Физика (с ответами). Всероссийская олимпиада школьников в Москве (2022-2023 год) - часть 10

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

8 класс

Экспериментальный тур

Задача №2. Неразбавленный сироп

Оборудование:

штатив с муфтой и лапкой, электронные весы с точностью

измерения

0

.

01

г, цилиндрическое тело, нитка, пластиковый стакан с сахаром,

пластиковый стакан с водой (

ρ

в

= 1

г

/

см

3

), два пустых пластиковых стакана,

накладка на весы (защита весов от разлитой воды), салфетки для поддержания
чистоты на рабочем месте.

После олимпиады разбор на os.mipt.ru.

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

8 класс

Задача №8-E1. Пшено и вязкость

Методом рядов определяем средний размер зернышек пшена

d

= 2

.

2

мм (раз-

мер зерна может отличаться для разных сортов проса). При этом однократное
измерение длины цепочки зерен, состоящей из

N

штук, оценивается меньшим ко-

личеством баллов, чем снятие зависимости длины цепочки от количества зерен в
ней, построение графика и определение

d

, как углового коэффициента получен-

ной прямой.

Определяем высоту столба воды в бутылке

h

= 25

см. Проводим

100

из-

мерений времени падения зерен в воде. При использовании в качестве сосуда
пластиковой бутылки объемом

1

.

5

литра (

h

= 25

см) время

t

падения зерен будет

варьироваться в диапазоне от

2

.

0

до

3

.

0

секунд.

Строим гистограмму распределения результатов измерения по времени. На

горизонтальной оси разбиваем диапазон от

2

до

3

секунд на

10

или

20

интер-

валов по

0

.

1

или

0

.

05

секунд соответственно. Над каждым диапазоном строим

прямоугольник, высота которого равна количеству измерений, результат кото-
рых попадает в этот диапазон. На рисунке приведена гистограмма, полученная
автором при разбиении диапазона на

20

интервалов.

2

2

.

1

2

.

2

2

.

3

2

.

4

2

.

5

2

.

6

2

.

7

2

.

8

2

.

9

3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

t

— время падения шарика, с

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

Шифр

Σ

8-E2. Неразбавленный сироп

№

Пункт разбалловки

Балл

Пр

Ап

1.1

Измерение массы (прямое взвешивание). Резуль-
тат засчитывается, если отличие от правильного
значения не превышает

5%

. Без единицы измере-

ния результат не засчитывается.

1.0

1.2

Идея использования метода гидростатического
взвешивания для определения объема цилиндра.

1.0

1.3

Результат измерения объема/ Результат засчиты-
вается, если отличие от правильного значения не
превышает

5%

. Без единицы измерения результат

не засчитывается.

1.0

1.4

Формула для вычисления плотности

1.0

1.5

Числовое значение плотности. Результат засчиты-
вается, если отличие от правильного значения не
превышает

5%

. Без единицы измерения результат

не засчитывается.

2.0

2.1

Описание метода приготовления

2.0

2.2

Таблица с указанием концентрации раствора и со-
держания воды и сахара в нем. Количество точек
не менее 7

4.0

— количество точек не менее 5

3.0

— количество точек не менее 3

1.0

2.3

Использование методом гидростатического взве-
шивания цилиндра известного объема для вы-
числения плотности раствора. Любые «способы»
определения объема раствора не засчитывать, так
как в комплекте оборудования нет соответствую-
щих измерительных приборов.

2.0

2.4

Наличие результатов прямых измерений «массы
Архимеда», соответствующей растворам извест-
ной концентрации. Без единицы измерения ре-
зультат не засчитывается.

2.0

2.5

Вычисление плотности растворов. Без единицы
измерения результат не засчитывается.

2.0

3.1

График: размер и подпись осей

0.5

3.2

График: оцифровка осей

0.5

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

28 января 2023 г.

3.3

График: нанесение точек

0.5

3.4

График: линия графика

0.5

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

8 класс

Теоретический тур

Задача №1. По трубе

Два лёгких небольших упругих шарика движутся внутри закрытой с обоих

концов гладкой массивной трубы, расположенной горизонтально. В тот момент
времени, когда шарики находятся посередине трубы, их скорости относительно
земли равны

V

и

2

V

, а трубу начинают двигать с постоянной скоростью

0

.

1

V

,

как показано на рисунке. Длина трубы

2

L

.

Задача №3. Туда-сюда

Задача №4. Ползущий рельс

На отдельно стоящих роликовых лёгких опорах, оси которых находятся на

расстоянии

l

= 9

м, лежит однородный рельс постоянного сечения. Ролики на-

чинают вращаться, в результате чего рельс движется горизонтально с некоторой
постоянной скоростью, как показано на рисунке (масштаб не выдержан).

После олимпиады разбор на os.mipt.ru.

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

Помогите лаборанту восстановить графики.
1. Определите массу рельса

m

.

2. Найдите скорость рельса

v

.

3. Какую минимальную длину

L

min

мог иметь рельс?

После олимпиады разбор на os.mipt.ru.

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

Шифр

Σ

8-T2. Изогнутая трубка

№

Пункт разбалловки

Балл

Пр

Ап

1.1

Записана величина атмосферного давления через
плотность жидкости

p

0

= 10

ρgh

1.0

1.2

Учтено, что гидростатическое давление в жидко-
сти суммируется с внешним

2.0

1.3

Записано верное равенство давлений, обеспечива-
ющее равновесие в трубке при наличии пробки

3.0

1.4

Найдено значение

x

= 1

.

5

2.0

2.1

Обосновано направление смещения жидкостей

1.0

2.2

Указано верное направление смещения

1.0

2.3

Записано верное равенство давлений, обеспечива-
ющее равновесие в трубке без пробки

3.0

2.4

Найдена величина смещения

s

=

h/

6

2.0

Региональный этап Всероссийской олимпиады по физике

30 января 2023 г.

Шифр

Σ

8-T4. Ползущий рельс

№

Пункт разбалловки

Балл

Пр

Ап

1.1

Верно записано уравнение моментов относитель-
но оси, проходящей через левую опору (или экви-
валентное уравнение)

2.0

1.2

Верно записано уравнение моментов относитель-
но оси, проходящей через правую опору (или эк-
вивалентное уравнение)

2.0

1.3

Получено выражение зависимости показаний ле-
вого динамометра от времени

1.0

1.4

Получено выражение зависимости показаний пра-
вого динамометра от времени

1.0

1.5

Обосновано, что одному графику не могут при-
надлежать точки

1

−

3

и

2

−

3

1.0

1.6

Указано, что одному графику не могут принадле-
жать точки

1

−

3

и

2

−

3

1.0

1.7

Верно построены все графики

1.0

1.8

Определена масса

M

1.0

2.1

Определена скорость

v

2.0

3.1

Определены расстояния от центра масс до даль-
ней опоры в начальный и последний доподлинно
известный момент времени

1.0

3.2

Указано, что в момент, соответствующий точке

3

,

центр масс рельса максимально удален от опоры

1.0

3.3

Определено значение

L

min

1.0

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 12 апреля 2023 г.

9 класс

Задача №1. Отрыв

Задача №2. Аквариум на пружинах

Все поверхности в местах контакта новой стенки с аквариумом плоские и

гладкие. Новая стенка жесткая, полностью перекрывает прилегающие боковые

стенки и дно, и параллельна плоскости стены. Сила трения в месте контакта

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 12 апреля 2023 г.

Задача №9-T2. Аквариум на пружинах

1.

Метод 1:

Метод 2:

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 12 апреля 2023 г.

По вертикали давление распределяется линейно от нуля наверху до

ρga

вни-

зу.

Известно, что центр тяжести треугольника расположен в точке пересечения

его медиан.

Используя аналогию распределения давления по вертикали в нашем случае

с распределением по высоте массы полосок одинаковой ширины, на которые па-

раллельно основанию мысленно разрезан равнобедренный треугольник, можно

утверждать, что точка приложения силы находится на расстоянии

a/

3

от дна

сосуда.

Метод 3:

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 10 апреля 2023 г.

9 класс

Задача №1. Бистабильная система

Исследуйте механические свойства кон-

струкции в виде ромба с пружиной. К сере-

дине каждой стороны ромба прикреплены гру-

зы одинаковой массы. Считайте, что пружина

подчиняется закону Гука. Массой пружины по

сравнению с массой всей подвижной конструк-

ции можно пренебречь. Используйте следую-

щие обозначения:

•

2

y

— расстояние между верхним и нижним

шарнирами конструкции;

•

2

x

— расстояние между левым и правым

шарнирами конструкции;

•

k

— коэффициент жесткости пружины;

•

l

0

— расстояние между левым и правым шарнирами конструкции при нена-

пряженной пружине;

•

m

— суммарная масса подвижных частей конструкции;

•

F

— вертикальная сила, которую нужно приложить к верхнему шарниру

для обеспечения равновесия конструкции при заданном значении

y

.

В данной работе погрешности оценивать не нужно.

0. Запишите нечетный номер, указанный в нижней части направляющих кон-

струкции.

Заключительный этап Всероссийской олимпиады по физике 10 апреля 2023 г.

Примечание

: разбирать механическую систему (отвинчивать гайки, снимать

пружину) ЗАПРЕЩЕНО!

Задача №2. Терморезистор

Терморезистор (термистор, термосопротивление) — полупроводниковый при-

бор, электрическое сопротивление которого зависит от его температуры. Вам

необходимо найти зависимость сопротивления данного терморезистора от его

температуры. В процессе исследования терморезистор будет нагреваться, по-

этому он закреплен внутри зажима для бумаги. Перед выполнением измерений

убедитесь, что терморезистор не касается внутренних поверхностей зажима, а

выводы зажаты через изоляцию. В оборудовании используются маркированные

резисторы, на которых указана максимальная рассеиваемая мощность и их со-

противление. Например, надпись «5W30RJ» означает: 5 Ватт, 30 Ом. В качестве

источника питания используется регулируемый адаптер; индикатор на адаптере

не является измерительным прибором. В данной работе погрешности оценивать

не нужно.

0. Запишите номер терморезистора, указанный на зажиме, и комнатную тем-

пературу, указанную организаторами в аудитории.

1. После изменения параметров цепи температура терморезистора стабили-

зируется примерно через 2 минуты. Используя выданное оборудование, исследуй-

те зависимость силы тока, протекающего через терморезистор, от напряжения

на нём для стабилизированных состояний терморезистора. Предложите электри-

ческие схемы для исследования данной зависимости в диапазонах

(0; 0

,

10)

А,

(0

,

10; 0

,

40)

А и

(0

,

40; 1

,

0)

А. Допустимая сила тока через данный терморезистор

не должна превышать

I

max

= 1

,

0

А. Мультиметр разрешается использовать толь-

ко в режиме вольтметра. В процессе проведения эксперимента нельзя допускать,

чтобы тепловая мощность тока в резисторе превышала 50% его максимальной

мощности.

2. Постройте график исследованной зависимости

I

(

U

)

.

3. Известно, что при температуре

95

◦

C

сопротивление выданного терморези-

стора

3

,

5

Ом. Найдите, при каких температурах терморезистора его сопротивле-

ние равно

2

Ом,

10

Ом и

15

Ом соответственно. Можно считать, что коэффициент

теплоотдачи при проведении измерений постоянен.

Оборудование

: зажим с терморезистором внутри, мультиметр в режиме вольт-

метра, спаянные сопротивления и разъём для источника, источник питания (ре-

гулируемый адаптер), два провода с крокодилами, миллиметровка для построе-

ния графиков.