Файл: Протокол 3 от Председатель педагогического совета Габдулин Х. В. Согласовано.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 162
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
научиться решать олимпиадные задачи по физике.
1. Найдите отношение масс спирта и бензина в смеси, удельная теплота сгорания которой q0=41 МДж/кг. Удельная теплота сгорания бензина, q1=44 МДж/кг, а удельная теплота сгорания спирта q2=26 МДж/кг.
Решение
Количество теплоты, выделяемое при сгорании смеси равно количеству теплоты, выделяемому при сгорании спирта и бензина, содержащихся в смеси, т. е. Q0=Q1+Q2. Смесь, сгорая, выделяет
, бензин — , спирт 
. Тогда 
. Разделим обе части уравнения на m1 и получим 
. Расчеты дают 
2. Сварочный аппарат присоединяют в сеть напряжением 380В медными проводами длиной 100 м и площадью поперечного сечения 50 мм2. Определите мощность сварочного аппарата, если сила тока в нем 125 А.
Удельное сопротивление меди равно 0,017 Ом мм2/м.
Решение.
Сопротивление проводов определяется по формуле . Напряжение на проводах равно Uп=IR. Тогда напряжение на сварочном аппарате Uc= U-Uп, и его мощность P=IUс, или
Произведенный расчет дает значение
3. При помощи подвижного блока груз массой 20 кг был поднят на высоту 5 м. Определите КПД механизма, если к концу троса было приложено усилие 200 Н.
Решение
Для определения КПД необходимо найти полезную и совершенную работы. Полезная работа, необходимая для подъема груза, равна , где . Тогда
. Совершенная работа определяется по формуле , где s – перемещение веревки. Так как используется подвижный блок, то согласно «золотому правилу механики»
. Тогда 
. КПД найдем по формуле 
. Рассчитаем: 
Критерий оценивания (по 1 баллу)
1) Определение силы тяжести груза.
2) Определение полезной работы, необходимой для подъема груза.
3) Определение перемещения веревки.
4) Определение совершенной работы.
5) Записана формула для КПД.
6) Расчет КПД.
4. В калориметр с водой при температуре 20°С опустили тело массой 152 г при температуре 100°С. Температура поднялась до 30°С. Не вынимая тело, в сосуд налили 100 г воды при 100°С, при этом температура поднялась до 60°С. Определите удельную теплоемкость тела. Теплоемкостью калориметра не пренебрегать. Удельная теплоемкость воды 4200
.
Решение
Калориметр с водой получают количество теплоты, равное
, где С – теплоемкость калориметра, c, m – удельная теплоемкость и масса воды, находящейся в калориметре. Тело, опущенное в воду, отдает количество теплоты, равное 
, где c1, m1, t1 — удельная теплоемкость, масса и начальная температура тела. Запишем уравнение теплового баланса для первого процесса Q1+Q2=0, т. е.
(C+cm)(t-t0) = c1 m1 (t-t1). Отсюда можно выразить C+cm=
(1).
После доливания горячей воды, которая отдаст количество теплоты, равное
, где m2, t2 — масса и начальная температура горячей воды, а tk – конечная температура, содержимое калориметра получит количество теплоты, равное
. Запишем уравнение теплового баланса для второго процесса Q3+Q4=0, т. е. 
(2).
Подставив первое выражение во второе, получим расчетную формулу:
. При расчете получим: 
Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Записаны уравнения количеств теплоты, которые получат калориметр с водой, и отдаст тело, опущенное в воду.
2. Записано уравнение количества теплоты, которое отдаст после доливания горячая вода.
3. Записано уравнение количества теплоты, которое получит после доливания горячей воды содержимое калориметра.
4. Записано уравнение теплового баланса для первого и второго процессов.
5. Получена расчетная формула.
6. Произведен расчет по формуле.
5. 1. Мотоциклист, начав движение из состояния покоя, едет с постоянным ускорением 0,8 м/с2. Какой путь он пройдет за десятую секунду своего движения.
Решение
I способ
За десятую секунду мотоциклист прошел путь, равный разности путей, пройденных за десять и девять секунд, т. е. S =S10 – S9. Поскольку V0 = 0,
; 
, где t10 = 10 c, а t9 = 9 с. Тогда 
При расчете получим: S = 9,5∙0,8 = 7,6 (м).
II способ
Путь, пройденный мотоциклистом за десятую секунду, можно определить так: S = Vср∙t, где t=1 с, а Vср = , так как движение равноускореное.
V = at10 – скорость, приобретенная к концу десятой секунды,
V0 = at9 — скорость, приобретенная к концу девятой секунды, поскольку V0=0. Тогда
. При расчете получим: S = 9,5∙0,8 = 7,6 (м).
Критерии оценивания (по 1 баллу).
I способ
1. Выражение пути, пройденного мотоциклистом за 10-ю секунду через пути, пройденные за десять и девять секунд. (2 балла)
2. Определение пути, пройденного за 10 с.
3. Определение пути, пройденного за 9 с.
4. Получение расчетной формулы.
5. Произведен расчет по формуле или по действиям.
II способ (по 1 баллу)
1. Выражение пути, пройденном мотоциклистом за 10-ю секунду через среднюю скорость.
2. Определение средней скорости равноускоренного движения.
3. Определение начальной скорости на последней секунде.
4. Определение конечной скорости на последней секунде.
5. Получена расчетная формула
6. Произведен расчет по формуле или по действиям.
Рефлексия.
1. Как решается каждая из задач?
2. На какие формулы тем были задачи?
7.3. Решение стандартных и нестандартных задач.
Цель: научиться решать стандартные и нестандартные задачи по физике.
Задача №1
Один электрон движется со скоростью v к другому свободному электрону. На какое минимальное расстояние он может к нему приблизиться?
Дано: v. rmin - ?
Решение:
В системе отсчета, связанной с центром масс электроны движутся навстречу друг другу с одинаковыми по модулю скоростями
|v1| = |v2| = v/2
Минимальное расстояние r между ними найдём условия сохранения энергии: начальное значение кинетической энергии электронов равно конечному значению потенциальной энергии:
Задача №2
Массивная стальная плита движется вверх со скоростью
. На её горизонтальную поверхность с высоты H падает упругий шарик. Пренебрегая действием воздуха, найти высоту подскока шарика после удара о плиту. Все высоты отсчитывают от точки удара шарика о плиту.
Дано: , h. H - ?
Решение:
Столкновение шарика с плитой рассмотрим в системе отсчета, связанной с плитой. В этой СО скорость шарика в момент столкновения равна
. Так как столкновение шарика с плитой упругое, то после столкновения направление вектора его скорости относительно плиты изменится на противоположное. Относительно Земли скорость шарика становится равной
,
а высота подъема относительно точки удара будет равна
Задача №3
Составляется электрическая цепь из двух параллельно соединенных сопротивлений R1 и R2. При каком соотношении между ними сопротивление всей цепи r максимально, если при последовательном соединении этих сопротивлений оно равно R?
Дано
1. Найдите отношение масс спирта и бензина в смеси, удельная теплота сгорания которой q0=41 МДж/кг. Удельная теплота сгорания бензина, q1=44 МДж/кг, а удельная теплота сгорания спирта q2=26 МДж/кг.
Решение
Количество теплоты, выделяемое при сгорании смеси равно количеству теплоты, выделяемому при сгорании спирта и бензина, содержащихся в смеси, т. е. Q0=Q1+Q2. Смесь, сгорая, выделяет
, бензин — , спирт . Тогда . Разделим обе части уравнения на m1 и получим . Расчеты дают 2. Сварочный аппарат присоединяют в сеть напряжением 380В медными проводами длиной 100 м и площадью поперечного сечения 50 мм2. Определите мощность сварочного аппарата, если сила тока в нем 125 А.
Удельное сопротивление меди равно 0,017 Ом мм2/м.
Решение.
Сопротивление проводов определяется по формуле . Напряжение на проводах равно Uп=IR. Тогда напряжение на сварочном аппарате Uc= U-Uп, и его мощность P=IUс, или
Произведенный расчет дает значение
3. При помощи подвижного блока груз массой 20 кг был поднят на высоту 5 м. Определите КПД механизма, если к концу троса было приложено усилие 200 Н.
Решение
Для определения КПД необходимо найти полезную и совершенную работы. Полезная работа, необходимая для подъема груза, равна , где . Тогда
. Совершенная работа определяется по формуле , где s – перемещение веревки. Так как используется подвижный блок, то согласно «золотому правилу механики»
. Тогда . КПД найдем по формуле . Рассчитаем: Критерий оценивания (по 1 баллу)
1) Определение силы тяжести груза.
2) Определение полезной работы, необходимой для подъема груза.
3) Определение перемещения веревки.
4) Определение совершенной работы.
5) Записана формула для КПД.
6) Расчет КПД.
4. В калориметр с водой при температуре 20°С опустили тело массой 152 г при температуре 100°С. Температура поднялась до 30°С. Не вынимая тело, в сосуд налили 100 г воды при 100°С, при этом температура поднялась до 60°С. Определите удельную теплоемкость тела. Теплоемкостью калориметра не пренебрегать. Удельная теплоемкость воды 4200
.Решение
Калориметр с водой получают количество теплоты, равное
, где С – теплоемкость калориметра, c, m – удельная теплоемкость и масса воды, находящейся в калориметре. Тело, опущенное в воду, отдает количество теплоты, равное , где c1, m1, t1 — удельная теплоемкость, масса и начальная температура тела. Запишем уравнение теплового баланса для первого процесса Q1+Q2=0, т. е.(C+cm)(t-t0) = c1 m1 (t-t1). Отсюда можно выразить C+cm=
(1).После доливания горячей воды, которая отдаст количество теплоты, равное
, где m2, t2 — масса и начальная температура горячей воды, а tk – конечная температура, содержимое калориметра получит количество теплоты, равное . Запишем уравнение теплового баланса для второго процесса Q3+Q4=0, т. е. (2).Подставив первое выражение во второе, получим расчетную формулу:
. При расчете получим: Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Записаны уравнения количеств теплоты, которые получат калориметр с водой, и отдаст тело, опущенное в воду.
2. Записано уравнение количества теплоты, которое отдаст после доливания горячая вода.
3. Записано уравнение количества теплоты, которое получит после доливания горячей воды содержимое калориметра.
4. Записано уравнение теплового баланса для первого и второго процессов.
5. Получена расчетная формула.
6. Произведен расчет по формуле.
5. 1. Мотоциклист, начав движение из состояния покоя, едет с постоянным ускорением 0,8 м/с2. Какой путь он пройдет за десятую секунду своего движения.
Решение
I способ
За десятую секунду мотоциклист прошел путь, равный разности путей, пройденных за десять и девять секунд, т. е. S =S10 – S9. Поскольку V0 = 0,
; , где t10 = 10 c, а t9 = 9 с. Тогда При расчете получим: S = 9,5∙0,8 = 7,6 (м).II способ
Путь, пройденный мотоциклистом за десятую секунду, можно определить так: S = Vср∙t, где t=1 с, а Vср = , так как движение равноускореное.
V = at10 – скорость, приобретенная к концу десятой секунды,
V0 = at9 — скорость, приобретенная к концу девятой секунды, поскольку V0=0. Тогда
. При расчете получим: S = 9,5∙0,8 = 7,6 (м).Критерии оценивания (по 1 баллу).
I способ
1. Выражение пути, пройденного мотоциклистом за 10-ю секунду через пути, пройденные за десять и девять секунд. (2 балла)
2. Определение пути, пройденного за 10 с.
3. Определение пути, пройденного за 9 с.
4. Получение расчетной формулы.
5. Произведен расчет по формуле или по действиям.
II способ (по 1 баллу)
1. Выражение пути, пройденном мотоциклистом за 10-ю секунду через среднюю скорость.
2. Определение средней скорости равноускоренного движения.
3. Определение начальной скорости на последней секунде.
4. Определение конечной скорости на последней секунде.
5. Получена расчетная формула
6. Произведен расчет по формуле или по действиям.
Рефлексия.
1. Как решается каждая из задач?
2. На какие формулы тем были задачи?
7.3. Решение стандартных и нестандартных задач.
Цель: научиться решать стандартные и нестандартные задачи по физике.
Задача №1
Один электрон движется со скоростью v к другому свободному электрону. На какое минимальное расстояние он может к нему приблизиться?
Дано: v. rmin - ?
Решение:
В системе отсчета, связанной с центром масс электроны движутся навстречу друг другу с одинаковыми по модулю скоростями
|v1| = |v2| = v/2
Минимальное расстояние r между ними найдём условия сохранения энергии: начальное значение кинетической энергии электронов равно конечному значению потенциальной энергии:
Задача №2
Массивная стальная плита движется вверх со скоростью
. На её горизонтальную поверхность с высоты H падает упругий шарик. Пренебрегая действием воздуха, найти высоту подскока шарика после удара о плиту. Все высоты отсчитывают от точки удара шарика о плиту.Дано:
, h. H - ?Решение:
Столкновение шарика с плитой рассмотрим в системе отсчета, связанной с плитой. В этой СО скорость шарика в момент столкновения равна
. Так как столкновение шарика с плитой упругое, то после столкновения направление вектора его скорости относительно плиты изменится на противоположное. Относительно Земли скорость шарика становится равной ,а высота подъема относительно точки удара будет равна
Задача №3
Составляется электрическая цепь из двух параллельно соединенных сопротивлений R1 и R2. При каком соотношении между ними сопротивление всей цепи r максимально, если при последовательном соединении этих сопротивлений оно равно R?
Дано