Общие методические указания к проведению II (муниципального) этапа региональной олимпиады школьников по физике 2010/2011 учебного го - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Методические рекомендации по проведению муниципального этапа всероссийской... 1 399.63kb.
По результатам муниципального этапа Политехнической олимпиады школьников... 1 72.46kb.
Об итогах проведения муниципального этапа Всероссийской олимпиады... 1 198.13kb.
Результаты основного тура муниципального этапа Всероссийской олимпиады... 1 205.19kb.
Методические рекомендации к проведению регионального этапа Всероссийской... 1 109.76kb.
Муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников в 2010-2011... 1 88.99kb.
Участники муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников... 1 83.68kb.
Участников муниципального этапа всероссийской олимпиады школьников... 2 463.72kb.
Информация об участниках мбоу «сош№97» в районных отборочных турах... 1 88.22kb.
Задания муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников. 1 153.2kb.
Результаты лицейского этапа всероссийской олимпиады школьников в... 1 245.66kb.
Тютюкова Маргарита, 10а класс, моу «Гимназия №87», г. Саратов Руководитель... 1 60.34kb.
- 4 1234.94kb.
Общие методические указания к проведению II (муниципального) этапа региональной олимпиады - страница №1/1

Министерство образования Пермского края
Организационный комитет региональной
олимпиады школьников

П
ермский краевой институт повышения квалификации

работников образования


Пермский государственный педагогический университет

Физика

Задания II (муниципального) этапа


региональной олимпиады

Пермь 2010

Общие методические указания
к проведению II (муниципального) этапа
региональной олимпиады школьников по физике
2010/2011 учебного года



  1. Во II (муниципальном) этапе региональной олимпиады школьников по физике участвуют учащиеся 4-х групп: 8 классы, 9 классы, 10 классы и 11 классы образовательных учреждений.

  2. Задания муниципального этапа выполняются учащимися 8 классов 3 часа.

  3. Задания муниципального этапа выполняются учащимися 9-11 классов 3,5 часа

  4. Задания II (муниципального) этапа олимпиады включают 4 задачи для 8 -9 классов и 5 задач для учащимися 10-11 классов. Каждая задача оценивается в 10 баллов.

Таким образом, максимальное количество баллов – 40 у 8 -9 классов

и максимальное количество баллов – 50 у 10 -11 классов.




УСЛОВИЯ ЗАДАЧ
XLV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Муниципальный этап.
8 класс.
Задача 1. Встреча велосипедистов.

Длина S круговой дорожки трека 480 метров. Два велосипедиста двигаются по треку во встречных направлениях со скоростями v1=12 м/с и v2=16 м/с. Через какой наименьший промежуток времени после встречи в некотором месте трека они снова встретятся в этом месте? (10 баллов)



Задача 2. Таяние льда.

Небольшой кусочек льда, взятый при температуре 0оС, бросают в воду, температура которой 19оС. Тепловое равновесие устанавливается при температуре 10оС. При какой минимальной начальной температуре воды лед в этом опыте полностью бы растаял? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кгград; удельная теплота плавления льда 336000 Дж/кг. Теплообменом с другими телами пренебречь. (10 баллов)



Задача 3. Плавание в двух жидкостях.

На границе двух несмешивающихся жидкостей плавает цилиндрическое тело объема V и плотностью ρ. Плотность верхней жидкости ρ1=0.8 ρ, нижней – ρ2=1.6 ρ.

Какую силу надо приложить к телу, чтобы объемы частей тела, погруженные в каждую жидкость, были бы одинаковыми? В каком направлении надо действовать на тело? (10 баллов)


Задача 4. Измерение массы линейки.

На столе в классе лежат деревянная школьная линейка (30 или 40 см) и гирька массы m (из набора разновесов 20 или 50 г). Придумайте, как с помощью такого оборудования можно измерить массу линейки? Ответ подтвердить расчетом.



(10 баллов)

XLV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Муниципальный этап.
9 класс.
Задача 1. Падение капель.

Экспериментатор Глюк с балкона наблюдает падение капель с карниза крыши. Он установил, что когда очередная капля достигает балкона, предыдущая падает на тротуар. Глюк измерил промежуток времени между последовательными отрывами капель. Какой результат получил Глюк, если капли достигают балкона за 1с, а балкон находится на высоте h = 15 м от земли? Трением можно пренебречь.



(10 баллов)

Задача 2. Взлет вертолета.

Вертолет взлетает с аэродрома вертикально с ускорением a = 3м/с2. Через некоторое время t1 пилот выключил двигатель. Звук на земле в месте взлета перестал быть слышен спустя время t2 = 30 с. Какова была скорость вертолета в момент выключения двигателя? Скорость звука принять u = 320 м/с. (10 баллов)



Задача 3. Напряжение на нагрузке.

Для регулирования напряжения на нагрузке экспериментатор Глюк собрал электрическую цепь, схема которой представлена на рисунке.

Входное напряжение неизменно и равно U. Сопротивление нагрузки и регулировочного реостата равны R, причем нагрузка подключена к половине реостата. Помогите Глюку определить во сколько раз изменится напряжение на нагрузке, если ее сопротивление увеличить в два раза? (10 баллов)

Задача 4. Аварийная посадка.

Вертолет совершил аварийную посадку на льдину в Арктике. Среди пассажиров вертолета был экспериментатор Глюк. Он измерил площадь льдины S = 500 м2, высоту надводной части h = 10 см, плотность воды ρв = 1080 кг/м3, плотность льда ρл= 900 кг/ м3. Прав ли Глюк, советуя пилоту вызвать спасательный вертолет массой 3 тонны, если масса аварийного вертолета вместе с пассажирами составляет 4 тонны? Какова максимальная грузоподъемность этой льдины?


XLV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Муниципальный этап.
10 класс
Задача 1. Толкание ядра.

При проведении соревнований по толканию ядра, спортсмен толкнул снаряд с начальной скоростью 12 м/с под углом 60 градусов к горизонту. Какова будет скорость снаряда через 3 секунды после начала полета, и на каком расстоянии от спортсмена он будет находиться? (10 баллов)


Задача 2. Падение гантели.

Гантель длины , состоящая из двух одинаковых масс, соединенных жестким невесомым стержнем, стоит в углу, образованном гладкими поверхностями (см. рисунок). Нижний шарик гантели слегка смещают направо на маленькое расстояние без начальной скорости, и гантель начинает двигаться. Найти скорость нижнего шарика в тот момент, когда верхний шарик оторвется от вертикальной плоскости. В момент отрыва гантель составляет угол с вертикалью; косинус этого угла . (10 баллов)


Задача 3. Как измерить прочность лески?

Разработайте метод определения критической нагрузки, которую выдерживает капроновая леска, если у вас в распоряжении есть лишь гиря массы 1 кг и транспортир. (10 баллов)


Задача 4. Два теплых шара.

Два железных шара имеют одну и ту же температуру. Один из них покоится на горизонтальной теплоизолированной плоскости, а другой подвешен на теплоизолированной нити. Обоим шарам передают одинаковое количество теплоты, при этом процесс нагревания идет настолько быстро, что не происходит потери теплоты на нагревание окружающей среды. Одинаковы или различны будут температуры шаров после нагревания? Ответ обосновать. (10 баллов)


Задача 5. Чему равно сопротивление цепи?


Вычислите сопротивление между точками A и B бесконечной электрической цепи, показанной на рисунке, если все сопротивления в этой цепи одинаковы и равны r.




XLV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Муниципальный этап.

11 класс

Задача 1 Ускорения шарика.


Шарик, подвешенный на нерастяжимой нити, качается в вертикальной плоскости так, что его ускорения в крайнем и нижнем положениях равны по модулю друг другу. Найти угол отклонения нити в крайнем положении. (10 баллов)

Задача 2 Движение связанных брусков.



На гладком горизонтальном столе лежат два одинаковых бруска, соединенных невесомой пружинкой жесткости k. Масса каждого бруска m. Один из брусков упирается в вертикальную стенку. На другой брусок действует сила F. Система покоится. Определить максимальную длину пружинки, после прекращения действия силы F.

Длина пружины в недеформируемом состоянии ℓ0. (10 баллов)



Задача 3 Цилиндр с газом.


Высокий цилиндрический сосуд с идеальным газом находится в однородном поле тяжести, ускорение свободного падения в котором равно g. Температура газа меняется по высоте так, что его плотность всюду одинакова. Молярная масса газа - μ . Найти - изменение температуры в газе, приходящееся на единицу высоты (градиент температуры). (10 баллов)

Задача 4 Перетекание газа в сообщающихся сосудах


В двух одинаковых сосудах, соединенных между собой короткой трубкой, перекрытой краном, находится идеальный газ при одинаковой температуре Т0 и разных давлениях. После того как кран открыли, часть газа перешла из одного сосуда в другой. В некоторый момент давления в сосудах сравнялись, перетекание газа прекратилось и температура в первом сосуде стала равной Т1.Какова температура газа во втором сосуде в этот момент? Сосуды и трубка теплоизолированы; их теплоемкостью пренебречь. (10 баллов)

Задача 5 Выделение тепла в цепи.


Какое количество тепла выделится в цепи (см. рисунок) после переключения ключа К из положения 1 в положение 2? Электроемкость конденсатора – С; ЭДС источников равны Е1 и Е2 . (10 баллов)

.

ВОЗМОЖНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ



XLV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Муниципальный этап.
Возможные решения задач
8 класс.
Задача 1. Встреча велосипедистов.

Первый велосипедист проезжает один круг за время t1= S/ v1=40 c,

второй за – t2= S/ v2=30 с.

Чтобы встретиться в том же месте, велосипедисты должны проехать каждый целое число кругов.

На это потратится время T=n t1=m t2 , где m и n – целые числа.

Из последнего равенства следует m/n= t1/ t2=4/3.

Значит, первый велосипедист должен проехать минимум три круга, а второй – четыре.

Отсюда, минимальный промежуток времени до встречи 120с= 2 мин.



Критерии оценивания решения:

2 балла – вычислены t1 и t2;

3 балла – определено условие встречи в том же месте ;

4 балла - получено уравнение для отношения числа кругов и вычислено их минимальное количество;

1 балл – дан численный ответ.
Задача 2. Таяние льда.

Уравнение теплового баланса для первого опыта

свmв(tв – θ) = λmл + свmл(θ – tл)

Откуда


mв/mл= (λ + св (θ – tл)) /св (tв – θ) = 10.

Необходимо, чтобы свmв(tмин – 0о) = λmл

Значит tмин = λmл/ свmв = 8оС

Критерии оценивания решения:

3 балла – написано уравнение теплового баланса;

3 балла – определено отношение масс;

2 балла - написано уравнение теплового баланса для второго опыта;

2 балла – вычислена минимальная температура.
Задача 3. Плавание в двух жидкостях.

Когда в каждую жидкость погружена ровно половина тела,на тело действует сила Архимеда: FА = (ρ1+ ρ2)g V/2 = 1.2 ρ gV

Эта сила больше силы тяжести FT = ρ gV.

Cледовательно, для удержания тела надо приложить силу F = FА - FT = 0.2 ρ gV, направленную вертикально вниз



Критерии оценивания решения:

5 баллов – написана и вычислена суммарная сила Архимеда;

1 балл – сравнение ее с силой тяжести;

2 балла - вычислена приложенная сила;

2 балла – определено ее направление.

Задача 4. Измерение массы линейки.

Положить линейку на край стола.

На свешивающийся конец линейки поставить гирьку.

Перемещая линейку, добиться равновесия.

Измерить расстояния D и L ( C – центр линейки).

По правилу моментов

mgD = MgL.

Откуда


M = mD/L.

Критерии оценивания решения:

5 баллов – идея опыта и указание нужных измерений;

3 балла – правило моментов ;

2 балла - вычислена масса линейки.



XLV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Муниципальный этап.
Возможные решения задач
9 класс.
Задача 1. Падение капель.

Обозначим τ – промежуток времени между отрывами 1ой и 2ой капли; t – время с момента отрыва 2ой капли. Пути s1 и s2 , пройденные каплями, могут быть представлены в виде:



Здесь g = 10м/с2 – ускорение свободного падения. Если принять t = 1с, то h = s1 – s2. После подстановки выражений s1 и s2 для определения τ получим уравнение:



τ2 + 2tτ - 2h/g = 0,

решение которого дает значение

τ = 1с.

Критерии оценивания решения:

4 балла – записаны выражения для s1 и s2;

2 балла - записано выражение для h ;

3 балла - получено уравнение для определения τ;

1 балл – дан численный ответ.

Задача 2. Взлет вертолета..

В момент выключения двигателя вертолет находился на высоте h = at12/2. Учитывая, что звук перестал быть слышен спустя время t2, можно записать



t2 = t1 + h/ u ,

где 2ое слагаемое в правой части есть время распространения звука с высоты h до земли. Подстановка выражения для h позволяет получить уравнение для определения момента времени t1 :



Его решение :



.

Для скорости вертолета в этот момент времени получается выражение:

v.

Подстановка численных данных дает значение v = 80 м/с.



Критерии оценивания решения:

2 балла – записано выражение для h;

2 балла – записано выражение для t2;

2 балла – получено уравнение для определения момента времени t1

и найдено его решение;

2 балла – получено выражение для v;

2 балла – определено численное значение v.
Задача 3. Напряжение на нагрузке.

Реостат вместе с нагрузкой

эквивалентен резистору с сопротивлением



Общий ток в цепи I1= U/R1 равен.

Напряжение на нагрузке

.

Если сопротивление нагрузки станет 2R, общий ток I2 =U/R2 , где



Напряжение на нагрузке станет равным



.

Таким образом, напряжение на нагрузке изменилось в n = U/U раз:


n =10/9.
Критерии оценивания решения:

2 балла – определение общего сопротивления R1;

2 балла – определение напряжения на нагрузке U;

2 балла – определение R2;

2 балла – определение U;

2 балла – вычисление значения n.



Задача 4. Аварийная посадка.

Для определения грузоподъемности льдины найдем глубину ее погружения l из условия равенства сил тяжести и Архимеда, действующих на льдину:


.
Здесь М1 – масса аварийного вертолета с пассажирами.

Отсюда


Подстановка численных значений величин дает



.

Безопасная посадка второго вертолета массой М2 возможна в случае, когда сила тяжести будет меньше максимальной силы Архимеда, т.е.


или


.
Вычисления дают неравенство:

М1 + М2 < 58 тонн,

т.е. посадка возможна.



Критерии оценивания решения:

2 балла – записано условие плавания льдины с вертолетом;

2 балла – получено выражение для глубины погружения l;

2 балла – вычислено значение l;

2 балла – записано условие безопасной посадки второго вертолета;

2 балла – найдена максимальная грузоподъемность.


XLV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Муниципальный этап.
Возможные решения задач
10 класс
Задача 1. Толкание ядра

При стандартном решении этой задачи получается парадоксальный ответ – скорость в заданный момент времени оказывается больше начальной. Поэтому важной частью решения этой задачи является анализ полученных результатов!!!!.

Если систему координат связать со спортсменом толкателем, то законы движения ядра будут определяться следующими уравнениями:



, (1)

, (2)

где - модуль начальной скорости, - начальный угол траектории движения ядра к горизонту. Ядро приземлится в момент времени:



. (3)

Так как это значение меньше указанных в условии 3 секунд, то скорость ядра в момент времени с будет равна нулю:



(4)

а находиться ядро будет на расстоянии



(5)

от спортсмена.



Критерии оценивания решения:

2 балла – записаны законы движения x(t) и y(t) [пп (1) и (2)];

2 балла – получено выражение для момента времени приземления tкон [п.(3)];

3 балла – определена скорость в момент 3 секунды [п. (4)];

3 балла – вычислена дальность полета [ п. (5)];
Задача 2. Падение гантели.

Обозначим скорость верхнего шарика , а скорость нижнего шарика . Согласно закону сохранения энергии можно записать:



(1)

где потенциальная энергия отсчитывается от положения верхнего шарика в начальный момент времени. Сокращая массу шариков, получим:



(2)

Так как стержень жесткий, то проекции скоростей шариков на линию стержня должны быть равны:



(3)

Из уравнений (2) и (3) находим следующее выражение для скорости нижнего шара:



(4)

Подставляя в это выражение, найдем искомую скорость:



(5)

Критерии оценивания решения:

3 балла – записаны закон сохранения энергии x(t) и y(t) [п (1)];

4 балла – получена связь скоростей [п.(3)];

2 балла – записано выражение квадрата скорости нижнего шара [п. (4)];

1 балл – вычислена искомая скорость [ п. (5)];

Задача 3. Как измерить прочность лески?

Подвесим гирю на леску так, как это показано на рисунке, а затем потянем леску в направлении, указанном стрелкой a. Между силами и существует соотношение:



откуда можно выразить модуль силы :



(1)

Постепенно натягивая леску, мы увеличиваем угол , в результате чего возрастает сила натяжения . Замерив с помощью транспортира критический угол, при котором наступает разрыв лески, можно подсчитать допустимую нагрузку. Если леска разрывается даже при нулевом угле, её следует сложить в двое и заново проделать описанную операцию, не забывая разделить конечный результат на два.



Критерии оценивания решения:

4 балла. Идея о нагрузке, действующей под углом к леске

4 балла Получение расчетной формулы (1) -.

2 балла Замечание о том, что при начальном разрыве леску надо сложить вдвое.

Задача 4. Два теплых шара.

Температура не будет одинаковой и более нагретым окажется шар, подвешенный на нити. Различие будет связано с поведением центров масс шаров. При нагревании шаров их объемы увеличиваются. В этом случае высота центра масс шара, лежащего на поверхности, увеличится, а центр масс подвешенного шара опустится. Таким образом, потенциальная энергия первого шара возрастет, а второго – уменьшится.

Так как и в том и другом случае полная энергия системы остаётся постоянной, то на собственно нагрев шаров идёт различное количество энергии. Больше энергии, идущей на нагревание, будет передано подвешенному шару. Соответственно и температура его вырастет больше.

Критерии оценивания решения:

3 балла -Привлечение эффекта теплового расширения шаров при нагревании.

3 балла -Вывод о разнонаправленном движении центров масс шаров.

4 балла - Применение закона сохранения энергии .

Задача 5. Чему равно сопротивление цепи?

Обозначим сопротивление между точками A и B для n звеньев . Тогда можно записать следующее рекуррентное соотношение:



(1)

Сопротивление самого первого звена . Очевидно, что сопротивление каждого следующего звена для любого n меньше предыдущего, так как при параллельном подсоединении нового звена сопротивление между точками падает. С другой стороны эта последовательность ограничена снизу значением . Обозначим сопротивление всей сети как . Так как цепь бесконечная, то сопротивление цепи за точками , тоже равно . Таким образом, исходная система эквивалентна цепи, представленной на рисунке. Её сопротивление равно:



(2)

Решая это квадратное уравнение и отбирая физически осмысленный корень, получим:



(3)

Критерии оценивания решения:

6 баллов -Предложение эквивалентной схемы.

2 балла - Получение формулы (2) -.

2 балла - Вывод конечной формулы и численного результата .

XLV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Муниципальный этап.
Возможные решения задач
11 класс.

Задача 1 Ускорения шарика.


В крайнем положении тело начинает движение и, следовательно, ускорение направлено по скорости, т.е. по касательной к траектории – окружности.

Проекция второго закона Ньютона на направление касательной дает



Mg sin = M a1.

Откуда a1 = g sin .

В нижнем положении ускорение тела - центростремительное

a2 = v2/ ,где - длина нити.

По закону сохранения энергии

Mv2/2 = Mgh =Mg ℓ( 1 - cos)

Тогда


a2 = 2g(1 - cos)

Из равенства ускорений найдем: sin = 2 (1 - cos)

В зависимости от способа решения тригонометрического уравнения можно получить один из следующих ответов:


        1. tg /2 = 0,5

        2. cos = 0,6

        3. sin = 0,8


Критерии оценивания решения:

3 балла – найдено ускорение a1 в крайней точке ;

4 балла – найдено ускорение a2 в нижней точке;

3 балла – получен один из ответов задачи;



Задача 2 Движение связанных брусков.


В начальном состоянии пружина сжата на х0 = F/k.

По закону сохранения энергии энергия сжатой пружины нацело переходит в кинетическую энергию левого (см. рис. в условии) бруска.



k x02/2 = m v2/2 (1)

Как только пружина начинает растягиваться приходит в движение правый брусок.

Максимальное удлинение пружины будет в момент, когда скорости брусков сравняются.

Закон сохранения импульса



m v = 2 m u (2)

Закон сохранения энергии



m v2/2 = k x2/2 + 2( m u2/2) (3)

Решая совместно (1),(2) и (3) найдем




Критерии оценивания решения:

2 балла – закон сохранения энергии (1);

2 балла – условие максимального растяжения пружины;

2 балла – закон сохранения импульса (2);

2 балла – закон сохранения энергии (3);

2 балла – вычисление максимальной длины.


Задача 3 Цилиндр с газом.


Изменение давления связано с изменением высоты известным

соотношением p = - ρgh, где ρ - плотность газа.

С другой стороны, уравнение состояния идеального газа

дает , т.к. плотность газа постоянна.

Поэтому, градиент температуры может быть определен из соотношения

Ответ задачи





Критерии оценивания решения:

3 балла – записано изменение давления с высотой;

4 балла – из уравнения Менделеева-Клапейрона выведена связь изменений давления и температуры

2 балла – получена связь изменений температуры и высоты;

1 балл – вычислен градиент температуры2.

Задача 4 Перетекание газа в сообщающихся сосудах


1.Уравнения Менделеева - Клапейрона для начальных и конечных состояний газа: p1V=1RT0; p2V=2RT0; pV=1' RT1; pV=2' RT2.

2.Из условия задачи следует, что внутренняя энергия газа не меняется:

с p1V + c p2V = 2 c pV ( с- отношение теплоемкости газа к R). Откуда: p1 + p2=2p.

3.Т.к. количество газа не меняется: 1+ 2 = 1'+2'.

4.Выражая i из1, с учетом 2 и 3 .получим: 2/T0 = 1/T1+ 1/T2

5.Ответ: T2=T0T1/(2T1-T0).



Критерии оценивания решения:

2 балла – записаны уравнения Менделеева-Клапейрона для состояний газа;

3 балла – сохранение внутренней энергии, связь давлений;

2 балла – сохранение массы газа;

2 балла – связь температур;

1 балл – вычисление значения T2.


Задача 5 Выделение тепла в цепи.


  1. По закону сохранения и превращения энергии: Wн+А = Wк+Q, где Wн, Wк -начальная и конечная энергии заряженного конденсатора; А - работа источника тока; Q - искомое количество теплоты. ( 3 балла)

Предположим для определенности в дальнейшем, что Е1> Е2 .

  1. Wн = С(Е1- Е2)2/2; Wк = С Е12/2. ( 1 балл)

  2. Работа источника тока А=q Е1. Здесь q = С Е1 - С(Е1- Е2) = С Е2, перенесенный Е1, равен разности конечного и начального зарядов конденсатора. А= С Е1 Е2 ( 4 балла)

  3. Количество теплоты, выделившееся в цепи: Q = С Е22/2. ( 2 балла)

Критерии оценивания решения:

3 балла – записан закон сохранения энергии;

1 балл – вычислены энергии конденсатора;

4 балла – вычислена работа источника по переносу заряда;



2 балла – вычислено количество теплоты;