Приветствуем участников второго тура кубка г. Уфы-2011 по физике

В н и м а н и е !

Задача 1 (7 минут) Картезианский водолаз. В пластиковую бутылку, заполненную водой, опускается пузырёк донышком вверх, частично заполненный водой. Бутылка закрывается пробкой. Если надавить на стенки бутылки, пузырёк (водолаз) опускается вниз. Если не оказывать давление на стенки бутылки, пузырёк всплывает. Почему это происходит?

Решение Дополнительное давление, оказываемое на жидкость, передается по закону Паскаля на воздух в пузырьке. Его объем уменьшается. Сила Архимеда уменьшается и становится меньше силы тяжести. В результате пузырек тонет. Когда добавочное давление исчезает, воздух в пузырьке расширяется. Его объем увеличивается. Сила Архимеда увеличивается и становится больше силы тяжести. В результате пузырек всплывает.

Разбалловка Указана передача давления на воздух в пузырьке по закону Паскаля – 2 б Указано уменьшение объема воздуха в пузырьке – 2 б Указано уменьшение силы Архимеда – 1 б

Задача 2 (10 минут) Если в калориметр с водой добавить одну ложку горячей воды, температура поднимется на 5 °С. Если добавить ещё одну ложку горячей воды, температура воды в калориметре окажется выше на 3 °С. Сколько ложек воды было первоначально в калориметре?

Решение

Разбалловка Записано уравнение теплового баланса для одной ложки – 3 б Записано уравнение теплового баланса для второй ложки – 4 б Найдено количество ложек воды в стакане – 3 б

Задача 3 (7 минут) Мяч массой 0,5 кг, падая вертикально вниз, подлетел к воде со скоростью 10 м/с, погрузился в воду, а затем вылетел из воды со скоростью 2 м/с. На сколько градусов нагрелся мяч, если его теплоёмкость равна 200 Дж/°С?

Решение По закону сохранения энергии изменение механической энергии мяча идет на его нагревание Следовательно

Разбалловка Записан закон сохранения энергии – 4 б Найден правильный ответ – 6 б

Задача 4 (5 минут) Из колодца поднимают дырявое ведро с водой. Верёвка обрывается. Вытекает ли вода из отверстий во время падения ведра?

Решение Во время падения ускорения, с которыми движутся вода и ведро, одинаковые. Следовательно, вода не будет действовать на дно ведра, т.е. не будет оказывать давление на дно ведра и на его стенки. Т.о. вода из ведра вытекать не будет.

Разбалловка Указано, что причина давления – вес жидкости – 4 б Указано, что при падении ведро и вода находятся в состоянии невесомости – 4 б Вода через отверстия не выливается – 2 б

Задача 5 (10 минут) В калориметр, содержащий 200 г льда при температуре -10 °С, наливают 200 г воды. Постройте график зависимости конечной температуры t в калориметре от температуры t в налитой воды.

Решение Энергии воды, выделяющейся только при кристаллизации, достаточно, чтобы лед нагрелся до 0 °С. Температура воды, необходимая для нагревания льда и его плавления t кал 0t в, °С83,57

Разбалловка Указано, что при температуре воды 0 °С в калориметре установится 0 °С – 3 б Найдена минимальная температура воды, при которой лед нагреется и расплавится и в калориметре установится температура 0 °С – 3 б Построен график – 4 б

Задача 6 (7 минут) Сможет ли человек открыть люк подводной лодки на глубине 100 м, если площадь люка равна 0,2 м 2 ?

Решение Давление, оказываемое водой на люк Сила давления воды на люк Человек не сможет открыть люк

Разбалловка Найдено давление жидкости на данной глубине – 4 б Найдена сила давления жидкости – 4 б Дан правильный ответ – 2 б

Задача 7 (8 минут) Аквариум, имеющий форму куба, полностью заполнен водой. Во сколько раз отличаются силы давления воды на дно аквариума и на его стенку?

Решение Сила давления на дно Сила давления на боковую стенку

Разбалловка Записано выражение для силы давления на дно – 4 б Записано выражение для силы давления на боковую стенку – 4 б Дан правильный ответ – 2 б

Задача 8 (5 минут) Когда на открытой площадке стало слишком жарко, волейболисты перешли в прохладный зал. Придётся ли им подкачивать мяч или выпускать из него часть воздуха? Почему?

Решение При понижении температуры скорость движения молекул уменьшается. Следовательно, уменьшается давление воздуха в мяче. Поэтому его придется подкачать

Разбалловка Указано изменение скорости движения молекул при изменении температуры – 4 б Указано понижение давления с понижением температуры – 4 б Дан правильный ответ – 2 б

Задача 9 (10 минут) Алюминиевый кубик, подвешенный на нити к динамометру, опустили в сосуд с водой. На сколько процентов уменьшились показания динамометра? ρ ал = 2700 кг/м 3.

Решение Динамометр показывает вес кубика Изменение веса кубика Тогда Показания уменьшились на 63%

Разбалловка Записано выражение для веса тела в воздухе – 2 б Записано выражение для веса тела в воде – 3 б Записано выражение для изменения веса – 3 б Дан правильный ответ – 2 б

Задача 10 (5 минут) Почему температура газа в двигателе внутреннего сгорания во время такта «рабочий ход» понижается?

Решение Во время такта «рабочий ход» газ расширяется, совершая работу. Т.к. притока энергии извне нет, то он совершает работу за счет внутренней энергии. Поэтому внутренняя энергия газа уменьшается, т.е. его температура понижается

Разбалловка Указано, что газ совершает положительную работу – 5 б Указано уменьшение внутренней энергии – 5 б