Критерии оценивания

Всероссийская олимпиада школьников 2020-2021 учебный год

Школьный этап. Физика, 10 класс, критерии оценивания

Время выполнения 120 мин. Максимальное кол-во баллов – 50

Разработчик Баранова Ирина Антоновна, старший преподаватель кафедры общей физики ИИФиРЭ СФУ

Задание 1. Мяч брошен под углом к горизонту α=60⁰ со скоростью

= 20 м/с. В момент бросания от него на расстоянии L=11 м находилась тяжелая доска, двигающаяся со скоростью u=1 м/с к мячу. Определите координату х мяча в момент падения на землю. (10 баллов)

Решение.

1) Определим время t до столкновения мяча и доски:

(1)

2) В системе отсчета, связанной с доской, скорость мяча вдоль оси х будет . Скорость, с которой мяч подлетает к неподвижной стенке, равна скорости после отталкивания.

Затем вернемся в систему отсчета, связанную с землей. В этой системе отсчета проекция скорости мяча на ось х после отталкивания от стенки будет равна:

(2)

3) Так как время подъема, равно времени спуска, координата х в момент падения на землю будет равна:

(3)

Критерии оценивания

1. Записана формула (1) для определения времени - 2 балла.

2. Учтено, что при взаимодействии со стенкой скорость мяча вдоль оси х меняется на . Если есть вывод то – 3 балла, нет объяснения – 1 балл.

3. Получено выражение (2) – 2 балла

4. Получено выражение (3) – 2 балла.

5. Получен численный ответ 1 балл.

Итого: 10 баллов

Задание 2. Любознательная девочка Настя из «Школы космонавтики» катаясь на коньках, увидела, что если она встанет лицом к ветру, то она начинает равномерно двигаться. Определите скорость ветра, если ветер дует параллельно поверхности льда, масса девочки m=60 кг, коэффициент трения полозьев металла о поверхность льда µ=0,015, площадь поверхности Насти в одежде М 1,8 м², плотность воздуха ρ=1,3 кг/м³. (10 баллов)

Решение

Импульс, полученный человеком от одной молекулы воздуха, равен

(1)

1) Число молекул, достигающих стенку за единицу времени, равно:

(2)

2) Сила давления, с которой давит ветер на девочку:

(3)

3) Площадь поверхности девочки, на которую давит ветер, может быть оценена от 1/3S₀ до 1/2S₀.

4) В момент начала движения по оси х на девочку действует сила трения и сила давления ветра. Они равны по величине и противоположно направлены:

(4)

(5)

5) Скорость ветра равна:

(6)

6) Значения скорости м/с

Критерии оценивания

1) Записан импульс, получаемый стенкой – 2 балла

2) Выведена формула для расчета силы давления воздуха - 2 балла

3) На основании второго закона Ньютона записана система уравнений (4) -2 балла

4) Выведена формула для расчета скорости ветра – 2 балла

5) Сделана достоверная оценка площади поверхности, на которую давит ветер – 1 балл

6) Получен численный результат – 1 балл

Итого: 10 баллов

Задание 3. Поезд двигается с постоянной скоростью v= 1 м/с. Сверху в вагон насыпается песок со скоростью =3 т/с. Определите какую работу совершает поезд при загрузке вагона песком. Длина вагона 23,6 м.

Решение

Масса поезда при загрузке песком меняется со временем:

(1)

Работа равна изменению кинетической энергии:

(2)

Так как скорость движения вагона постоянная, то время движения:

. (3)

С учетом (3) получаем работу равную:

=35400 Дж (4)

Критерии оценки:

1) Записано изменение массы со временем – 2 балла;

2) Определено время загрузки вагона– 2 балла;

3) Записана теорема об изменении кинетической энергии – 2 балла;

4) Выведена формула для расчета работы – 2 балла;

5) Получен результат – 2 балла.

Нет размерности - отнять 1 балл

Задание 4. В помещении с температурой 0⁰С на длинной невесомой перекладине уравновешены лёд и груз массой m=1 кг. Какую мощность подводили ко льду, если пришлось передвигать груз со скоростью для уравновешивания с грузом. Удельная теплота плавления льда расстояние, на котором расположен лед от точки опоры равно 1 м. (10 баллов)

Запишем правила моментов сил для случая, когда грузы уравновешены и когда часть льда расплавилась:

(1)

(2)

Вычтем из уравнения (1) уравнение (2):

(3)

Количество энергии необходимое для плавления льда массой равно:

(4)

С учетом (3) и (4) получаем:

(5)

(6)

Критерии оценивания

1) Записаны правила моментов -2 балла за уравнения (1) и (2);

2) записан тепловой баланс для плавления льда – 2 балла;

3) получено уравнение (5) – 2 балла;

4) Выведена формула для расчета мощности – 2 балла;

5) получен численный результат – 2 балла.

6) Нет единиц измерения – отнять 1 балл.

Итого: 10 баллов

Задание 5. На рисунке представлена схема. В цепи включены два идеальных диода D₁ и D₂, для которых можно считать сопротивление равным нулю при включении в прямом направлении и бесконечности – в обратном. Во сколько раз меняется потребляемая мощность схемой при изменении полярности подключения источника тока, если все сопротивления равны

? (10 баллов)

Решение

Рис. 5.1 Рис.5.2

На рисунке 5.1 представлена схема при протекании тока от А к В. В этом случае ток через диод D₁ не бежит, так как его сопротивление стремится к бесконечности, в этом месте происходит разрыв схемы.

На рис. 5.2 представлена схема при протекании тока от В к А. В этом случае через диоды D₁ и D₂ происходит короткое замыкание, так сопротивление диодов равно нулю, ток через R1 не бежит.

В первом случае сопротивление цепи:

(1)