На занятиях по физики учащиеся 10 классов знакомятся с таким разделом, как механика и кинематика. Школьники узнают о законах Ньютона и механике системы тел, знакомятся с основами молекулярно-кинетической теории, а также основами — термо- и электродинамики. Чтобы усвоить весь этот материал, ученикам нужно много внимания уделить практическим занятия и решению задач по физике.
На этой странице представлены примеры олимпиадных заданий по физике для 10 класса. Для учащихся подготовлены тестовые задания и задачи. Внизу страницы указаны правильные ответы и подробно расписаны решения задач. Этот материал может успешно использоваться на уроках физики во время подготовки к олимпиадам или в качестве дополнительных заданий для систематизации изученного материала.
Тестовые задания
1. Воду, термос и стакан поместили в холодильник и подождали, пока они охладятся до его температуры. Далее достали их и налили воду в термос и в стакан, закрыли оба сосуда и поместили в теплую комнату. Как изменится температура воды в термосе и стакане через 15 мин?
А) В термосе повысится, в стакане не изменится.
Б) В термосе не изменится, в стакане повысится.
В) В обоих случаях повысится.
Г) В обоих сосудах не изменится.
2. На повороте локомотив с вагоном движется с постоянной по модулю скоростью υ=5м/с. Определите центростремительное ускорение состава, если радиус закругления пути R =50м.
А) 1 м/с²
Б) 0,25 м/с²
В) 0,5 м/с²
Г) 1,5 м/с²
3. Космический корабль массой начинает подниматься вверх. Сила тяги двигателей равна Н. Определите ускорение корабля.
А) 30 м/с²
Б) 20м/с²
В) 10 м/с²
Г) 36 м/с²
4. Когда скорость движения Земли вокруг Солнца меньше, в июне или в декабре?
А) в июне
Б) в декабре
В) одинакова в июне и в декабре
Г) свой вариант
5. Небольшое тело соскальзывает без трения по наклонной плоскости, переходящей в «мертвую петлю», с высоты 3R . На какой высоте h тело оторвется от петли?
А) 1,7
Б) R
В) R/2
Г) тело не оторвется от мертвой петли
6. Лодка качается на волнах, распространяющихся со скоростью 1,5 м/с. Расстояние между двумя ближайшими гребнями волн равно 6 м. Определите период колебаний лодки
А) 9 с
Б) 4 с
В) 0,25 с (в минус первой степени)
Г) 0,25 с
7. От чего зависит магнитный поток, пронизывающий площадь плоского контура, помещенного в однородное магнитное поле?
А) от модуля вектора магнитной индукции, площади контура и его ориентации
Б) только от модуля вектора магнитной индукции и площади контура
В) от силы действия магнитного поля на проводник, длины этого проводника и силы тока в нем
Г) от вращения контура, в то время как линии магнитной индукции лежат в плоскости контура
8. При увеличении в 3 раза расстояния между центрами шарообразных тел сила гравитационного притяжения.
А) увеличивается в 3 раза
Б) уменьшается в 3 раза
В) увеличивается 9 раз
Г) уменьшается в 9 раз
9. Тепловая машина с КПД 40 % получает за цикл от нагревателя 100 Дж. Какое количество теплоты машина отдает за цикл холодильнику?
А) 40 Дж
Б) 60 Дж
В) 100 Дж
Г) 160 Дж
10. Мальчик подбросил футбольный мяч массой 0,4 кг на высоту 3 м. Насколько изменилась потенциальная энергия мяча?
А) 4 Дж
Б) 12 Дж
В) 1,2 Дж
Г) 7,5 Дж
Открытые вопросы
Вопрос 1
Парашютист обычно приземляется со скоростью υ = 8 м/с. Если вам придет в голову потренироваться в приземлении с такой скоростью, спрыгивая с платформы, то на какой высоте h должна находиться платформа? Ускорение свободного падения считается равным 10 м/с2.
Вопрос 2
В спортивном зале высотой h бросают маленький мяч с начальной скоростью V0. Определите, какое максимальное расстояние по горизонтали может пролететь мяч после бросания до первого удара о пол, если соударение с потолком абсолютно упругое. Считайте, что мяч бросают с уровня пола. Пол и потолок горизонтальны, сопротивление воздуха пренебрежимо мало.
Вопрос 3
Стоя на льду, человек пытается сдвинуть тяжелые сани за привязанную к ним веревку. Масса саней в 3 раза больше массы человека. Коэфикиент трения саней о лед мю1=0,15, человека мю2=0,3. Под каким углом к горизонту нужно тянуть веревку?
Ответы на тесты
| Тестовое задание | № 1 | № 2 | № 3 | № 4 | № 5 |
| Ответ | Б | В | Б | Б | Г |
| Тестовое задание | № 6 | № 7 | № 8 | № 9 | № 10 |
| Ответ | Б | А | Г | Б | Б |
Ответы на открытые вопросы
Ответ на вопрос 1:
При свободном падении без начальной скорости тело за время t приобретает скорость
Время найдем из формулы
Небольшой брусок через систему блоков связан нерастяжимой нитью с длинной тележкой, которая может катиться по горизонтальной поверхности. Брусок кладут на тележку и приводят в движение с постоянной скоростью ν = 2 м/с, направленной горизонтально вдоль тележки (см. рис. 1.1).
Какую скорость относительно бруска будет иметь тележка в тот момент, когда угол между наклонной нитью и горизонтом составит α = 60°? Считайте, что в указанный момент тележка не доехала до стены, к которой прикреплены блоки.
Возможное решение
Ввиду нерастяжимости нити проекция скорости точки А верёвки на направление АВ равна проекции скорости точки D верёвки на направление DC, т. е. ν∙cosα = u, где u – скорость тележки относительно земли. Скорость тележки относительно бруска равна: ν отн. = u+ ν = ν∙(1+cosα) = 3 м/с.
Ответ : ν отн. = 3 м/с.
Критерии оценивания
Задача 2
Льдинка с вмороженной в неё пулей висит на нити и частично погружена в воду, находящуюся в тонкостенном цилиндрическом стакане, стоящем на столе. Лёд не касается стенок и дна стакана. Площадь дна стакана S = 100 см 2 . Сила натяжения нити равна F = 1 Н. На сколько изменится уровень воды в стакане после того, как льдинка растает? Повысится он или понизится? Пуля имеет массу m = 10 г и плотность ρ = 10 000 кг/м 3 . Плотность воды ρ 0 = 1000 кг/м 3
Возможное решение
Рассмотрим внешние силы, действующие на содержимое стакана, в которое включим воду, льдинку и пулю. Сила тяжести компенсируется двумя направленными вверх внешними силами – силой F и силой давления со стороны дна. Последняя, по третьему закону Ньютона, равна по модулю силе давления на дно со стороны жидкости. Из условия равновесия содержимого стакана в исходном состоянии следует:
F + S∙ρ 0 ∙g∙h 1 = m содерж ∙g,
где h 1 – высота уровня воды в исходном состоянии.
После таяния льдинки масса содержимого сохраняется, но изменяется уровень
воды в стакане и, следовательно, давление воды около дна. Кроме этого, перестаёт действовать сила F, но на дно с силой
начинает давить пуля. Новое условие равновесия содержимого стакана имеет вид:
S∙ρ 0 ∙g∙h2 + N = m содерж ∙g,
где h 2 – высота уровня воды в конечном состоянии.
Вычитая из первого уравнения второе, получим выражение для изменения уровня воды в стакане:
Так как эта величина положительная, то уровень повысится.
Критерии оценивания
Всего не более 10 баллов за задание!
Задача 3
Небольшой шарик массой m, подвешенный на лёгкой нерастяжимой нити к потолку комнаты, отпустили без начальной скорости из состояния, в котором нить была горизонтальна. Найдите работу силы натяжения нити над шариком при его движении от верхнего положения до самого нижнего. Ответ дайте для системы отсчёта, связанной с комнатой, и для системы отсчёта, движущейся относительно комнаты горизонтально в плоскости рисунка с постоянной скоростью V. Длина нити L. Систему отсчёта, связанную с комнатой, можно считать инерциальной.
Возможное решение
В системе отсчёта, связанной с комнатой, сила натяжения нити в любой момент движения направлена перпендикулярно скорости шарика, следовательно, её работа равна нулю.
Закон сохранения механической энергии для шарика имеет вид
m∙g∙L = m∙u 2 /2,
откуда можно найти скорость шарика в нижнем положении:
В движущейся системе отсчёта начальная скорость шарика по модулю равна V, а
модуль конечной скорости шарика равен |V – u|. Тогда из теоремы о кинетической энергии для шарика следует:
Отсюда получаем, что работа силы натяжения нити равна:
Так как в движущейся системе отсчёта в любой момент угол между векторами скорости шарика и силы натяжения тупой, работа этой силы отрицательная.
Критерии оценивания
Задача 4
На столе лежит доска массой m 1 = 2 кг, а на доске находится брусок массой m 2 = 1 кг. К бруску привязана лёгкая нить, второй конец которой перекинут через идеальный блок, закреплённый на краю доски. Коэффициенты трения между доской и столом и между бруском и доской одинаковы и равны μ = 0,1. Участок нити между бруском и блоком горизонтален. С какими по модулю ускорениями начнут двигаться брусок и доска, если к вертикальному участку нити приложить направленную вниз силу F = 5 Н? Ускорение свободного падения можно считать равным g = 10 м/с 2 .
Возможное решение
На доску в горизонтальном направлении действуют три силы: направленная вправо сила натяжения нити и направленные влево силы трения со стороны пола и бруска. Горизонтальная составляющая силы натяжения нити, действующая на доску вправо, равна по модулю 5 Н. Она больше суммы модулей максимально возможных сил трения, которые действуют на доску:
μ[(m 1 + m 2)∙g + F] + μ∙m 2 + μ∙m 2 ∙g = 4,5 H
Следовательно, доска будет скользить по полу вправо. При этом очевидно, что
брусок будет проскальзывать по доске влево. Из второго закона Ньютона,
записанного для доски и для бруска, находим модули их ускорений:
Критерии оценивания
Задача 5
Электрическая цепь представляет собой проволочную сетку, состоящую из звеньев, имеющих одинаковые сопротивления R . Одно звено заменено на вольтметр, сопротивление которого тоже равно R . К сетке подключён источник напряжения U 0 = 20 В так, как показано на рисунке 5.1 . Найдите показание вольтметра.
Возможное решение
Изобразим схематически токи, текущие в звеньях сетки, учитывая её симметрию и закон Ома для участка цепи. Согласно этому закону, силы тока в параллельных звеньях, находящихся под одинаковым напряжением, обратно пропорциональны сопротивлениям этих звеньев. При изображении токов также нужно учитывать закон сохранения электрического заряда для узлов сетки – сумма токов, втекающих в узел, должна быть равна сумме токов, вытекающих из узла. Кроме того, заметим, что, в силу симметрии схемы, токи через средние вертикальные проводники не текут.
Если через верхние звенья течёт ток силой I , то через средние горизонтальные проводники течёт ток силой 2 I (так как ток I течёт через звенья с общим сопротивлением 4 R , а ток 2 I – через звенья с общим сопротивлением 2 R ). Ток силой 3 I течёт через участок цепи с общим сопротивлением 10 R /3 – этот участок включает в себя все элементы, кроме двух нижних горизонтальных звеньев. Это означает, что через два нижних горизонтальных звена с суммарным сопротивлением 2 R течёт ток силой 5 I . Напряжение на этих двух нижних звеньях равно U 0 = IR . Для вольтметра можно записать: U v = 3∙ I ∙ R . Отсюда
U v =3∙ U 0 / 10 = 6 В.
Ответ : U v = 6 В
Критерии оценивания
При решении с помощью построения эквивалентной схемы:
- За каждое верно выполненное действие баллы складываются .
- При арифметической ошибке (в том числе ошибке при переводе единиц измерения) оценка снижается на 1 балл .
- Максимум за 1 задание – 10 баллов.
- Всего за работу – 50 баллов.
Олимпиадные задания по физике 10 класс. Вариант №1
Определите длину проволоки и площадь её поперечного сечения.
Олимпиадные задания по физике 10 класс. Вариант №2
Радиус звезды R.
Определите теплоемкость газа.