Школьные олимпиады СПбГУ 2022. Физика

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ







ШКОЛЬНЫЕ ОЛИМПИАДЫ СПбГУ 2022

Физика

Учебно-методическое пособие








ИЗДАТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

УДК 53
ББК 22.3
     Ш673




Коллектив авторов: С.С.Власенко,Е.А.Денисов, Е. А. Злобина, Е. М. Кузьминский, И. С. Комарова, С. А. Васильков, Е. Ю. Тупикина, В. А. Андреева, А. В. Сясько, В. А. Глухов, С. И. Елисеев





      Школьные олимпиады СПбГУ 2022. Физика: учеб.-метод.
Ш673 пособие / под ред. С. И. Елисеева. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2022. — 104 с.
      18ВК 978-5-288-06307-7


          В пособии представлены примеры заданий отборочного и заключительного этапов Олимпиады школьников Санкт-Петербургского государственного университета по физике для учащихся 8-11-х классов за 2021/2022 учебный год. Все задачи сопровождаются подробными решениями. Приведённые в сборнике задачи могут использоваться в качестве домашних заданий в школах с углубленным изучением физики.
          Издание предназначено для подготовки к участию в Олимпиадах школьников СПбГУ.

УДК 53
ББК 22.3
















18ВК 978-5-288-06307-7

© Санкт-Петербургский
государственный университет, 2022

                СОДЕРЖАНИЕ





История олимпиады.................................5
Предисловие.......................................7
Порядок проведения и структура заданий............8
Задачи отборочного этапа.........................10
Задачи заключительного этапа.....................23
Ответы и решения.................................38
   Задачи отборочного тура.......................38
   Задачи заключительного тура...................54
Список рекомендованной литературы...............102

                ИСТОРИЯ ОЛИМПИАДЫ





Олимпиада школьников по физике проводится в Санкт-Петербургском государственном университете с 1985 года. Инициатором проведения олимпиады и её главным организатором был профессор теоретической физики А. Г. Изергин. С тех пор олимпиада претерпела значительные изменения, однако главные принципы, основанные на богатейшей традиции проведения исследований и преподавания физики на физическом факультете СПбГУ, остались неизменны.
   Олимпиада школьников по физике проводится для учащихся 8-11-х классов. Участникам предлагается к решению ряд задач по темам, соответствующим школьной программе, однако требующих комплексного анализа, творческого подхода и смекалки. Основной задачей олимпиады является поиск и поддержка учащихся, которые интересуются физикой и хотят её изучать на более глубоком уровне.
   Олимпиада школьников по физике СПбГУ входит в утвержденный Министерством науки и высшего образования Российской Федерации «Перечень олимпиад школьников и их уровней». По охвату аудитории, сложности заданий и организации проверки результатов в 2021/2022 учебном году Олимпиаде был присвоен II уровень. На основании пункта 42 Порядка приёма на обучение по образовательным программам высшего образования — программам бакалавриата, программам специалитета, программам магистратуры, утверждённым Приказом Минобрнауки от 14.10.2015 № 1147, особые права (приём без вступительных испытаний; получение 100 баллов по вступительному испытанию) предоставляются победителям и призёрам олимпиад школьников при наличии у них результатов ЕГЭ не ниже 75 баллов.

5

   Таким образом, в 2022 году при поступлении на нижеперечисленные направления подготовки в СПбГУ победителям и призёрам Олимпиады СПбГУ по физике предоставляется особое право поступления без вступительных испытаний при наличии у них не ниже 76 баллов по результатам ЕГЭ по физике:
   •  01.05.01 Фундаментальные математика и механика
   •  03.03.01 Прикладная математика и физика
   •  03.03.02 Физика
   •  03.03.03 Радиофизика
   •  03.05.01 Астрономия
   •  05.03.01 Геология
   •  21.03.01Нефтегазовоедело
   Подробную информацию об олимпиаде и сроках её проведения можно найти на сайте: йПр://о1утр1а6а.8рЪи.ги/

                ПРЕДИСЛОВИЕ





Физика занимает обособленное место среди дисциплин, изучаемых в школе. Занятия физикой развивают абстрактное мышление, математические навыки, а также творческие способности и воображение. Изучая физику, легко научиться анализу проблем, отделяя принципиально важные аспекты от несущественных. Основная задача при изучении курса физики состоит в том, чтобы не просто запомнить и выучить фактический материал, но осмыслить его и научиться применять знания для решения сначала простых, а затем и более сложных задач. Именно решение задач создаёт представление о характерных особенностях законов физики и границах их применения.
   В предлагаемом сборнике представлены условия и подробные решения задач, предлагавшихся на отборочном и заключительном этапах Олимпиады школьников по физике за 2021/2022 учебный год. Все задачи сопровождаются подробными решениями и комментариями. Несмотря на то что данный сборник предназначен главным образом для школьников, углублённо изучающих физику, он может быть полезен и для всех учащихся, проявляющих интерес к естественным наукам.

7

                ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ И СТРУКТУРА ЗАДАНИЙ




В 2021/2022 учебном году участникам заочного (отборочного) этапа предлагались задания для четырёх параллелей: 8-й, 9-й, 10-й и 11-й классы. Варианты отборочного эиапа Олимпиады состояли из восьми заданий и имели одинаковую структуру для всех классов. Часть заданий была общей для 8-9-х, 9-10-х и 10-11-х классов (пронумерованы двумя числами перед порядковым номером задачи), а часть — уникальной (пронумерованы одним числом).
   На отборочном этапе участникам предлагалось к решению 8 задач, проверялась правильность полученного числового ответа. Максимально возможная оценка работы отборочного этапа — 100 баллов. На выполнение заданий отборочного этапа отводился 1 час 30 минут. Победители и призёры приглашались к участию в заключительном этапе.
   В 2021/2022 учебном году заключительный этап Олимпиады проходил удалённо с использованием системы прокторин-га в четырёх параллелях: 8-й, 9-й, 10-й и 11-й классы. Полный балл выставлялся за полностью обоснованное решение, имеющее правильный окончательный ответ. Однако достаточно высокий балл можно было получить и за не полностью решённую задачу, поскольку оценивался каждый правильный шаг в решении. Максимально возможная оценка работы заключительного этапа — 100 баллов. Продолжительность заключительного тура составляла 3 часа 50 минут.
   Победителями и призёрами заключительного этапа Олимпиады СПбГУ по физике признавались участники, набравшие баллы, указанные ниже:


8

  Класс    Победитель, балл Призёр, балл
8-й класс        >80           55-79    
9-й класс        >80           55-79    
10-й класс       >70           55-69    
11-й класс       >67           55-66    

9

                ЗАДАЧИ ОТБОРОЧНОГО ЭТАПА





8.1. Вариант 1: Во время тренировки в бассейне спортсмен проплывает первые 300 м со скоростью 80 м в мин, затем отдыхает 3 мин и проплывает ещё 700 м, двигаясь в постоянном темпе и тратя по 2 мин на каждые 100 м. Какую среднюю скорость покажет фитнесс-браслет спортсмена в конце тренировки, если во время отдыха на паузу его не ставили?
8.1. Вариант 2: Спортсмен тренируется в парке и первые 20 мин бежит со скоростью 12 км/ч, затем делает короткую разминку в течение 10 мин и бежит ещё 4 км, двигаясь в постоянном темпе и тратя по 4,5 минуты на километр. Какую среднюю скорость покажет фитнесс-браслет спортсмена в конце тренировки, если во время разминки на паузу его не ставили?
8.2. Вариант 1: На заводе изготавливают жидкий химикат плотностью 1250 кг/м³ путём смешения двух растворов плотностями 1050 кг/м³ и 1350 кг/м³. Из-за изменения физико-химических свойств объём конечного продукта составляет 95 % от суммарного объёма исходных растворов. Определите, какую массу первого раствора необходимо взять, чтобы получить 1 т конечного продукта?
8.2. Вариант 2: На плавильном заводе изготавливают сплав из железа, алюминия и хрома, имеющий плотность 7112 кг/м³. Рабочие отправили в плавильню 700 т железа и 40 т алюминия. Определите, сколько тонн хрома нужно отправить рабочим в плавильню, чтобы получить сплав необходимой плотности. Плотность железа 7800 кг/м³, плотность алюминия 2700 кг/м³, плотность хрома 7200 кг/м³. Объём сплава равен сумме объёмов чистых металлов, входящих в его состав.
8.3. Вариант 1: Два тела одновременно стартовали из одной точки и движутся в одном направлении. График зависимости пройденного пути от времени для первого тела изображён на рисунке красной линией, а для второго тела — синей. Цена деления по горизонтальной оси составляет 1 мин, по вертикальной — 1м.

10