Олимпиады · «Бельчонок»

«Бельчонок», 2021/22, отборочный этап, 8 класс

10 задач

зад 1 Что легче измерить

Экспериментальная физика › Практический турИзмерения и погрешностиОценки, размерность и подобиесложность 1/10

Что легче измерить: длину рукава рубашки с точностью до 3 мм. или высоту комнаты с точностью до 3 см.

A. Высоту комнаты с точностью до 3 см.

B. Длину рукава свитера с точностью до 3 мм.

C. Нет верного ответа.

D. —

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравните относительную погрешность: 3 мм на длине рукава и 3 см на высоте комнаты.

▶ОтветСкрыть
Ответ

A) высоту комнаты с точностью до 3 см.

зад 2 Перемещение и средняя скорость автомобиля

Механика › КинематикаРавномерное движение, средняя скоростьВекторы в механикесложность 3/10

Автомобиль проехал от старта до финиша, как показано на рисунке. Первый участок от старта до поворота, длиною \(1{,}3\) км, автомобиль проехал за 10 минут. Следующий участок, длиною \(1\) км, до поворота к финишу, преодолён за 20 минут. Последний участок до финиша, длиною в \(1\) км, автомобилист ехал 10 минут. Оцените перемещение автомобилиста за 40 минут и его среднюю скорость.

A. \(1{,}92\) км, \(0{,}8\) м/с

B. \(1{,}92\) км, \(1{,}38\) м/с

C. \(3{,}3\) км, \(1{,}38\) м/с

D. \(3{,}3\) км, \(1{,}5\) м/с

E. \(2{,}15\) км, \(1{,}5\) м/с

F. \(2{,}51\) км, \(0{,}6\) м/с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Перемещение — вектор от старта к финишу; средняя скорость — полное перемещение, делённое на полное время.

▶ОтветСкрыть
Ответ

A) \(1{,}92\) км, \(0{,}8\) м/с.

зад 3 Скорость ветра

Механика › КинематикаОтносительность движения, сложение скоростейДвижение по реке, переправы, ветерсложность 4/10

Отношение скорости самолета, летящего из Красноярска в Новосибирск, к скорости при обратном полете \(k = 0{,}9\). Скорость самолета, летящего из Новосибирска в Красноярск, относительно автомобиля, перемещающегося обратно, \(882\) м/с. Скорость самолета, летящего из Красноярска в Новосибирск, относительно автомобиля, перемещающегося в том же направлении, \(594\) м/с. Какова скорость ветра?

A. \(20\) м/с

B. \(25\) м/с

C. \(15\) м/с

D. \(10\) м/с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Скорость самолёта относительно земли в каждом направлении равна скорости относительно автомобиля плюс скорость автомобиля; ветер прибавляется в одном направлении и вычитается в другом.

▶ОтветСкрыть
Ответ

A) \(20\) м/с.

зад 4 Масса тарелки с кашей

Механика › Величины и простые явления (7–8 класс)Средняя плотность, сплавы и смесиСила упругости, пружины и их соединенияГрафические методысложность 4/10

В школьной столовой повар сварил манную кашу. В кашу были добавлены: манная крупа, сливочное масло, малиновый джем и молоко. Соотношение масс ингредиентов \(1:2:4:10\). Объем школьной суповой тарелки \(250\) мл. Плотности манной крупы, сливочного масла, малинового джема и молока равны соответственно \(\rho_1 = 800\) кг/м\(^3\), \(\rho_2 = 913\) кг/м\(^3\), \(\rho_3 = 500\) кг/м\(^3\) и \(\rho_4 = 1000\) кг/м\(^3\). Ученик восьмого класса Дима решил узнать, какова масса тарелки с кашей. Для этого он взвесил пустую тарелку на пружинных весах. Длина пружины изменилась на \(31{,}6\) мм. А также был сделан график зависимости модуля силы упругости, возникающей при растяжении пружины, от её деформации (представлен на рисунке). Рассчитайте массу тарелки с кашей.

A. 520 грамм

B. 500 грамм

C. 540 грамм

D. 510 грамм

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Массы ингредиентов найдите по их отношению, объём каши — по объёму тарелки и средней плотности; вес тарелки — по силе упругости пружины.

▶ОтветСкрыть
Ответ

A) 520 грамм.

зад 5 Железобетонная плита

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаДавление жидкостиМасса и плотностьОценки, размерность и подобиесложность 3/10

Плотность железобетонной плиты, имеющей форму параллелепипеда, равна \(2{,}5\) г/см\(^3\). Если класть плиту на горизонтальную поверхность поочерёдно тремя различными сторонами, то она будет оказывать давления на поверхность: \(p_1 = 3{,}92\) кПа, \(p_2 = 15\,p_1\), \(p_3 = 6{,}25\,p_1\). Рассчитайте массу в тоннах и объём плиты в м\(^3\). Ответы записать через запятую с пробелом, округляя до тысячных знаков.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Давление на горизонтальную поверхность равно весу, делённому на площадь опоры; площади опор относятся как пары сторон параллелепипеда.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(0{,}960\), \(0{,}384\) (масса в тоннах, объём в м\(^3\)).

зад 6 Потери энергии в нагревателе

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменНагреватели, КПД нагреваПлавление и кристаллизацияКоличество теплоты, уравнение теплового балансасложность 4/10

В металлической ёмкости массой \(500\) г мальчик расплавил \(200\) г свинцовой пластины. Каковы потери энергии в нагревателе, если начальная температура равна \(25\) °C, а КПД нагревателя \(60\) %? Известны: удельная теплоёмкость металла \(c_{ме} = 640\) Дж/(кг·К); удельная теплота плавления свинца \(\lambda_0 = 25\) кДж/кг; удельная теплоёмкость свинца \(c_{св} = 127\) Дж/(кг·К); температура плавления свинца \(T_{пл} = 327{,}5\) °C. Полезной энергией считать энергию, поступившую к ёмкости и пластине.

A. \(46952{,}5\)

B. \(70428{,}75\)

C. \(91000\)

D. \(117381{,}25\)

E. \(40100{,}5\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Полезная энергия идёт на нагрев ёмкости и пластины до плавления, на плавление свинца; полные затраты связаны с ней через КПД.

▶ОтветСкрыть
Ответ

A) \(46952{,}5\).

зад 7 Железный кубик в воде

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаСила АрхимедаМасса и плотностьОценки, размерность и подобиесложность 3/10

Железный кубик со стороной \(a = 4\) см в воздушной атмосфере весит \(2{,}94\) Н. Каков его вес в воде? Сплошной этот кубик или полый, если плотность железа \(7{,}874\) г/см\(^3\)?

A. \(2{,}31\) Н, кубик сплошной

B. \(2{,}31\) Н, кубик полый

C. \(0{,}63\) Н, кубик сплошной

D. \(0{,}63\) Н, кубик полый

E. \(3{,}57\) Н, кубик сплошной

F. \(3{,}57\) Н, кубик полый

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравните объём кубика с объёмом, который занимало бы железо такой массы; выталкивающая сила равна весу вытесненной воды.

▶ОтветСкрыть
Ответ

B) \(2{,}31\) Н, кубик полый.

зад 8 Термос с треугольным сечением

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменТеплопроводность, закон охлаждения НьютонаОценки, размерность и подобиесложность 2/10

Верно ли утверждение: термос, имеющий треугольное сечение, остынет быстрее, чем термос, имеющий квадратное сечение. Термосы сделаны из одинакового материала, имеют одинаковый объём и высоту.

A. Верно.

B. Не верно. Квадратный термос остывает медленнее.

C. Не верно. Форма сечения не имеет значения.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравните площади наружной поверхности термосов при одинаковом объёме: через неё идёт теплообмен.

▶ОтветСкрыть
Ответ

A) верно.

зад 9 Теплоёмкости вещества по мощности нагревателя

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиТеплоёмкость, политропические процессыКоличество теплоты, уравнение теплового балансаОбработка данных, линеаризация графиковсложность 5/10

Экспериментатору Максимусу необходимо получить вещество с требуемыми удельными теплоёмкостями в твёрдом и жидком состояниях. Для определения теплоёмкостей Максимус поместил вещество в ёмкость и поставил ёмкость на нагреватель. Далее он измерил потребляемую нагревателем мощность \(P\) в зависимости от температуры \(T\) вещества и получил следующую таблицу:

Рисунок

Известно, что скорость повышения температуры была постоянна. Теплоёмкость ёмкости без вещества \(C = 40\) Дж/°C. Температура окружающей среды \(T_0 = 24\) °C. Удельные теплоёмкости вещества в твёрдом и жидком состояниях \(20\) Дж/(кг·°C) и \(10\) Дж/(кг·°C) соответственно. Определите скорость повышения температуры (°C/с) и массу вещества (кг). Выберите номера ответов из таблицы и впишите их без пробелов (например, если результаты \(3\) °C/с и \(0{,}2\) кг, то ответ 31).

Таблица ответов: первая цифра номера — скорость повышения температуры: 1 — \(1\) °C/с, 2 — \(2\) °C/с, 3 — \(3\) °C/с, 4 — \(4\) °C/с; вторая цифра номера — масса: 1 — \(0{,}2\) кг, 2 — \(0{,}3\) кг, 3 — \(0{,}4\) кг, 4 — \(0{,}5\) кг.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Постоянная мощность при постоянной скорости нагрева даёт тепло, пропорциональное времени; резкий скачок мощности в таблице соответствует фазовому переходу.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Правильный ответ: \(24\).

зад 10 Температура воды в аквариуме

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменКоличество теплоты, уравнение теплового балансаТеплоёмкость, политропические процессыСреднее значение функциисложность 5/10

В прямоугольный аквариум необходимо налить воду определённой температуры. Длина аквариума \(40\) см, ширина \(30\) см, высота \(20{,}2\) см. Вода наливается небольшой банкой объёмом \(200\) мл. Так как вода была очень холодная (\(0{,}5\) °C в первой банке), то её подогревали на плитке и постоянно подливали в аквариум, так что каждая следующая порция была на полградуса теплее. Какая температура оказалась в наполненном аквариуме?

Теплоёмкость аквариума \(C = 420\) Дж/К, начальная температура \(t_0 = 19\) °C. Теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Плотность воды \(\rho = 1000\) кг/м\(^3\), удельная теплоёмкость воды \(c = 4200\) Дж/(кг·°C).

A. \(30{,}5\)

B. \(30\)

C. \(31\)

D. \(29{,}5\)

E. \(31{,}5\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите тепловой баланс всего аквариума с водой, учитывая, что порции подливаются с возрастающей температурой.

▶ОтветСкрыть
Ответ

A) \(30{,}5\).

Источник: Олимпиада «Бельчонок» по физике, 2021/22, отборочный этап, 8 класс — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.