Олимпиады · ВсОШ

ВсОШ, 2007/08, заключительный этап, 11 класс, экспериментальный тур

2 задачи

зад 1 Лампа накаливания

Электрические цепи › Нелинейные элементыВольт-амперная характеристика, нелинейные элементыИзмерения и погрешностиРабота и мощность тока, нагревателисложность 5/10

На цоколе лампы от карманного фонарика указаны номинальные значения напряжения \(U_{\text{н}}\) и тока \(I_{\text{н}}\). Рассчитайте по ним ее номинальное сопротивление \(R_{\text{н}}\). Переключив мультиметр в режим измерения сопротивления, непосредственно определите сопротивление лампы \(R_0\). Найдите отношение сопротивлений \(R_{\text{н}}/R_0\) и объясните, почему они так заметно отличаются.

Переключите один мультиметр в режим измерения тока, а другой — в режим измерения напряжения и снимите вольт-амперную характеристику лампы (зависимость тока \(I\) через лампу от поданного на нее напряжения \(U\)) с помощью предлагаемого оборудования. Определите силу тока при \(U = U_{\text{н}}\) и сопротивление лампы. Определите сопротивление \(R_{\min}\) лампы при предельно малой силе тока и сравните его с \(R_0\). Если они отличаются друг от друга, то объясните, в чем причина этого различия.

Постройте график зависимости мощности лампы \(P\) от ее сопротивления \(R\).

При температуре \(T\), много большей комнатной температуры \(T_{\text{к}}\) (по шкале Кельвина), сопротивление нити накала \(R \approx R_{\text{к}}T/T_{\text{к}}\), где \(R_{\text{к}}\) — сопротивление при комнатной температуре. Оцените, исходя из измерений, температуру нити накала при номинальном напряжении. Найдите мощность лампы при этой температуре и при температуре, меньшей на \(30\%\).

Оборудование: лампочка от карманного фонарика, батарейка, два мультиметра, переменное сопротивление, соединительные провода, миллиметровая бумага.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сопротивление нити растёт с нагревом, поэтому «холодное» \(R_0\) меньше \(R_{\text{н}}\). Мощность \(P = UI\) при каждой точке ВАХ, а сопротивление \(R = U/I\); температура нити — из отношения \(R/R_{\text{к}}\).

зад 2 Толщина стекла

Геометрическая оптика › ПреломлениеЗакон преломленияИзмерения и погрешностисложность 6/10

Стеклянный брусок с приклеенной на одну грань фольгой находится в оболочке, исключающей прямое измерение толщины. Противоположная грань покрыта полупрозрачным скотчем, в котором имеется небольшое отверстие. Используя предложенное оборудование, определите толщину стекла и его показатель преломления. Оцените погрешности.

Оборудование: стеклянный брусок в оболочке, лазерная указка, карандаш, миллиметровая бумага, измерительный циркуль, скотч.

Примечание: у лазерных указок ограничен срок непрерывной работы, поэтому включайте их лишь на время измерений.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Направьте луч в отверстие под углом: отразившись от фольги, он выйдет и даст светлое пятно на полупрозрачном скотче. Расстояние от отверстия до пятна зависит от толщины и угла преломления; измерив его при нескольких углах падения, найдите обе неизвестные.

Источник: Всероссийская олимпиада школьников по физике, 2007/08, заключительный этап, 11 класс, экспериментальный тур — условия. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.