Задания и ответы Олимпиада Сириус Физика 11 класс 2 группа

1. Система из двух связанных нитью брусков и блока приводится в движение постоянной силой F, которая приложена к блоку. Масса верхнего бруска m1, нижнего — m2. Коэффициент трения между брусками μ, трение между нижним бруском и полом отсутствует. Оба участка нити между блоком и брусками горизонтальны. Нить невесомая и нерастяжимая, блок идеальный. Ускорение свободного падения g=10 м/с2.

При некотором значении F бруски движутся как единое целое. Как направлены при этом силы трения, действующие на бруски?

Ответ: Сила трения, действующая на верхний брусок — направлена вправо

m1=1.5 кг, m2=0.5m кг, μ=0.3, F=4 Н. Определите силу натяжения нити. Ответ выразите в ньютонах, округлите до десятых.

Ответ: 2 Н

m1=1.5 кг, m2=0.5 кг, μ=0.3, F=4 Н. Определите ускорение нижнего груза. Ответ выразите в м/с2, округлите до десятых.

Ответ 2 м/с²

m1=1.5 кг, m2=0.5 кг, μ=0.3. При каком минимальном значении F грузы начнут проскальзывать относительно друг друга? Ответ выразите в ньютонах, округлите до десятых

Ответ 18 Н

2. Два одинаковых вертикально расположенных цилиндра с площадью S=180 см2 внизу соединены трубочкой пренебрежимо малого объёма, на которой установлен вентиль. В нижней части цилиндров под невесомыми поршнями, которые могут перемещаться без трения, находится азот, в верхней части цилиндров — вакуум.

Между поршнями и верхними частями цилиндров установлены две одинаковые пружины с коэффициентами жёсткости k=6000 Н/м, длина которых в недеформированном состоянии равна высоте цилиндров H=50 см. Первоначально вентиль закрыт, поршни располагаются от нижних оснований цилиндров на расстоянии h1=30 см для первого и на расстоянии h2=40 см для второго. Температура в системе поддерживается постоянной и равна T=300T К. Универсальная газовая постоянная R=8.3 Дж/(К-моль), молярная масса азота M=28 г/моль.

Определите суммарную массу азота в обоих цилиндрах. Ответ выразите в граммах, округлите до десятых.

Ответ: 16,9 гр.

На какое расстояние переместится поршень в первом цилиндре, если температуру в системе увеличить в 1.5 раза? Ответ выразите в сантиметрах, округлите до десятых.

Ответ: 6,7 см

Вентиль открывают. Как будут двигаться поршни?

Ответ:

Первый поршень (в левом сосуде) — поднимется и остановится на некотором расстоянии от дна сосуда

Второй поршень (в правом сосуде) — опустится и остановится на некотором расстоянии от дна сосуда

На какое расстояние переместится поршень в первом цилиндре после открытия вентиля? Ответ выразите в сантиметрах, округлите до десятых. Если поршень смещается вниз, смещение считается отрицательным, если вверх — положительным. Если поршень остаётся неподвижным, в ответ запишите 0.

Ответ: 5,4 см 

3. Представленная схема содержит источник с ЭДС E и внутренним сопротивлением r, переменный резистор R, идеальные амперметр и вольтметр, ключ.

Ключ K замкнули. Как изменяются показания амперметра, вольтметра и мощность, выделяющаяся на резисторе, при увеличении сопротивления резистора R от 0 до максимального значения? При ответе на данный вопрос считайте R>r

Ответ:

• Ток через амперметр — монотонно уменьшается
• Напряжение вольтметра — монотонно увеличивается
• Мощность, выделяющаяся на резисторе — сначала увеличивается, затем уменьшается

При разомкнутом ключе вольтметр показывает 6 В, а при замкнутом ключе — 5 В. Определите отношение сопротивления резистора R к внутреннему сопротивлению источника rr. Ответ округлите до десятых.

Ответ: 5

При разомкнутом ключе вольтметр показывает 6 В, при замкнутом ключе вольтметр показывает 5 В, а амперметр — 3 А. Определите показания амперметра при замкнутом ключе и сопротивлении резистора R=0 (ток короткого замыкания). Ответ выразите в амперах, округлите до десятых.

Ответ: 18 А

В этой же схеме заменили источник на другой, с иными характеристиками. Оказалось, что при двух различных сопротивлениях резистора R1=4 Ом и R2=9 Ом на этих резисторах выделяется одинаковая мощность. Определите внутреннее сопротивление нового источника. Ответ выразите в омах, округлите до десятых.

Ответ: 6