Какой длины получилась бы цепочка из молекул которые содержатся

Обучающая, открытая олимпиада по физике.

Решение олимпиадных задач по физике.

Подготовила учитель

Амвросиевской общеобразовательной школы І – ІІІ ступеней №6

Министерства образования и науки

Донецкой Народной Республики

Ляшко Ольга Григорьевна.

В ноябре – декабре 2014 года состоялся І этап обучающей, открытой олимпиады по физике. Организованный Донецким институтом последипломного образования, отделом физики. Задания были представлены пятью задачами различной, возрастающей сложности. Оценивание производилось по критериям, определённым количеством баллов, которые переводились в пятибалльную систему оценивания. Особенностью данной олимпиады есть, то, что наравне с выявлением ученика с более глубокими знаниями по физике проводилось обучение. Причём оно осуществлялось учителем при непосредственном контакте «Учитель – ученик», что позволяло увидеть направления поиска решения, допущенные ошибки и исправить их. Рассмотрим примеры решения некоторых из них.

Задача 1 (8 класс). Какой длины получилась бы цепочка из молекул, которые содержатся в 1 мг воды, если бы их разместили плотно одна возле одной? Масса молекулы воды равняется 2,7·10–26 кг. Сколько раз можно опоясать земной шар по экватору этой цепочкой? Плотность воды 1 г/см3. Диаметр молекулы воды 2,7·10–10 м, длина экватора 4·107 м.

Решение.

Количество молекул штук,

где m – масса воды, m0 – масса молекулы воды.

Опоясать земной шар по экватору можно:

раз.

Задача 2 (9 класс). В калориметр налили 0,5 л воды при температуре 200С и поместили 1 кг льда при температуре -400С. Сколько льда останется после завершения процесса теплообмена? Плотность воды 1000 кг/м3. Удельные теплоемкости воды 4200 Дж/(кг·0С), льда – 2100 Дж/(кг·0С), удельная теплота плавления льда – 3,3·105 Дж/кг.

Решение.

m=0,5 кг, t=20ºС, tл=-40ºС.

Рассчитаем, какое количество теплоты может отдать вода, остывая до 0ºС:

Qв=cвmΔt=42000 Дж.

Рассчитаем, какое количество теплоты необходимо передать льду для нагревания его до 0ºС:

Qл=cлmΔtл=84000 Дж.

Qл > Qв, поэтому вода остынет до 0ºС и начнет кристаллизироваться. Рассчитаем, какое количество теплоты выделится при кристаллизации воды

Qкр=λm= 165 000 Дж.

Qкр+Qв > Qл, следовательно вода будет кристаллизоваться частично, конечная температура системы 0ºС.

Запишем уравнение теплового баланса:

Qл= Qкр+ Qв, Qл= λm1 + Qв.

Отсюда .

Конечная масса льда .

Задача 3 (9 класс) Шарик массой 0,18 кг падает с установившейся скоростью v в жидкости с плотностью 800 кг/м3. Объем шарика 100 см3. С какой силой надо действовать на шарик, чтобы он поднимался со скоростью 2v? Считайте, что сила сопротивления пропорциональна скорости.

Решение.

Условие падения шарика с постоянной скорость v

mg=FA+kv (1)

Условие, при котором шарик поднимается с постоянной скоростью 2v

F+FА=mg+2kv (2),

k − коэффициент пропорциональности.

Выразив kv из (1) и подставив в (2), получим

F=3g(m-ρжv);

F=3Н.

Задача 4 (10 класс).Два неподвижных заряда q1=4 нКл и q2=9 нКл расположены на расстоянии d=15 см. Куда надо поместить третий заряд, чтобы система находилась в равновесии? Каковы величина и знак этого заряда? Будет ли равновесие устойчивым?

Решение

Пусть – расстояние до первого заряда. Знак третьего заряда должен быть противоположен знаку и . Силы кулоновского взаимодействия, действующие на заряды, должны быть скомпенсированы, что дает два уравнения:

Решая эту систему, находим:

Задача 5 (10 класс). Численные значения , нКл Какой электрический ток пойдет по подводящим проводам цепи, присоединенной к источнику с очень большой выходной мощностью, при коротком замыкании, если на спиралях сопротивлением 400 Ом и 100 Ом при поочередном их подключении в цепь, выделяется одинаковая мощность 400 Вт?

Решение: Значения силы тока при подключении спиралей и коротком замыкании равно:

, , .

Напряжение на спиралях определим по формуле:

, , , , где Ro – сопротивление подводящих проводов. , , .

, .

Разделив, левые и правые части уравнений, находим

.

Задача 6 (11 класс) Шайбе, лежащей на горизонтальной поверхности, сообщают скорость в направлении вертикальной стенки, расположенной на расстоянии L=30 см. Время движения шайбы по направлению к стенке и обратно одинаково. На каком расстоянии остановилась шайба, абсолютно упруго отразившись от стенки?

Решение

Шайба в одну и другую стороны движется с одинаковым ускорением, равным . Время движения влево и вправо выразим из формул для равноускоренного движения:

где – скорость шайбы при ударе о стенку. Так как время движения одинаково, то

Пройденный путь можно выразить через начальную и конечную скорости на каждом отрезке пути:

откуда см.