Подготовка к олимпиаде - Центр дополнительного образования

Государственное бюджетное образовательное учреждение
дополнительного образования детей
«Центр
дополнительного
образования для детей»
350000 г. Краснодар,
ул. Красная,76
тел. 259-84-01
E-mail:[email protected]
КРАЕВЫЕ ЗАОЧНЫЕ КУРСЫ
«ЮНИОР»
Физика 8 класс
ответы и критерии оценки заданий к
работе № 1, 2013-2014 уч. год
1. Почему у гоночных велосипедов руль опущен низко? (5 баллов)
Ответ: Низко опущенный руль обеспечивает согнутое положение гонщика, что значительно уменьшает сопротивление встречного потока воздуха.
2.
Снеговик
Девочки сделали снеговика, а мальчики соорудили точную его копию, но в два раза большей
высоты. Какова масса копии, если масса оригинала равна 50 кг? (Плотность снега в обоих
снеговиках одинаковая.) (5 баллов)
Возможный способ решения.
При изготовлении точной копии все размеры (длина, ширина и высота) должны быть увеличены в 2 раза. Следовательно, объем снеговика, сделанного мальчиками, будет в 8 раз больше объема оригинала, а масса копии m =50 кг · 8=400 кг.
Ответ: 400 кг.
3.
Сообщающиеся сосуды
При взвешивании тела на одной чашке неравноплечих рычажных весов его масса оказалась
равной m1 = 450 г, на другой – m2 = 800 г. Какова истинная масса тела? (5 баллов)
Возможный способ решения.
Из условия равновесия весов (рычага) следует, что в первом случае m1 gl1  mgl2 , а во втором
случае mgl1  m2 gl 2 . Из этих двух уравнений получим m  m1 m2  0,6 кг.
Ответ: 0,6 кг.
4. Определение объема
На ремонт дороги привезли 10 м3 гранитного щебня. Какой объем в нем составляет гранит и какой – промежутки между камнями? Плотность гранита 2,6 г/см3, а масса 1 м3 щебня
1,95 т. (5 баллов)
Возможный способ решения.
Масса щебня объемом V = 10 м3 равна m  moV . Объем гранита в нем
m mV
V1   o  7,5 м3.


Объем воздушных промежутков между камнями
V2  V  V1  (1 
mo
)V  2,5 м3.

Ответ: объем гранита - 7,5 м3 , объем воздушных промежутков - 2,5 м3 .
5. Утонет ли шарик?
В сосуд налита вода, а сверху керосин. Пластмассовый шарик плавает так, что в воду погружено 55 % его объема, а в керосин – 35 %. Утонет ли этот шарик, если его опустить в сосуд с одним только керосином? Плотность воды 1000 кг/м3, керосина 800 кг/м3. (10 баллов)
Возможный способ решения.
На шарик действуют: сила тяжести mg, выталкивающая сила воды FA1 , и выталкивающая
сила керосина FA2 . Условие равновесия шарика запишется в виде: mg  FA1  FA2 . По закону
Архимеда выталкивающая сила равна FA1  1 gn1V и FA2  2 gn2V , где n1  0,55 , а n2  0,35 ,
V – объем шарика.
В одном только керосине на шарик может действовать максимальная (при полном погружении) сила Архимеда Fmax   2 gV .
Найдем отношение
mg FA1  FA 2 1
1000

 n1  n2 
0,55  0,35  1,0375  1 . Следовательно, шарик утонет.
Fmax
Fmax
2
800
Ответ: Шарик утонет
6. На уроке
Ученица Варя взвешивала алюминиевую деталь неправильной формы. Уравновесила деталь
на весах такой набор гирек: 50г, 10г, 2г, 2г, 500 мг. Затем девочка налила в мензурку 100 мл
воды и опустила в воду деталь и измерила новый уровень воды в мензурке. Какое значение
объема содержимого мензурки должна была измерить ученица? Плотность алюминия Варя
посмотрела в серьезном справочнике. Она оказалась равна 2,7г/см3. (10 баллов)
Возможный способ решения.
Приведенный набор гирек означает, что масса детали 64,5 г. 2 балла
Тогда, зная плотность детали найдем ее объем V=m/ρ = 64,5 г/2,7 г/см3≈24 см3=24 мл. 4 балла
Объема содержимого мензурки во втором опыте больше исходного объема на объем детали,
2 балла
следовательно, объем во втором измерении равен 100 см3+ 24см3 = 124 см3. 2балла
Ответ: Ученица должна получить следующий результат измерения объема – 124 мл
7. Длина пружины
Под действием силы F1 = 1,5 Н длина пружины динамометра стала равна 41 мм, а под
действием силы F2 = 3,5 Н – равной 57 мм. Какой станет длина пружины при нулевом положении указателя динамометра? (10 баллов)
Возможный способ решения.
1 способ: Если сила увеличивается на величину F = F2 – F1, то длина пружины динамометра
на величину L = L2 – L1. Значит удлинение пружины под действием силы 1 Н Lo = (L2 – L1)
/ (F2–F1), а под действием силы F1: L1 – Lo = LoF1. Из всех записанных уравнений найдем
длину нерастянутой пружины:
Lo = (F2L1 – F1L2) / (F2 – F1) = 29 мм.
2 способ: Цена деления шкалы динамометра С = F1 / N1, где N1 – число делений, на которое
отклонился указатель прибора в первом случае. N1 = (L1 – Lo) / L, где Lo – искомая величина
(начальная длина пружины), L – длина одного деления шкалы. Аналогично для второго случая C = F2 / N2, где N2 = (L2 – Lo) / L. Из системы записанных уравнений получим тот же ответ:
Lo = (F2L1 – F1L2) / (F2 – F1) = 29 мм.
Ответ: 29 мм.
8. Определение сил.
В нижней половине сферической части колбы находится вода, а в верхней – масло. С какой
силой масло действует на воду, если масса масла m = 400 г? Атмосферное давление не учитывайте. (10 баллов)
Возможный способ решения.
Сила F, с которой масло давит на соприкасающуюся с ним поверхность воды, не зависит от
формы сосуда, она определяется произведением давления p на этой поверхности на ее площадь S, т. е. F  p  S . Давление равно p  gh , где  – плотность масла, h – высота его столба, g – ускорение свободного падения. Но h = R, где R – радиус колбы. Поверхность воды,
соприкасающаяся с маслом, – круг радиуса R. Поэтому площадь S  R 2 . Тогда сила
F  gR 3 .
Сила тяжести масла mg  gV , где V  2R 3 / 3 – объем масла. Следовательно,
mg  2gR 3 / 3 , а искомая сила F  3mg / 2  6 Н. Она больше силы тяжести масла в 1,5 раза:
F / mg  1,5 .
Ответ: F/mg=1,5.
Экспериментальные задачи.
9. Имеются: кусок пластилина, сосуд с водой, в котором плавает в вертикальном положении,
погрузившись в воду приблизительно наполовину, мензурка. Предложите и опишите экспериментальный метод измерения с помощью указанного оборудования плотности пластилина.
Выведите формулу, по которой будет вычисляться искомая величина. Плотность воды считайте известной. (10 баллов)
Возможный способ решения.
В плавающую мензурку помещают такое количество пластилина, при котором она почти
полностью погружается в воду. Отмечают этот уровень. Пластилин вынимают и вместо него
наливают такое количество воды, при котором мензурка погружается до такого же уровня.
Измеряют объем налитой воды Vo. Ее масса mo   oVo . Масса пластилина будет такой же
m  mo . Это следует из условия плавания мензурки с пластилином и с водой: Mg  mg  FA1
и Mg  mo g  FA2 , где M – масса пустой мензурки, архимедова сила выталкивания равна в
обоих случаях, так как глубина погружения мензурки в обоих случаях одинакова.
Объем пластилина измеряют по подъему уровня воды в мензурке при опускании в нее пластилина. Если объем воды в мензурке V1, а объем воды вместе с пластилином V2, то объем
пластилина будет равен Vп  V2  V1 . Тогда плотность пластилина будет вычисляться по
формуле:
m
V
1  п  o o .
Vп V2  V1
10. Имеются ведро сухого песка, ведро воды и мензурка. Как определить собственный объем
песчинок в ведре сухого песка? Если есть возможность, проведите опыт практически и приложите свои результаты. (5 баллов (теория)+ 5 баллов (практика))
Возможный способ решения.
Будем наливать воду в ведро сухого песка до появления воды на поверхности песка, т.е. до
тех пор, пока вода не заполнит ровно все полости, и не больше.
Тогда объем пустот в сухом песке равен объему, заполняющей их воды. Оставшуюся в ведре
воду вычерпаем до дна мензуркой, измерив её объем. Это и есть собственный объем песчинок в ведре.
Итого максимальное количество - 80 баллов
.