занимает много времени из-за того, что площадь

капли мала.

После завершения необходимых измерений наклоните шприц так, чтобы кап-

ля растеклась по его стенкам. Дождитесь момента, когда давление в шприце

перестанет меняться. Рассчитайте величину давления насыщенного пара

p

c

.

Комнатная температура с момента проведения первого эксперимента могла

измениться. Запишите величину комнатной температуры

T

c

, отвечающее изме-

ренному давлению насыщенного пара.

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 10 апреля 2023 г.

Оборудование:

9 шприцев номиналом 20 мл (без игл), шприц номиналом 5 мл

с иглой с неизвестной жидкостью - по запросу шприц может быть дополнительно

наполнен жидкостью (не более 3 раз), шприц номиналом 1 мл (без иглы), трубка

силиконовая, скотч, рулетка, секундомер, термометр, салфетки для поддержания

рабочего места в чистоте.

Примечание:

1. Скорость диффузии паров неизвестной жидкости по выданной трубке крайне

мала. Примите атмосферное давление равным

p

0

= (102

±

1)

кПа.

2. Вам выдано достаточно большое количество шприцев номиналом 20 мл,

чтобы для каждого эксперимента использовать новый, без следов неизвест-

ной жидкости.

3. Секундомер используйте в режиме часов, поскольку в данной работе до-

статочно точности измерения времени в 1 секунду.

4. Считайте, что погрешность нанесения шкалы на шприцы номиналом 20 мл

составляет 0,1 мл.

5. У выданных вам термометров сдвинута шкала, поэтому на корпусе каж-

дого указана поправка к его показаниям. Если написано

+1

, то реальная

температура на один градус выше показаний термометра.

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 10 апреля 2023 г.

Задача №2. Необычные мосты

В задаче требуется оценка погрешности

В компанию по ремонту электроники принесли блок управления сигнализа-

цией, который работал некорректно. В результате диагностики подозрения пали

на один из чипов (микросхем), электрическая схема которого представлена на

рисунке.

Задание:

1. Укажите в начале отчета номер выданной вам модели чипа. С помощью

имеющегося оборудования проверьте соответствие параметров чипа табличным.

Контрольные параметры:

Оборудование:

мультиметр с проводами для макетной платы, потенциометр,

модель чипа с 5 выводами, макетная плата, соединительные провода 4 шт.

Важно!

На конце вывода №1 модели чипа размещен защитный прозрачный

скотч, который необходимо удалить перед началом работы. Соединительные про-

вода выданы шлейфом, при необходимости вы можете отделить их друг от друга.

Погрешность мультиметра считайте равной

1%

от измеряемой величины,

но не менее

3

единиц последнего разряда. Источник можно считать идеальным.

Про внутреннее сопротивление мультиметра в режимах вольтметра и амперметра

ничего не известно.

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 10 апреля 2023 г.

Примечание:

макетная плата используется для соединения проводов и под-

ключения различных элементов. Каждые пять соседних гнёзд макетной платы,

расположенные в одном столбце, внутри платы соединены между собой. Напри-

мер, соединены выводы, отмеченные серым на рисунке.