Физика (с ответами). Всероссийская олимпиада школьников в Москве (2022-2023 год) - часть 7

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

Задача №9-T4. Что так, что эдак

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

Шифр

Σ

9-T1. Выцветшие фокусы линзы

№

Пункт разбалловки

Балл

Пр

Ап

1

Утверждение, что изображение также лежит на
расстоянии двойного фокуса, в том числе исполь-
зование формулы тонкой линзы или без доказа-
тельства.

3.0

2

Утверждение, что луч распространяется симмет-
рично плоскости линзы.

2.0

3

Отражение точки

A

или точки

B

относительно

главной плоскости линзы в точки

A

’ или в

B

’ со-

ответственно.

2.0

4

Построение хода луча

B

’

A

или

A

’

B

до пересече-

ния с главной оптической осью и (но не обязатель-
но) линзой.

2.0

5

Утверждение, что точка пересечения построенно-
го луча и главной оптической оси является изоб-
ражением (или источником), находящимся на рас-
стоянии двойного фокуса.

1.0

6

Нахождение фокуса, как середины между точкой

O

и изображением или источником.

1.0

7

Нахождение второго фокуса.

1.0

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

10 класс

Экспериментальный тур

Задача №1. Внутренний объем трубки

Оборудование

: два шприца (

20

мл и

5

мл) с «неизвлекаемыми» поршнями,

прозрачная трубка, миллиметровая бумага для построения графика, отрезок рав-
номерной шкалы, скотч и ножницы (выдаются по требованию).

Определите внутренний объём выданной вам прозрачной трубки и оцените

его погрешность.

Примечание

1.

ВАЖНО!

Запрещается разбирать шприцы (извлекать из них поршни)!

Такие методы будут оценены в 0 баллов.

2. Миллиметровка может быть использована только для построения графи-

ков. Вы не можете пользоваться ей в качестве измерительного инструмента.

После олимпиады разбор на os.mipt.ru.

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

10 класс

Экспериментальный тур

Задача №2. Серый ящик

Оборудование

: «серый ящик», мультиметр.

В выданном вам сером ящике собрана электрическая цепь, схема которой

представлена на рисунке. Обозначения выводов на «сером ящике» соответствуют
обозначениям на схеме.

При необходимости выводы серого ящика можно соединять друг с другом.

С помощью имеющегося оборудования выполните следующие задания.

1. Определите, у какого из резисторов наименьшее сопротивление.
2. Найдите сопротивления всех резисторов и оцените их погрешности.
3. Как необходимо соединить выводы «серого ящика» друг с другом, чтобы

сопротивление получившейся цепи между некоторыми двумя точками было рав-
но

(167

±

5)

Ом? Укажите, какие выводы необходимо соединить и между какими

выводами при этом получится требуемое сопротивление.

Важно!

В начале работы укажите номер выданного вам «серого ящика»,

если ящики занумерованы.

Примечание

: считайте, что погрешность мультиметра

составляет 1% от измеряемой величины.

После олимпиады разбор на os.mipt.ru.

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

10 класс

Задача №10-E1. Внутренний объем трубки

Для

 

начала

 

увеличим

 

точность

 

шкалы

 

шприца

 

объемом

 

20

 

мл,

 

для

 

этого

 

при-

клеим

 

к

 

нему

 

бумажную

 

шкалу,

 

совместив

 

0

 

шкалы

 

шприца

 

с

 

основным

 

делением

 

бумажной

 

шкалы.

 

Определим

 

цену

 

деления

 

приклеенной

 

шкалы

 

используя

 

деле-

ния

 

0

 

и

 

20

 

мл

 

на

 

шкале

 

шприца.

 

При

 

дальнейших

 

измерениях

 

будем

 

пользоваться

 

наклеенной

 

шкалой.

 

Выдвинем

 

поршень

 

шприца

 

20

 

мл

 

до

 

отметки

 

V

1

.

 

Поршень

 

шприца

 

5

 

мл

 

вдвинем

 

до

 

упора

 

в

 

крайнее

 

положение.

 

Обратите

 

внимание,

 

что

 

при

 

перемещении

 

поршня

 

этого

 

шприца

 

в

 

крайнее

 

положение

 

ощущается

 

(даже

 

слышен!)

 

легкий

 

толчок

 

(«щелчок»).

 

Он

 

объясняется

 

тем,

 

что

 

в

 

этом

 

месте

 

внут-

ренний

 

диаметр

 

шприца

 

на

 

небольшом

 

участке

 

немного

 

увеличен

 

и

 

поршень

 

как

 

бы

 

«фиксируется»

 

в

 

этом

 

положении.

 

Для

 

того,

 

чтобы

 

начать

 

выдвигать

 

поршень

 

из

 

этой

 

точки,

 

необходимо

 

приложить

 

некоторое

 

«избыточное»

 

усилие,

 

которое

 

как

 

следует

 

из

 

дальнейших

 

экспериментов

 

с

 

хорошей

 

точностью

 

является

 

посто-

янным.

 

Соединим

 

шприцы

 

с

 

помощью

 

прозрачной

 

трубки,

 

плотно

 

надев

 

ее

 

на

 

носик

 

каждого

 

шприца.

 

Начнем

 

плавно

 

вдвигать

 

поршень

 

большого

 

шприца

 

до

 

момента,

 

когда

 

поршень

 

малого

 

шприца

 

под

 

действием

 

избыточного

 

давления

 

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

Шифр

Σ

10-E1. Внутренний объем трубки

№

Пункт разбалловки

Балл

Пр

Ап

1

Идея измерения объема с использованием уравне-

ния состояния идеального газа.

2.0

2

Идея использования бумажной шкалы для уточ-

нения шкалы шприца.

1.0

3

Использование одного и того же начального поло-

жения поршня шприца, по которому ловится мо-

мент сдвига.

2.0

4

Использование «нулевого» положения в качестве

начального для поршня шприца, по которому ло-

вится момент сдвига.

2.0

5

Для каждого объема

V

1

выполнена серия не ме-

нее, чем из 3 экспериментов, и в работе присут-

ствуют значения

V

2

для каждого эксперимента из

серии.

1.0

6

Количество разных значений

V

1

. По 0.5 за точку,

но не более 3.5.

7 точек

по 0.5

7

Записано уравнение состояния идеального газа.

1.0

8

Получена расчетная формула, позволяющая

определить внутренний объем трубки.

2.0

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

Проверена

работоспособность

выбранной

модели.

•

Вариант 1

. Построен линеаризованный гра-

фик. В этом случае построение графика оцени-

вается в пунктах 9-12.

•

Вариант 2

. Объем трубки вычислен для каж-

дого опыта и явным образом указано, что зна-

чения получаются примерно равными или при

усреднении осуществлен отброс явно выбиваю-

щихся значений. В этом случае баллы за пунк-

ты 9-12 ставятся в полном объеме. Аналогично

оцениваются иные методы, позволяющие под-

твердить корректность выбранной модели.

•

Вариант 3

. Обработка данных производилась

методом МНК. В этом случае баллы за пункты

9-12 НЕ ставятся, так как из МНК нельзя сде-

лать вывод о работоспособности модели. Ана-

логично оцениваются иные методы, НЕ позво-

ляющие подтвердить корректность выбранной

модели.

9

График: размер и подпись осей

0.5

10

График: оцифровка осей

0.5

11

График: нанесение точек

0.5

12

График: линия графика

0.5

13

Значение объема в пределах 15% от истинного

значения

2.5

— в пределах 30% от истинного значения

1.0

14

Оценка погрешности

1.0

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

Шифр

Σ

10-E2. Серый ящик

№

Пункт разбалловки

Балл

Пр

Ап

1.1

Определено, что наименьшим сопротивлением об-

ладает резистор

R

1

. Вывод сделан либо из рас-

считанных сопротивлений, либо указано, что при

подсоединении к точкам А и Б мультиметр по-

казал наименьшее сопротивление среди всех пар

точек, откуда следует, что у первого резистора

сопротивление наименьшее (доказательство этого

факта не требуется)

2.0

1.2

Предложен реализуемый метод определения со-

противлений всех резисторов с погрешностями

менее 50%.

4.0

— Если метод позволяет определить только сопротивления
трех, четырех или пяти резисторов с погрешностями не
более 50%, то 2 балла.

2.0

1.3

Выполнены измерения сопротивлений при разных

вариантах подключения (не менее 6)

1.0

1.4

Выведены формулы для связи измеренного сопро-

тивления с сопротивлениями резисторов внутри

«серого ящика» как минимум для 3 разных вари-

антов подключения.

1.0

1.5

Получены правильные расчетные формулы для

сопротивлений резисторов внутри «серого ящи-

ка».

3.0

— Если формулы получены не для всех резисторов, но не
менее, чем для трех, то 1 балл.

1.0

1.6

Получены значения сопротивлений резисторов,

отличающиеся от истинных не более, чем на 7%

для резисторов №№ 1, 3, 4 и 5 и не более, чем на

18% для резисторов №№ 2 и 6. По 1 баллу за каж-

дое правильное значение. (Максимум 6 баллов.)

6 точек

по 1.0

1.7

Указана верная схема соединения выводов «серо-

го ящика», позволяющая получить сопротивление

(167

±

5)

Ом.

2.0

1.8

Погрешность корректно оценена.

1.0

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

10 класс

Теоретический тур

Задача №1. Зонд

Экспериментатор Глюк сконструировал атмосферный зонд, состоящий из

шара объёмом

V

= 20

м

3

, заполненного гелием при давлении

p

0

= 100

кПа

и температуре

T

0

= 300

К, и подвешенного к нему набора метеорологических

датчиков.

1. При какой максимальной массе датчиков зонд сможет подняться на вы-

соту

4

км?

2. На какую максимальную высоту сможет подняться такой шар без датчи-

ков?

График зависимости давления воздуха от высоты над поверхностью земли

представлен на рисунке. Считайте, что температура воздуха линейно уменьшает-

ся с высотой от

300

К (у поверхности Земли) до

220

К (на высоте

10

км). Оболочка

шара является тонкой, нерастяжимой и непроницаемой для газов. Температуру

газа внутри шара считать равной температуре окружающего воздуха. Объёмом

датчиков при расчётах можно пренебречь. Масса оболочки шара равна

m

0

= 8

кг,

молярная масса гелия

M

г

= 4

г

/

моль, молярная масса воздуха

M

в

= 29

г

/

моль,

универсальная газовая постоянная

R

= 8

,

31

Дж

/

(

К

·

моль

)

.

После олимпиады разбор на os.mipt.ru.

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

10 класс

Теоретический тур

Задача №10-T1. Зонд

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

p,

кПа

h,

км

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Задача №10-T2. Наклонная плоскость

Так как стержень жесткий и изначальная скорость сообщена вдоль наклон-

ной плоскости, то тело будет двигаться по окружности радиуса

L

.