Олимпиады · «Бельчонок»

«Бельчонок», 2014/15, отборочный этап, 11 класс

8 задач

зад 1 Холодильники в комнатах

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиХолодильник и тепловой насосКоличество теплоты, уравнение теплового балансасложность 5/10

В трёх теплоизолированных комнатах находятся холодильники. В первой комнате холодильник выключен. Во второй комнате холодильник с закрытой дверцей и включен. В третьей комнате холодильник включен, но его дверца открыта. Изначально температуры в комнатах были одинаковыми. В какой комнате температура будет самая высокая через \(20\) часов?

6) В первой самая высокая;

7) Во второй самая высокая;

8) В третьей самая высокая;

9) Во всех комнатах одинаковые;

10) В третьей самая низкая.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравните, какая комната отдаёт тепло в окружающую среду, а какая получает его от работающего холодильника и через открытую дверцу.

зад 2 Внутренняя энергия газа

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиПервый закон, работа газаВнутренняя энергиясложность 1/10

При некотором процессе газу сообщено \(900\) Дж теплоты, а газ при этом совершил работу \(500\) Дж, то внутренняя энергия газа

1) увеличилась на \(1400\) Дж

2) уменьшилась на \(400\) Дж

3) увеличилась на \(400\) Дж

4) уменьшилась на \(500\) Дж

5) увеличилась на \(900\) Дж

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите первый закон термодинамики и выясните, в какую сторону изменяется внутренняя энергия газа при сообщении ему тепла и совершении им работы.

зад 3 Линейка с грузом

Механика › СтатикаРавновесие тел, моменты силРычаги и простые механизмысложность 3/10

На рисунке показана линейка с грузом, находящаяся в равновесии. Длина линейки \(30\) см. Расстояния от опоры до центра масс груза и от центра масс груза до правого края линейки одинаковы и равны \(5\) см. В какую сторону и на какое расстояние необходимо сдвинуть линейку, чтобы восстановить равновесие, если груз переложили на правый край линейки?

Рисунок

1) \(2{,}5\) см

2) \(5\) см

3) \(10\) см

4) \(15\) см

5) \(1\) см

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравните моменты сил относительно опоры до и после переноса груза; сдвиг линейки меняет плечо силы тяжести груза относительно опоры.

зад 4 Стержень под силой

Механика › ДинамикаСила упругости, пружины и их соединенияЗаконы Ньютона, силысложность 4/10

Стержень длины \(L\) движется по гладкой горизонтальной поверхности. Какая упругая сила возникает в сечении стержня на расстоянии \(\frac{3}{4}L\) от конца, к которому приложена сила \(F\), направленная вдоль стержня?

1) \(0\)

2) \(F/4\)

3) \(F/2\)

4) \(3F/4\)

5) \(F\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Рассмотрите часть стержня, на которую действует внешняя сила, и запишите второй закон Ньютона для всего стержня и для его части.

зад 5 Заряды и нулевое поле

Электростатика › Поле зарядовНапряжённость поля, принцип суперпозицииЗакон Кулонасложность 5/10

Электрическое поле создаётся двумя положительными точечными зарядами \(q_1 = 9 \cdot 10^{-9}\) Кл и \(q_2 = 4 \cdot 10^{-9}\) Кл. Чему равно расстояние между этими двумя зарядами, если известно, что точка, где напряжённость электрического поля равна нулю, находится на расстоянии \(33\) см от первого заряда?

1) \(43\) см

2) \(55\) см

3) \(68\) см

4) \(80\) см

5) \(113\) см

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В точке нулевого поля напряжённости от двух зарядов равны по модулю и направлены противоположно; такая точка лежит между зарядами.

зад 6 Баллон и балласт

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газУравнение состоянияДавление жидкостисложность 6/10

Баллон ёмкостью \(40\) литров содержит сжатый воздух под давлением \(18\) МПа при температуре \(27\) \(^\circ\)C. Какой объём воды можно вытеснить из цистерны подводной лодки воздухом этого баллона (сбросить балласт), если лодка находится на глубине \(20\) м, где температура воды \(7\) \(^\circ\)C (предположите, что и воздух при расширении охлаждается до этой температуры)? Считайте атмосферное давление равным \(0{,}1\) МПа, а ускорение свободного падения \(g=10\) м/с\(^2\).

1) \(2240\) л

2) \(2200\) л

3) \(4400\) л

4) \(4480\) л

5) \(1000\) л

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Воздух из баллона расширяется до давления на глубине, его состояние описывайте уравнением состояния идеального газа, а давление на глубине складывается из атмосферного и гидростатического.

зад 7 Равноускоренное движение

Механика › КинематикаРавноускоренное движениеГрафики движения, путь как площадьсложность 3/10

Перечислите какие из приведённых зависимостей от времени пути \(s\) и модуля скорости \(v\) могут описывать равноускоренное движение точки?

1) \(v = 4 + 2t\);

2) \(s = 3 + 5t\);

3) \(s = 5t^2\);

4) \(s = 3t + 2t^2\);

5) \(v = 2 + 3t + 4t^2\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При равноускоренном движении скорость линейна по времени, а путь квадратичен по времени с постоянным ускорением.

зад 8 Катушка и тепловая мощность

Электрические цепи › Колебательный контур и переменный токПереходные процессы в RL- и RLC-цепях, диод и катушкаСамоиндукция, энергия магнитного полясложность 7/10

Катушку с индуктивностью \(L\) подключают к источнику постоянного тока с ЭДС \(\varepsilon\) через сопротивление \(R\), замыкая ключ в цепи, изображённой на рисунке. Какая тепловая мощность будет выделяться на сопротивлении \(R\), когда скорость увеличения энергии, запасённой в катушке, достигнет своего максимума?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Энергия катушки меняется, пока растёт ток; найдите момент, когда скорость изменения этой энергии максимальна, и выясните, каким тогда будет ток через катушку.

Источник: Олимпиада «Бельчонок» по физике, 2014/15, отборочный этап, 11 класс — условия. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.