Методическая разработка олимпиады по физике в 7 – 11 классах

Методическая разработка
олимпиады по физике
в 7 – 11 классах
Составитель:
Еремина М.А.
Санкт- Петербург
2013-2014 гг
Цели и задачи проведения школьной олимпиады.
Настоящий регламент школьного этапа Всероссийской олимпиады школьников (далее –
Олимпиада) по физике составлен на основе Положения о Всероссийской олимпиаде
школьников, утвержденного приказом Минобрнауки РФ от 02.12.2009 №695 и приказа
Минобрнауки РФ от 07.02.2011 N 168 «О внесении изменений в Положение о
всероссийской олимпиаде школьников».
Основными целями и задачами Олимпиады являются:
1. Выявление и развитие у обучающихся творческих способностей и интереса к
научно-исследовательской деятельности;
2. Создание необходимых условий для поддержки одаренных детей;
3. Пропаганда научных знаний;
4. Отбор детей – потенциальных участников районного тура олимпиады по физике.
Оглавление.
1.
2.
3.
4.
5.
Цели и задачи проведения олимпиады……………………………………
Ход работы………………………………………………………………….
Условия задач……………………………………………………………….
Ответы к задачам с решениями……………………………………………
Критерии оценивания………………………………………………………
Всероссийская олимпиада школьников по физике
Школьный этап
8 класс
1. Почему в горячем чае сахар растворяется быстрее, чем в холодном?
2. Скорость гусеницы 5 миллиметров в секунду, а скорость червяка 25 сантиметров в минуту. Кто
из них перемещается быстрее?
3. Сплошные шары - алюминиевый и железный - уравновешены на рычаге. Нарушится ли
равновесие, если оба шара погрузить в воду? Рассмотрите случаи, когда шары имеют: а)
одинаковую массу; б) одинаковый объём. Плотность алюминия 2700 кг/м3, плотность железа
7800 кг/м3
4. Определите толщину свинцовой пластинки, её длина равна 40 см, ширина 2,5 см. Если
пластинку опустить в стакан, до краёв наполненный водой, выльется 80 г воды. Плотность воды
1 г/см3
5. Легковой автомобиль массой 1 т расходует 7 л бензина на 100 км пути. На какую высоту можно
было бы поднять этот автомобиль, используя всю энергию, выделившуюся при сгорании
бензина? Удельная теплота бензина 46 МДж/кг, плотность бензина710 кг/м3, g = 10 Н/кг
Всероссийская олимпиада школьников по физике
Школьный этап
9 класс
1. Облака состоят из мелких капелек воды. Почему же они не падают под действием силы тяжести
на землю?
2. Вы нашли очки. Предложите способы, с помощью которых можно определить, близорукость
или дальнозоркость у их владельца.
3. В воду массой 200 г при температуре 20°С помещают стальную деталь массой 300 г, имеющую
температуру 10°С, и медную пластинку массой 400 г при температуре 25°С. Найдите
установившуюся температуру. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/кг·°С, стали 500
А
Дж/кг·°С, меди 380 Дж/кг·°С
4. Двигаясь равноускорено, тело за первые 4 секунды проходит путь 24 м.
Определить начальную скорость, если за следующие 4 с оно проходит 64 м?
5. Четыре одинаковые лампы соединены, как показано на рисунке, и подключены к
источнику постоянного напряжения. Как изменится сила тока в цепи, если лампа А перегорит?
Всероссийская олимпиада школьников по физике
Школьный этап
10 класс
1. Длина столбика ртути в трубке медицинского термометра увеличилась. Увеличилось ли при
этом число молекул ртути? Как изменился объем каждой молекулы ртути в термометре?
2. На шкале барометра иногда делают надписи «Ясно» или «Облачно», характеризующие
предсказываемую погоду. Какую погоду будет «предсказывать» барометр, поднятый на
высокую гору?
3.
Эскалатор метро поднимает неподвижно стоящего на нем пассажира в течение 1
мин. По неподвижному эскалатору пассажир поднимается за 3мин. Сколько времени будет
подниматься идущий вверх пассажир по движущемуся эскалатору?
4. Определить, с какой скоростью должна лететь капелька воды, чтобы при столкновении ее с
такой же неподвижной каплей обе испарились. Начальная температура капель t 0. Удельная
теплоемкость воды С, удельная теплота парообразования воды L.
5. Аэростат поднимается вертикально вверх с ускорением 2 м/с2. Через 5 секунд после начала
движения из аэростата выпал предмет. Через сколько времени этот предмет упадет на землю?
Всероссийская олимпиада школьников по физике
Школьный этап
11 класс
1. Может ли тело массой 100 г плавать в сосуде, содержащем 50 г воды?
2. Удельная теплота сгорания сухих березовых дров и сосновых дров приблизительно одинаковая.
Почему же считают, что выгоднее купить 1 кубометр березовых дров, а не один кубометр
сосновых? Плотность березы 700 кг/м3, а плотность сосны 400 кг/м3.
2
3. По наклонной плоскости скользят два тела одинаковой массы, связанные
1
нитью. Сила натяжения нити Т = 2 Н. Трения между первым телом и
наклонной плоскостью нет. Определите силу трения, действующую на
второе тело.
4. В калориметре находится лёд массой 50 г при температуре (-10°С). Какая температура
установится в калориметре, если в него впустить водяной пар массой 80 г, имеющий
температуру 100°С? Удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг, удельная теплоёмкость льда
2,1 кДж/(кг·°С), удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг, удельная теплоёмкость
воды 4,2 кДж/(кг·°С)
5. Источник тока с напряжением 3 В замкнули на три проводника, соединенных параллельно. При
этом на первом проводнике выделилось теплоты в 3 раза больше, а на втором – в 6 раз больше,
чем на третьем. Чему равны сопротивления второго и третьего проводников, если
сопротивление первого проводника R = 1 Ом?
Всероссийская олимпиада школьников по физике
Школьный этап
7 класс
1. Гусеничный трактор идет со скоростью 4м/с. С какой скоростью движется для наблюдателя с
земли точка А на верхней части гусеницы и точка В на нижней.
2.
С самолета, летящего горизонтально с постоянной скоростью, сбрасывают груз. Где будет
находиться самолет, (дальше, ближе, или над грузом) когда груз коснется земли.
3. Поезд проходит мост длиной 450м за 45с, а мимо будки стрелочника – за 15с. Какова длина
поезда и его скорость.
4. Моторная лодка проходит по реке расстояние между двумя пунктами (в обе стороны) за 14
часов. Чему равно это расстояние, если скорость лодки в стоячей воде 35 км/ ч, а скорость
течения реки – 5 км/ч?
5. Имеются два бруска: медный и алюминиевый. Объем одного из этих брусков на 50 см 3 больше,
чем объем другого, а масса на 175 г меньше массы другого. Каковы объемы и массы брусков.
Ответы и критерии оценивания школьной олимпиады по физике 2013 – 2014 учебный год
На олимпиаду отводится 90 минут
Разрешается пользоваться калькулятором, линейкой
№ (max
балл)
1
(10Б)
2
(10Б)
3
(20Б)
4
(20Б)
5
(40Б)
1
(5Б)
2
(20Б)
3
(40Б)
Решение
баллы
8 класс (max 100 баллов)
В горячем чае молекулы двигаются быстрее
В горячем чае диффузия (растворение сахара) происходит быстрее
За разумные идеи на усмотрение учителя
5 мм/с = 30 см/мин (или 25 см/мин ≈ 4,17 мм/с)
Гусеница двигается быстрее
За разумные идеи на усмотрение учителя
а) массы равны, плотность алюминия меньше плотности железа,
значит его объём больше
Чем больше объём, тем больше выталкивающая сила
Значит, равновесие весов нарушится, алюминиевый шар
поднимется выше
б) объёмы равны, значит, равновесие не нарушится
За разумные идеи на усмотрение учителя
Vc = Vв
Vc = abc
Vв= m/ρв
abc = m/ρв
5
1 – 10
5
5
5
5
За разумные идеи на усмотрение учителя
Перевод единиц измерения в СИ
Q= qmб
mб = ρV
Ep = mgh
Q = Ep
q ρV = mgh
h=
1 – 10
5
5
5
5
10
10
За разумные идеи на усмотрение учителя
9 класс (max 100 баллов)
Облака имеют большой объём, следовательно, выталкивающая
сила, действующая на них со стороны воздуха, больше силы
тяжести
Fт = mg
За разумные идеи на усмотрение учителя
Для близоруких используются рассеивающие линзы
Для дальнозорких используют собирающие линзы
Направить на линзу свет, например солнечный, если он
сфокусируется, значит, линза собирающая, если нет рассеивающая
Потрогать линзу пальцами: собирающая тонкая по краям и
утолщённая в середине; рассеивающая утолщённая по краям и
тонкая в середине
За разумные идеи на усмотрение учителя
Перевод единиц измерения в СИ
Qв = cвmв(t – tв) количество теплоты отданное водой
Qс = cсmс(t – tс) количество теплоты полученное сталью
Qм = cмmм(t – tм) количество теплоты отданное медью
Уравнение теплового баланса Qв + Qс + Qм =0
1 – 10
5
5
1–5
5
5
1–5
5
5
5
5
1–3
5
5
5
5
1–5
1
5
5
5
5
Получена формула
Получен ответ t ≈ 19°C
За разумные идеи на усмотрение учителя
4
(25Б)
1
(5Б)
2
(10Б)
3
(15Б)
За разумные идеи на усмотрение учителя
Если лампа А перегорит, то сила тока в цепи уменьшится
Т.к. увеличивается сопротивление параллельного участка цепи
За разумные идеи на усмотрение учителя
10 класс (max 100 баллов)
Число молекул не увеличилось
Объём молекулы не увеличился
Увеличивается расстояние между молекулами
За разумные идеи на усмотрение учителя
Барометр будет всё время показывать «Облачно»
«Ясно» соответствует высокому давлению
«Облачно» соответствует низкому давлению
В горах давление всегда ниже, чем на равнине
За разумные идеи на усмотрение учителя
V = Vэ + Vп
S = Vt
V=
5
(30Б)
1
(5Б)
10
1 – 10
5
5
1–3
2
2
1
1–3
1
4
4
1
1–3
3
2
Vэ =
2
S = Vпtп Vп =
2
Решение системы уравнений, получена формула
6
S = Vэ t э
4
(30Б)
9
1 – 10
5
10
Решение системы уравнений
5
(10Б)
10
За разумные идеи на усмотрение учителя
Ек =
кинетическая энергия одной капли
Q1 = c2m(t100 – t0 ) нагревание двух капель воды
Q2 = L2m испарение двух капель воды
Ek = Q1 + Q2
Решение уравнения
За разумные идеи на усмотрение учителя
V = at скорость аэростата и предмета через t секунд в момент,
когда выпал предмет
h=
высота, с которой начал падать предмет
1–3
5
5
5
5
10
1 - 10
5
5
Уравнение движения предмета, в проекции на ось У (ось У вверх)
у = h + Vt1 –
5
Т.к. предмет упал, его конечная координата = 0, тогда уравнение
движения выглядит так:
5
Решение квадратного уравнения
Получено два корня: 3,45 и 1,45 Ответ: 3,45 с
За разумные идеи на усмотрение учителя
11 класс (max 100 баллов)
Может
Если плотность тела меньше плотности воды
За разумные идеи на усмотрение учителя
5
5
1 – 10
2
3
1–3
2
(5Б)
3
(25Б)
4
(40Б)
5
(25Б)
Масса одного кубометра берёзовых дров будет больше, чем
одного кубометра сосновых дров
Следовательно, при сгорании берёзовых дров выделится больше
тепла Q = λm
За разумные идеи на усмотрение учителя
Рисунок с указанными силами и выбранными осями
Ось Х: уравнение сил, действующих на первое тело:
Решение уравнения:
5
=
Ответ: Fтр = 2Т = 4Н
За разумные идеи на усмотрение учителя
Перевод единиц измерения в СИ
Q1 = - Lmп количество теплоты при конденсации пара
Q2 = cвmп(t – tп) количество теплоты на остывание воды,
полученной из пара
Q3 = cлmл(t0 – tл) = - cлmлtл количество теплоты на нагрев льда до
0°С
Q4 = λmл количество теплоты для плавления льда
Q5 = cвmл(t – t0) = cвmлt количество теплоты на нагрев воды,
полученной из льда
Уравнение теплового баланса
Q1+ Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 0
= 13,3°С
5
1-5
2
5
5
За разумные идеи на усмотрение учителя
количество теплоты, выделяемое на первом
1 - 10
5
5
5
5
5
8
проводнике
5
проводнике
количество теплоты, выделяемое на третьем
5
проводнике
Сопротивление третьего проводника
5
R3 = 0,33 Ом
R2 = 0,17 Ом
За разумные идеи на усмотрение учителя
7 класс ( max 100 б)
3
1–3
5
5
5
Сопротивление второго проводника
15 б
3
Ось Х: уравнение сил, действующих на второе тело:
количество теплоты, выделяемое на втором
2
2
По инерции груз продолжает двигаться со скоростью
самолета.
5
1-5
5
5
Груз упадет на землю в той же точке, что и самолет, если
трением о воздух пренебречь.
Груз упадет ближе, если учитвать сопротивление
воздуха.
5
T = tₐ- tᵤ = 45- 15 =30 c
5
V = l / t = 450 / 30 = 15 m/c
5
20 б
L = v × t = 15 × 15 = 225 m
10
4
Пусть Т – время всего пути = 14 часов
5
25 б
vᵤ - скорость лодки в стоячей воде 35 км.ч , vₐ - скорость
течения реки 5 км,ч. L1 +L2 = 2L расстояние всего пути
, весь путь
Т по течению = L / vᵤ-vₐ = L / vᵤ - vₐ
10
Составим уравнение:
L / vᵤ-vₐ + L / vᵤ - vₐ = 14
х / 40 + x / 30 = 14
﴾30 x +40 x﴿/ 120 =14
70 x = 120 ×14
X = 240 m
5
30 б
Пусть х- объем медного бруска, тогда объем
алюминиевого х + 50
Масса медного бруска 8.9 × х ﴾
20