Олимпиады · МОШ

МОШ, 2012/13, отборочный этап, 10 класс

24 задачи

зад 1 Два участка равноускоренного движения

Механика › КинематикаРавноускоренное движениесложность 5/10черновая разметка

Тело движется равноускоренно по прямой в одном направлении. Два последовательных участка 4 м и 18 м оно прошло за 2 с и за 6 с соответственно. Найдите модуль ускорения тела. Ответ выразите в м/с\(^2\) и округлите до сотых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите перемещение на каждом участке через начальную скорость на этом участке и ускорение; скорость в начале второго участка связана с первым.

▶ОтветСкрыть
Ответ

0{,}25 м/с\(^2\)

зад 2 Сила давления воды на брусок

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаДавление жидкостиСила Архимедасложность 4/10черновая разметка

На дне сосуда лежит кубический брусок со стороной 1 дм. Сосуд заполнен водой до уровня 3 дм. Чему равна сила давления воды на брусок, если нижняя поверхность бруска плотно соприкасается со дном сосуда? Плотность воды 1000 кг/м\(^3\). Ускорение свободного падения считайте равным 10 м/с\(^2\). Ответ представьте в ньютонах и округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Давление воды действует на верхнюю и боковые грани; нижняя грань не омывается водой. Что остаётся от вертикальной силы?

▶ОтветСкрыть
Ответ

20 Н

зад 3 Масса двойной звезды Сириус

Механика › ТяготениеЗаконы Кеплера, орбитысложность 4/10черновая разметка

Известно, что звезды Сириус А и Сириус В вращаются вокруг их общего центра масс на расстоянии примерно в 20 астрономических единиц (одна астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца) с периодом обращения, близким к 50 годам. Определите отношение общей массы этих двух звезд к массе Солнца. Ответ округлите до десятых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите третий закон Кеплера для системы в единицах «год – а.е. – масса Солнца»; расстояние между звёздами равно сумме радиусов их орбит.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3{,}2

зад 4 Разгон автомобиля

Механика › Законы сохраненияРабота и мощностьТепловые двигатели, КПД, цикл Карносложность 3/10черновая разметка

Двигатель автомобиля расходует 1 г бензина за секунду. За какое время автомобиль разгонится до скорости 10 м/с, если его масса составляет одну тонну, а КПД двигателя 30 процентов? Ответ выразите в секундах и округлите до десятых. Удельная теплота сгорания бензина 46 МДж/кг.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Какая часть выделившейся за время разгона теплоты идёт в кинетическую энергию автомобиля?

▶ОтветСкрыть
Ответ

3{,}6 с

зад 5 Расширение газа с V ∝ T

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиПервый закон, работа газаИзопроцессысложность 3/10черновая разметка

Один моль идеального газа нагревают таким образом, что объем газа пропорционален температуре в кельвинах. При этом газ совершает работу 830 Дж. Начальная температура газа равна +27\(^\circ\)С. Определите конечную температуру газа. Ответ выразите в градусах Цельсия и округлите до целых. Универсальную газовую постоянную считайте равной 8{,}3 Дж/(моль\(\cdot\)К).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Если \(V\propto T\), то процесс изобарный. Выразите работу через изменение температуры.

▶ОтветСкрыть
Ответ

127 \(^\circ\)С

зад 6 Вольтметр с добавочным резистором

Электрические цепи › Постоянный токАмперметры, вольтметры, мостысложность 4/10черновая разметка

Для измерения напряжений школьница Алиса сконструировала прибор, состоящий из школьного вольтметра, соединенного последовательно с резистором сопротивлением 18 МОм. Прибор Алисы рассчитан на максимальное напряжение 10 В (стрелка отклоняется на максимально возможный угол), в то время как школьный вольтметр без резистора был рассчитан на максимальное напряжение 1 В. Определите сопротивление вольтметра. Ответ представьте в мегаомах и округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Через вольтметр и резистор течёт один и тот же ток. На какую долю общего напряжения приходится резистор при максимальном отклонении?

▶ОтветСкрыть
Ответ

2 МОм

зад 7 Невесомость на мостике

Механика › ДинамикаДинамика движения по окружности, конический маятниксложность 2/10черновая разметка

Мотоциклист въезжает на горбатый мостик радиусом 40 м (центр кривизны находится под мостиком). С какой минимальной скоростью должен двигаться мотоциклист, чтобы при движении по мостику испытать состояние невесомости? Ответ выразите в м/с и округлите до целых. Ускорение свободного падения считайте равным 10 м/с\(^2\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В верхней точке мостика ускорение направлено к центру кривизны; невесомость – нулевая сила реакции опоры.

▶ОтветСкрыть
Ответ

20 м/с

зад 8 Давление воды на стенку аквариума

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаДавление жидкостисложность 5/10черновая разметка

Аквариум имеет форму куба со стороной 50 см. До какой высоты следует налить в него воду, чтобы сила давления на боковую стенку была в 4 раз меньше, чем на дно? Атмосферное давление не учитывать. Ответ представьте в сантиметрах и округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила давления на боковую стенку определяется средним давлением, а оно линейно растёт с глубиной.

▶ОтветСкрыть
Ответ

25 см

зад 9 Зависшая ракета

Механика › Законы сохраненияДвижение с переменной массой, реактивное движениесложность 5/10черновая разметка

Ракета, испускающая продукты сгорания со скоростью 3 км/с, неподвижно ``зависла'' над Землей. Через какое время масса ракеты уменьшится на 1 процент? Ускорение свободного падения считайте равным 10 м/с\(^2\). Ответ представьте в секундах и округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Для зависшей ракеты сила тяги равна силе тяжести. Выразите тягу через расход топлива и скорость выброса.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3 с

зад 10 Смесь водорода и гелия

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газГазовые смеси, парциальные давлениясложность 5/10черновая разметка

В сосуде находится смесь водорода и гелия при температуре 27\(^\circ\)C и давлении 70 кПа. Масса водорода в два раза больше массы гелия. Сколько грамм водорода содержится в кубическом метре? Ответ округлите до целых. Молярная масса водорода 2 г/моль, кислорода 4 г/моль. Используйте модель смеси идеальных газов. Универсальную газовую постоянную считайте равной 8{,}3 Дж/(моль\(\cdot\)К).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите закон Дальтона и уравнение состояния для каждого газа; воспользуйтесь соотношением масс.

▶ОтветСкрыть
Ответ

45 г

зад 11 Амперметр с шунтом

Электрические цепи › Постоянный токАмперметры, вольтметры, мостысложность 4/10черновая разметка

Для измерения силы электрического тока школьница Алиса сконструировала прибор, состоящий из школьного амперметра, соединенного параллельно с резистором сопротивлением 1 Ом. Прибор Алисы рассчитан на максимальную силу тока 8 А (стрелка отклоняется на максимально возможный угол), в то время как школьный вольтметр без резистора был рассчитан на максимальную силу тока 2 А. Определите сопротивление амперметра. Ответ представьте в омах и округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При параллельном соединении напряжения на амперметре и резисторе одинаковы, а токи складываются.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3 Ом

зад 12 Нагреватель в комнате

Электрические цепи › Постоянный токРабота и мощность тока, нагревателисложность 3/10черновая разметка

Комната теряет за сутки 84 МДж тепла. Какой ток протекает по обмотке нагревателя сопротивлением 0{,}8 кОм, если при его включении температура в комнате остаётся постоянной? Ответ представьте в амперах и округлите до десятых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Тепло, которое комната теряет, должно полностью восполняться мощностью нагревателя.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1{,}1 А

зад 13 Падающие парашюты

Механика › ДинамикаСопротивление средысложность 4/10черновая разметка

Гиря массой 10 кг и груз массой 90 кг опускаются на двух одинаковых парашютах. Во сколько раз установившаяся скорость падения груза больше установившейся скорости падения гири? Ответ округлите до целых. Считайте, что сила сопротивления воздуха, действующая на парашют, пропорциональна квадрату скорости.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В установившемся режиме сила сопротивления уравновешивает силу тяжести. Какая масса приходится на каждый парашют?

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад 14 Конический маятник

Механика › ДинамикаДинамика движения по окружности, конический маятниксложность 3/10черновая разметка

Груз, подвешенный на нити, совершает круговое движение в горизонтальной плоскости. За какое время этот маятник совершает полный оборот? Длина нити составляет 2 м, а груз движется по окружности радиуса 1{,}2 м. Ускорение свободного падения считайте равным 10 м/с\(^2\). Ответ представьте в секундах и округлите до десятых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Какие силы действуют на груз? Горизонтальная составляющая силы натяжения нити создаёт центростремительное ускорение.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2{,}5 с

зад 15 Упругий удар альфа-частицы

Механика › Законы сохраненияУпругие столкновениясложность 5/10черновая разметка

Альфа-частица налетает на неподвижный протон — происходит абсолютно упругое лобовое столкновение, после которого альфа-частица продолжает лететь в том же направлении. Во сколько раз изменилась скорость альфа-частицы при столкновении? Масса альфа-частицы в четыре раза больше массы протона.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите законы сохранения импульса и механической энергии для упругого лобового удара.

▶ОтветСкрыть
Ответ

0{,}6

зад 16 Работа CO₂ при нагревании

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиПервый закон, работа газасложность 1/10черновая разметка

Один моль углекислого газа нагревается при постоянном давлении от температуры 200 К до температуры 600 К. Какую работу совершил углекислый газ при таком расширении? Универсальная газовая постоянная равна 8{,}3 Дж/(моль\(\cdot\)К). Ответ выразите в килоджоулях и округлите до сотых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При постоянном давлении работа газа выражается через изменение температуры.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3{,}32 кДж

зад 17 Чайник со льдом

Термодинамика и молекулярная физика › Фазовые переходыПлавление и кристаллизацияРабота и мощность тока, нагревателисложность 3/10черновая разметка

В электрочайник положили лед при температуре 0\(^\circ\)C, который растаял (без изменения температуры) спустя 9 минут после включения нагревателя. Сила тока в нагревателе 10 А, сопротивление 20 Ом, а КПД составляет 55 процентов. Найдите массу льда. Ответ выразите в килограммах и округлите до десятых. Удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Найдите выделившееся в нагревателе количество теплоты за время нагрева и учтите КПД.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1{,}8 кг

зад 18 Поворот зеркала

Геометрическая оптика › ОтражениеПлоское зеркалосложность 2/10черновая разметка

Угол между лучом, падающим на плоское зеркало, и лучом, отраженным от него, равен \(40^\circ\). Требуется увеличить этот угол в два раза. На сколько градусов надо повернуть зеркало? Ответ округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При повороте зеркала на угол \(\varphi\) отражённый луч поворачивается на \(2\varphi\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

20\(^\circ\)

зад 19 Катящийся обруч

Механика › КинематикаКачение без проскальзываниясложность 4/10черновая разметка

Обруч катится по горизонтальной поверхности без проскальзывания. Скорость центра обруча составляет 1 м/с. Найдите модуль скорости точки обруча, находящейся на одной высоте с его центром. Ответ выразите в м/с и округлите до десятых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Скорость точки обруча есть сумма скорости центра и скорости вращения вокруг центра.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1{,}4 м/с

зад 20 Две связанные тележки

Механика › ДинамикаСвязанные теласложность 2/10черновая разметка

Две тележки (массы 100 г и 200 г) связаны легкой нитью. За более массивную тележку потянули с силой 6 Н, и тележки стали двигаться по горизонтальной плоскости. С какой силой натянута нить? Ответ выразите в ньютонах и округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Обе тележки движутся с одним ускорением. Найдите его для системы, затем примените второй закон Ньютона к лёгкой тележке.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2 Н

зад 21 Сила трения о колёса

Механика › ДинамикаДвижение автомобиля: сцепление, мощностьСила трения: покой и проскальзываниесложность 4/10черновая разметка

Автомобиль массой 2 тонны едет с постоянной скоростью 90 км/ч, а сила сопротивления воздуха составляет 5000 Н. Коэффициент трения шин об асфальт равен 0{,}4. Какова сила трения, действующая на колеса? Ответ выразите в килоньютонах и округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Автомобиль движется с постоянной скоростью. Сила трения о колёса направлена вперёд и уравновешивает сопротивление воздуха.

▶ОтветСкрыть
Ответ

5 кН

зад 22 Горячая вода плавит кубик льда

Термодинамика и молекулярная физика › Фазовые переходыПлавление и кристаллизацияКоличество теплоты, уравнение теплового балансасложность 3/10черновая разметка

В калориметре при темературе 0\(^\circ\)С находится кубик льда длиной ребра 1 дм. Какой минимальный объем воды при температуре 100\(^\circ\)С надо налить в калориметр, чтобы расплавить кубик льда? Удельная теплоемкость воды 4{,}2 кДж/(кг\(\cdot^\circ\)С), удельную теплоту плавления льда считайте равной 336 кДж/кг, плотность льда 900 кг/м\(^3\), плотность воды 1000 кг/м\(^3\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите уравнение теплового баланса; учтите, что вода остывает до \(0^\circ\)С, а лёд лишь плавится.

▶ОтветСкрыть
Ответ

0{,}72

зад 23 Адиабатическое расширение аргона

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиАдиабатический процесссложность 3/10черновая разметка

При адиабатическом расширении 0{,}2 кг аргона совершили работу 500 Дж. На сколько уменьшилась при этом температура газа? Молярная масса аргона составляет 40 г/моль. Универсальную газовую постоянную считайте равной 8{,}3 Дж/(моль\(\cdot\)К). Ответ выразите в кельвинах и округлите до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При адиабатическом процессе работа совершается за счёт убыли внутренней энергии одноатомного газа.

▶ОтветСкрыть
Ответ

8 К

зад 24 Проволока в золотом слое

Электрические цепи › Постоянный токВычисление сопротивлений, симметрия, бесконечные цепочкисложность 5/10черновая разметка

Круглую медную проволоку сечением 1 мм\(^2\) покрывают слоем золота толщиной 1 мкм. На сколько уменьшится сопротивление этой проволоки? Удельное сопротивление меди равно \(1{,}75\cdot 10^{-8}\) Ом\(\cdot\)м, удельное сопротивление золота равно \(2{,}3\cdot 10^{-8}\) Ом\(\cdot\)м. Запишите ответ в процентах и округлите до второй значащей цифры.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Слой золота и медная проволока соединены параллельно. Оцените сечение слоя золота через периметр проволоки.

▶ОтветСкрыть
Ответ

0{,}27%

Источник: Московская олимпиада школьников по физике, 2012/13, отборочный этап, 10 класс — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.