қазақша
русскийОбластная олимпиада по физике 2021, 10 класс, теоретический тур
Задача №1. [5 баллов]. На платформе установлен штатив с маятником в виде небольшого шарика на нити. Шарик много легче платформы. Сама же платформа вначале удерживается на наклонной плоскости, а затем ее отпускают и она соскальзывает по ней. Коэффициент трения платформы о плоскость $\mu$, угол наклона плоскости $\alpha$. На какой максимальный угол $\beta$ отклонится от вертикали шарик в процессе движения платформы?
комментарий/решение(1)
комментарий/решение(1)
Задача №2. [7 баллов]. Термос представляет собой сосуд с двойными стенками, пространство между которыми заполнено гелием. Известно, что расстояние между стенками, общая площадь поверхности которых составляет $S = 5\cdot 10^{-2}$ м$^{-2}$, значительно меньше длины свободного пробега атомов гелия. В термос наливают воду массой $m_{\text{в}} = 1$ кг при температуре кипения $T = 373$ К, удельная теплоемкость которой составляет $c_{\text{в}} = 4200$ Дж/(кг$\cdot$К). Гелий в колбе имеет давление $p_0 = 2$ Па при средней температуре $T_{\text{ср}} = \dfrac{T+T_0}{2}$, где $T_0 = 297$ К — комнатная температура. Молярная масса гелия $\mu = 4 \cdot 10^{-3}$ кг/моль, универсальная газовая постоянная $R = 8,31$ Дж/(моль$\cdot$К). Используя приведенные характеристики, оцените время остывания кипяченой воды в термосе па $\triangle T = 5$ К.
комментарий/решение
комментарий/решение
Задача №3. [7 баллов]. Три идентичные батареи с Э.Д.С. $\varepsilon$ соединены друг с другом, как указано на схеме, и нагружены сопротивлением $R$. Внутреннее сопротивление батарей намного меньше $R$. Какой ток протекает через сопротивление нагрузки? Какие заряды появятся на проводящих шарах радиусами $a$ (слева) и $b$ (справа), если их соединить проводами с указанными на рисунке точками цепи? Расстояние между шарами значительно больше их радиусов.
комментарий/решение
комментарий/решение
Задача №4.
[11 баллов]. На столе лежит прямоугольная рамка с током $I$ имеющая форму прямоугольника со сторонами $a$ и $b$, ориентированными вдоль осей $x$ и $y$ соответственно. Рамка находится в магнитном поле с составляющими $(0, B_y, B_z).$
a) Покажите, что величина момента магнитных сил, действующих на рамку в описанном случае, равна $M = IB_yS$, где $S$ — площадь рамки. Вокруг какой оси этот момент стремится повернуть рамку?
b) Покажите, что величина момента магнитных сил, действующих на произвольной формы рамку с током в магнитном поле, равна $M = IB_{||}S,$ где $B_{||}$ — составляющая магнитного ноля, лежащая в плоскости рамки, $S$ — площадь рамки.
c) На какой угол от вертикали отклонится такая рамка с током (см. рис) в вертикальном магнитном поле $B = 0,1$ Тл? Все звенья рамки изготовлены из одинаковой проволоки. $ABCD$ — квадрат со стороной $a = 20$ см. Внутренние звенья соединяют середины сторон. Масса единицы длины проволоки $\rho = 40$ г/м. Ток в рамке $I=0,1$ А. Ускорение свободного падения принять равным $g=10$ м/с$^2.$
комментарий/решение
a) Покажите, что величина момента магнитных сил, действующих на рамку в описанном случае, равна $M = IB_yS$, где $S$ — площадь рамки. Вокруг какой оси этот момент стремится повернуть рамку?
b) Покажите, что величина момента магнитных сил, действующих на произвольной формы рамку с током в магнитном поле, равна $M = IB_{||}S,$ где $B_{||}$ — составляющая магнитного ноля, лежащая в плоскости рамки, $S$ — площадь рамки.
c) На какой угол от вертикали отклонится такая рамка с током (см. рис) в вертикальном магнитном поле $B = 0,1$ Тл? Все звенья рамки изготовлены из одинаковой проволоки. $ABCD$ — квадрат со стороной $a = 20$ см. Внутренние звенья соединяют середины сторон. Масса единицы длины проволоки $\rho = 40$ г/м. Ток в рамке $I=0,1$ А. Ускорение свободного падения принять равным $g=10$ м/с$^2.$
комментарий/решение