Решение задачи1

Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников
по физике 2012/2013 учебный год
11 класс Максимальный балл – 50
Решения задач.
Решение задачи 1 (максимальный балл – 10)
Баллы
10
8
5-6
5
2-3
0-1
0
Правильность (ошибочность) решения
Полное верное решение. Надо учесть, что задача может быть решена и на основе
законов динамики и кинематики (понимая, что в воде движение равноускоренное).
Правильно рассмотрено движение в воздухе и в воде энергетическим или
динамическим способом., но ответ по каким то причинам не верный.
Решение в целом верное, однако, не учтен знак работы силы Архимеда или знак
ускорения движения тела в воде.
Движение в воде описано верно, а в воздухе – нет!
Движение в воздухе описано верно, а в воде – нет!
Есть отдельные уравнения, относящиеся к сути задачи при отсутствии решения (или
при ошибочном решении).
Решение неверное, или отсутствует.
Решение задачи 2 (максимальный балл – 10)
Баллы
10
8
5-6
Правильность (ошибочность) решения
Представлено графическое решение.
Верное решение полученное путем многократных записей уравнения состояния и
вычисления работы газа при различных изопроцессах
Идея основана на том, что работа газа – это площадь под графиком, но при
изображения процессов в координатах p-V допущена ошибка.
2-3
Есть понимание физики явления, но не найдено одно из необходимых для решения
уравнений, в результате полученная система уравнений не полна и невозможно найти
решение.
0-1
Есть отдельные уравнения, относящиеся к сути задачи при отсутствии решения (или
при ошибочном решении). Уравнения состояния и расчет работы газа при различных
процессах, первый закон термодинамики.
0
Решение неверное, или отсутствует.
Решение задачи 3 (максимальный балл – 10)
Баллы
10
8
5-6
2-3
0
Правильность (ошибочность) решения
Полное верное решение
Верное решение. Допущены математические неточности и ошибки.
Правильно замечено и посчитано общее сопротивление лампочек. Записана формула
мощности. Получить результат помешало непонимание «номинальной мощности».
Записаны формулы и уравнения: соединений проводников, закон Ома для участка,
мощности. Но эти уравнения не связаны с условием задачи (или связи не приводят к
решению).
Решение неверное, или отсутствует.
Решение задачи 4 (максимальный балл – 10)
Два электрона находятся на расстоянии S друг от друга, причем в этот момент скорость
одного из них равна нулю, а скорость другого равна V и направлена под углом 45º к
линии, соединяющей электроны. Опишите характер движения электронов. Каким будет
угол между скоростями электронов, когда они вновь окажутся на расстоянии S друг от
друга?
1.В силу малости масс электронов можно считать, что они движутся только под действием
электрических сил (сил вызванных электрическими полями электронов). В этом смысле
такая система ЗАМКНУТА!
2. Очевидно, что сила взаимодействия электронов может быть рассчитана по закону
Кулона:
F k
ee
(1)
R2
3. Из уравнения (1) видно, что сила взаимодействия электронов переменная (сложная).
Это значит, что и скорость движения будет меняться «сложно» (ускорение не будет
постоянным). Но очевидно: движущийся электрон будет замедляться, а покоящийся –
ускоряться. Что при ведет к сближению электронов!
4. Не трудно догадаться, что в некоторый момент проекции скоростей на линию,
соединяющую электроны сравняются! Это будет момент максимального сближения.
После этого момента электроны будут удаляться.
5. Ясно, что удаляясь, в некоторый момент электроны могут оказаться (и окажутся по
условию) опять на первоначальном расстоянии друг от друга.
6. В замкнутых системах выполняется закон сохранения импульсов:



mV  mV1  mV2 (2)
7. Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов определяется
координатами взаимного расположения в пространстве.
Согласно условия задачи в начальный и конечный момент расстояние одинаково, а это
значит, что энергия электрического взаимодействии не изменялась.
8. По закону сохранения энергии ( с учетом пункта 7) можно записать:
mV 2 mV12 mV22


(4)
2
2
2
Из векторного уравнения (2) и уравнения (4) видно, что угол между векторами равен 90º.
Баллы
10
8
5-6
Правильность (ошибочность) решения
Полное верное решение
Верное решение. Не рассмотрены пункты 3,4,5.
Получен правильный ответ, т.е выполнены пункты 6,7,8. Но нет описаний характера
движения, те, нет пунктов 1 – 5.
5
2-3
Есть только пункт 6 и 8. Или есть только пункты 1 – 5.
Есть понимание физики явления, или записаны законы Кулона, сохранения импульсов
и энергии, но они не связаны в единую логику решения.
0
Решение неверное, или отсутствует.
Экспериментальная задача: (максимальный балл – 10)
Для эксперимента можно использовать монетки любого достоинства. Довольно хорошо
получается с монетками достоинством 50 коп.
Решение:
1. Теоретическое обоснование:
По закону сохранения импульсов:



mV  mV1  mV2 (1)
По закону сохранения энергии (удар можно считать упругим, та как время соударение
мало).
mV 2 mV12 mV22


(2)
2
2
2
V1
V
V2
V1
V2
Рис2.
Рис1.
Пользуясь уравнением (1) построим векторный
треугольник:
Из этого векторного треугольника и уравнения (2)
видно, что угол между векторами скорости после
соударения равен 90º.
V
2. Практическая часть.
а) на тетрадном листке надо потренироваться сообщить скорость прямолинейного
движения одной монетке (пунктирная линия рис 1).
б) расположить вторую монетку так, чтобы удар был не центральный (рис 1).
в) проделать несколько опытов для различных положений монет
г) путем простых измерений убедится, что угол разлета равнее 90º.
д) отклонение от теории объясняется тем что:
1. Не точно определено положение центра масс. Линии векторов скоростей вынуждены
проводить вдоль диаметра монетки.
2. После и во время удара монетки начинают вращаться.
Баллы
10
8
5-6
2-3
Правильность (ошибочность) решения
Выполнены полностью и теоретическая и практическая части.
Нет погрешностей. Выполнен только один эксперимент
Нет теоретического обоснования, но есть полностью практическая часть
Допущены ошибки (при правильном подходе) либо в теоретической или практической
части.
0-1
Записаны законы сохранения энергии и импульсов.
0
Решение неверное, или отсутствует.