Физика - Орловский Государственный Университет

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования «Орловский
государственный университет имени И.С.Тургенева»
Межрегиональная олимпиада «Путь в науку»
Заочный тур
Предмет: физика
Инструкция по выполнению работы
На выполнение работы отводится 120 минут. Решение каждого из
заданий должно содержать:
1. указание всех обозначений и физических законов, описывающих
рассматриваемые явления;
2. необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие
к
числовому ответу (допускается решение «по частям» с
промежуточными вычислениями);
3. ответ с указанием единиц измерения искомой величины.
При выполнении работы допускается использование непрограммируемого
калькулятора*.
Желаем успеха!
Ниже приведены справочные данные, которые могут понадобиться Вам
при выполнении работы.
Десятичные приставки
Наименозвание
гига
Мега
Кило
Гекто
Деци
*
Обозначение
Г
М
к
г
д
Множитель
109
106
103
102
10-1
Наименование
санти
мили
микро
нано
пико
Обозначение
с
м
мк
н
п
Множитель
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
Непрограммируемый калькулятор:
а. обеспечивает выполнение арифметических вычислений (сложение,
вычитание, умножение, деление, вычисление корня квадратного), а также
функций sin, cos, tg, ctg, arcsin, arccos, arctg, arcctg, log и т.п.;
б. не осуществляет функции средств связи, хранилища базы данных, не имеет
доступа к сетям передачи данных(в том числе к сети «Интернет».
Константы
число π
π = 3,14
ускорение свободного падения на Земле
g = 10 м/с2
гравитационная постоянная
G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2
универсальная газовая постоянная
R = 8,31 Дж/(моль·К)
постоянная Больцмана
k = 1,38·10–23 Дж/К
постоянная Авогадро
NА = 6·1023 моль–1
скорость света в вакууме
с = 3·108 м/с
коэффициент пропорциональности в законе
k = 9·109 Нм2/Кл2
Кулона
e = 1,6·10–19 Кл
модуль заряда электрона (элементарный
электрический заряд)
h = 6,6·10–34 Дж·с
постоянная Планка
Соотношение между различными единицами
температура
0 К = – 273 °С
атомная единица массы
1 а.е.м.= 1,66·10–27 кг
1 атомная единица массы эквивалентна
931,5 МэВ
1 электронвольт
1 эВ = 1,6·10–19 Дж
Масса частиц
электрона
9,1·10–31кг ≈ 5,5·10–4 а.е.м.
протона
1,673·10–27 кг ≈ 1,007 а.е.м.
нейтрона
1,675·10–27 кг ≈ 1,008 а.е.м.
подсолнечного масла 900 кг/м3
Плотность
3
воды 1000 кг/м
алюминия 2700 кг/м3
3
древесины (сосна) 400 кг/м
железа 7800 кг/м3
3
керосина 800 кг/м
ртути 13 600 кг/м3
воды 4,2·103 Дж/(кг·К)
Удельная теплоёмкость
3
льда 2,1·10 Дж/(кг·К)
алюминия 900 Дж/(кг·К)
железа 460 Дж/(кг·К)
меди 380 Дж/(кг·К)
свинца 130 Дж/(кг·К)
чугуна 500 Дж/(кг·К)
парообразования воды 2,3·106 Дж/кг
Удельная теплота
4
плавления свинца 2,5·10 Дж/кг
плавления льда 3,3·105 Дж/кг
Нормальные условия: давление – 105 Па, температура – 0 °С
Молярная маcса
азота 28·10–3 кг/моль
гелия 4·10–3 кг/моль
–3
аргона 40·10 кг/моль
кислорода 32·10–3 кг/моль
–3
водорода 2·10 кг/моль
лития 6·10–3 кг/моль
–3
воздуха 29·10 кг/моль
неона 20·10–3 кг/моль
–3
воды 18·10 кг/моль
углекислого газа 44·10–3 кг/моль
1.
На рисунке изображены графики двух
процессов, проведённых с идеальным газом
при одном и том же давлении. Графики
2
процессов представлены на рисунке. Почему изобара I лежит выше
изобары II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности
Вы использовали для объяснения.
2.
Грузы массами M = 1 кг и m
связаны лёгкой нерастяжимой
нитью, переброшенной через
блок, по которому нить может
скользить без трения (см.
рисунок). Груз массой M
находится на шероховатой
наклонной плоскости (угол
наклона плоскости к горизонту
α = 30°, коэффициент трения μ = 0,3). Чему равно максимальное
значение массы m, при котором система грузов ещё не выходит из
первоначального состояния покоя? Решение поясните схематичным
рисунком с указанием сил, действующих на грузы.
3.
Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является один
моль идеального одноатомного газа, состоит из изотермического
расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. В
изохорном процессе температура газа понижается на ΔТ, а работа,
совершённая газом в изотермическом процессе, равна А. Определите
КПД тепловой машины.
4.
Пылинка, имеющая массу 3×10-7 г и
заряд (– 1,8)×10-14 Кл, влетает в
электрическое поле конденсатора в
точке, находящейся посередине
между
его
пластинами
(см.
рисунок). Чему должна быть равна
минимальная скорость, с которой влетает пылинка в конденсатор,
чтобы она смогла пролететь его насквозь? Длина пластин конденсатора
10 см, расстояние между пластинами 1 см, напряжение на пластинах
конденсатора 5000 В.
5.
Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе
фотоэффекта: выбивает электрон из металлической пластинки (катода)
в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется
постоянным электрическим полем с напряженностью 1,8 кВ/м. За какое
время электрон может разогнаться до скорости 105 м/с?