Методические рекомендации для подготовки к решению олимпиадных задач по физике



Pdf көрінісі
бет8/20
Дата20.12.2022
өлшемі3,27 Mb.
#163427
түріМетодические рекомендации
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   20
Байланысты:
olimp zadachi 1

критерии их оценивания
9
 
 класс 
Задача 1
Два 
резервуара, 
в 
которых 
поддерживаются температуры 
н
= 73


и 
х
= −11

C, соединены между собой с 
помощью 
12 
одинаковых 
теплопроводящих стержней так, как 
показано на рисунке. Резервуар при 
большей 
температуре 
называется 
нагревателем, а резервуар при меньшей 
температуре 
— 
холодильником. 
Теплопроводящая 
система 
теплоизолирована. 
Приток 
тепла 
осуществляется только от нагревателя, а отвод — только через холодильник. 
1. Сравните установившиеся температуры точек 
и 
соединения 
стержней. 
2. Во сколько раз разность установившихся температур на концах 
стержня 
больше разности установившихся температур на концах стержня 
?
3. Определите разность установившихся температур на концах 
стержня 
.
4. Найдите установившуюся температуру точки 
соединения 
стержней. Считайте, что мощность теплового потока 
вдоль стержня 
(количество теплоты, проходящее в единицу времени) пропорциональна 
разности температур Δ
на его концах, то есть 


Δ
, где 
— 
постоянный коэффициент пропорциональности. 
Решение 
Рассмотрим 
систему 
в 
установившемся состоянии. Она 
симметрична относительно прямой 
. Это означает, что мощности 
теплопередачи в симметричных 
стержнях одинаковы (рис.1). Из 
закона сохранения энергии для 
соединения 
следует, 
что 
мощность теплопередачи вдоль 
стержня 
отсутствует, поэтому 

.
Пусть 
1

. Выразим разность температур между точками 
и 
по 
направлениям 
и 
:


1
/
+
1
/
= 2
/
и 


2
/
+
2
/
= 2
2
/

Выходит, что 
2

.
Далее, из закона сохранения энергии для точки 
следует, что


12 
3

1
+
2
= 2

Выразим теперь разность температур между точками 
и 
по 
направлениям 
и 
:


4
/
и 
− 

3
/
+
2
/
= 3
/

Выходит, что 
4
= 3
. Это означает, что разность установившихся 
температур на концах стержня 
больше разности установившихся 
температур на концах стержня 
в 3 раза.
Выразим разность температур между точками 
и 
по направлениям 
и 
:


5
/
и 


4
/
+
4
/
= 6
/
. Отсюда заключаем, что 
5
= 6
.
Из закона сохранения энергии для 
точки 
следует, что
6

3
+

+
5
= 11

На рис. 2 приведено распределение 
мощностей 
теплопередачи 
в 
установившемся состоянии системы.
Выразим 
разность 
температур 
между нагревателем и холодильником по 
направлению 
Н
Х 
и 
разность 
температур между точками 
и 
по 
направлению 
:
н 

х

6
/
+
5
/
+
6
/
= 28
/
и 


/

Видим, что 
− 
= (
н
− 
х
)/28 = 3

.
Для нахождения установившейся температуры в точке 
рассмотрим 
направление 
Х:

х

3
/
+
6
/
= 13
/
, откуда 
Е

х
+13(
н

х
)/28 = 28
∘ 
.
Итак, соберём ответы на вопросы в условии:
1.

;
2. В 3 раза;
3.

= (
н 

х
)/28 = 3

C;
4.

х +13(
н −
х)/28 = 28

C. 
Критерии оценивания: 
Ответ на первый вопрос - 2 балла
Ответ на второй вопрос - 2 балла
Ответ на третий вопрос -2 балла
Ответ на четвёртый вопрос - 4 балла
 Задача 2 
Экспериментатор Костя провел серию измерений над серым ящиком, 
показанным на рисунке. Внутри ящика оказалось 4 светодиода. Костя 
поочередно замыкал разными способами на батарейку контакты, выходящие 
из серого ящика. Потом он решил еще попарно соединять провода. Итоги вы 
можете увидеть в таблице, где в третьем столбце показано количество 
включённых диодов. Помогите Косте восстановить схему подключения 
светодиодов внутри серого ящика. Диоды считайте идеальными.


13 
Решение.
Из результатов подключения (B-C, C-B) 
пары контактов следует, что при таком 
подключении 
диоды 
оказываются 
направленными все в одну сторону. Из 
результатов подключения пар контактов (A-B, B-
A), (B-D, D-B) и (A-C, C-A) делаем вывод, что 
между этими парами контактов контактами 
находится существует путь в один диод, причём остальные диоды либо 
блокируют друга, либо вообще не находятся на каком-либо пути между 
рассматриваемой парой контактов.
Из результатов подключения пары контактов (D-C, CD) следует, что 
между этой парой контактов находится 3 диода. На основании тих 
наблюдений делаем предположение, что схема устроена так, как показана 
на рисунке. Проверка этой гипотезы результатами измерений со 
сдвоенными контактами (правая таблица) даёт положительный результат. 
Таким образом, найденная схема является верным ответом. 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   20




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет