XV. Tornyai Sándor Országos Fizikai Feladatmegoldó Verseny a református középiskolák számára Hódmezővásárhely, április

Átírás

1 A vesenydolgozatok megíásáa 3 óa áll a diákok endelkezésée, minden tágyi segédeszköz tesztek teljes és hibátlan megoldása 20 pontot é, a tesztfeladat esetén a választást meg kell indokolni db játék pingvint felfüggesztettek a mennyezete. Mindegyik úd vízszintes, tömegük elhanyagolható. A függesztő fonál minden esetben háomszo olyan messze van a úd jobb végétől, mint a baltól. Az 1- es pingvin tömege 4,8 kg, mekkoa a 2-es, 3-as és a 4-es pingvin tömege? 9. osztály 2. Egy autó indulásko egyenletesen gyosulva 4 s alatt éi el a 10 m/s sebességet. Ezután egyenletesen halad. Összesen mennyivel csúszik háta a akfelületen lévő láda, ha a láda és a akfelület között a súlódási tényező 0,2? 3. Egy nyugvó kiskocsit 200 m-e kell elmozdítani. Egy gyeek ezt úgy oldotta meg, hogy 100 m-en át állandó eővel tolta a kocsit, majd felugott á, a kocsihoz képest 1 m/s sebességgel. Így a kocsi pontosan 200 m-e állt meg az indulás helyétől. Mekkoa eővel tolta a gyeek a kocsit, ha a kocsi tömege 100 kg, a saját tömege 50 kg, és a súlódási tényező végig 0,01 volt? Tesztfeladat 9.osztály: Autóbaleset esetén minél övidebb idő alatt lassul le egy személy annál valószínűbb, hogy megséül. A nagy negatív gyosulás (hitelen lassulás) veszélyes, még akko is, ha csak övid ideig tat. A légzsákokat éppen aa tevezték, hogy csökkentsék a hitelen lassulás métékét. A légzsák felfúvódása előtt a sofő továbba is állandó sebességgel halad előe. Amint a légzsák felfúvódik, a sofő fokozatosan lassulni kezd ahelyett, hogy a kománynak vágódna, vagy a szélvédőnek csapódna. Ütközési kíséletekben háom különböző légzsák modellt teszteltek egyfoma babákkal. A kíséletek soán az autó 20 m/s sebességgel ütközött téglafalnak. A tesztbabák sebességét a ájuk szeelt ézékelőkkel méték az idő függvényében. A méések soán az alábbi sebesség-idő diagamokat kapták. Az ütközés a t = 0 időpillanatban tötént.

2 1. kédés: Az a legjobb légzsák, amelye a baba lassulásának abszolút étéke a lehető legkisebb. Melyik a legjobb a háom légzsák közül? A. 1. légzsák B. 2. légzsák C. 3. légzsák D. A megadott infomációk alapján nem dönthető el. 2. kédés: A 2. légzsák esetén az alábbi gafikonok közül melyik mutatja helyesen a baba helyét az idő függvényében? A t = 0 s időpillanatban a baba az x = 0 m helyen van.

3 A vesenydolgozatok megíásáa 3 óa áll a diákok endelkezésée, minden tágyi segédeszköz tesztek teljes és hibátlan megoldása 20 pontot é, a tesztfeladat esetén a választást meg kell indokolni. 10. osztály 5. Egy 10 cm oldalú kockában lévő hélium gáz 0 C-os és a nyomása 1,0 atm. Számítsuk ki egy hélium atom gavitációs potenciális enegiaváltozását, ha az a doboz tetejéből az aljáa keül! Számítsuk ki az hélium atom átlagos kinetikai enegiáját! Mekkoa a két enegia aánya? 6. Az m 3 téfogatú oxigénpalackot 1, Pa nyomása töltik fel 15 C hőmésékleten. Mennyi a palackba töltött oxigén tömege? Egy állandó hőmésékletű laboatóiumban 2,5 kg oxigént használnak fel naponta. Hogyan változik a palackban lévő gáz nyomása napól napa? (A laboban 20 C a hőméséklet, 10 5 Pa a nyomás.) Hány napa elegendő a palack oxigéntatalma? 7. Hőszigetelt falú tatályban 3 lite, illetve 4 lite nomálállapotú levegő van bezáva. A válaszfal is hőszigetelő és súlódásmentesen mozog. A 3 litees ész hőmésékletét a beépített melegítővel 30 C-kal felmelegítjük. A jobb oldali gázt pedig addig melegítjük, amíg a hőméséklete 20 C nem lesz. Hatáozzuk meg az állapotjelzők étékét a endsze végállapotában! Tesztfeladat 10. osztály: Az ábán látható henge alakú edényben a nehéz fém dugattyú nitogéngázt zá el a külső levegőtől. A dugattyú a henge mentén szabadon mozoghat, elhanyagolható súlódással. Kiindulási helyzetben a dugattyú 0,20 m magasságban áll a henge aljához képest, és a gáz szobahőmésékletű (300 K). Ezután melegíteni kezdjük a henge alját, pl. öngyújtóval. A melegítést addig folytatjuk, amíg a dugattyú lassú emelkedéssel a henge aljától számított 0,30 m-es magasságba nem é, ekko a melegítést abbahagyjuk. 1. kédés. A külső légnyomás 1 atm. Közvetlenül a láng begyújtása előtt a bezát nitogén gáz nyomása A. nagyobb mint 1 atm B. éppen 1 atm C. kisebb mint 1 atm D. Ennyi adat ismeetében nem tudjuk eldönteni. 2. kédés. Amiko a dugattyú 0,30 m magasságban van a nitogén hőméséklete megközelítőleg: A. 200 K B. 300 K C. 450 K D. 900 K

4 3. kédés. Jelölje W a nitogén gáz által a dugattyún végzett munkát, mialatt az 0,20 m-ől 0,30 m-es magasságba emelkedik. Ezalatt az idő alatt a nitogén által felvett hő: A. Megegyezik W-vel, az enegiamegmaadás miatt. B. Megegyezik W-vel, met dugattyúk esetén definíció szeint mindig ez az eset. C. Nagyobb mint W, met a nitogén entópiája megnő a folyamat soán. D. Nagyobb mint W, met a nitogén belső enegiája megnő a folyamat soán. 4. kédés. Az alábbi ábák közül melyik mutatja helyesen a nyomás és a téfogat közötti kapcsolatot, mialatt a dugattyú 0,20 m magasságból 0,30 m magasságba emelkedik?

5 A vesenydolgozatok megíásáa 3 óa áll a diákok endelkezésée, minden tágyi segédeszköz tesztek teljes és hibátlan megoldása 20 pontot é, a tesztfeladat esetén a választást meg kell indokolni. 11. osztály 9. Egy üzem olyan szélvédő jégmentesítőt aka piaca dobni, amely 6 V-os akkumulátoól működik, és pecenként legalább 5 g jeget olvaszt meg. Mekkoa legyen a jégmentesítő ellenállása? Mekkoa áamot vesz fel? 10. Egy műszeel 111 Ω-os ellenállást páhuzamosan kapcsolva olyan áamméő műszet kapunk, melynek végkitéése 1 ma. Ha 250 Ω-os ellenállást kapcsolunk vele páhuzamosan a kapott műsze végkitéése 0,5 ma. Mekkoa áam folyik a műszeen, és mekkoa a ajta eső feszültség, ha végkitéésben van? Mekkoa a belső ellenállása? 11. Egy félköív mentén egyenlő ívhosszaka a ajzon látható módon négy azonos Q = 10 6 C töltésű kicsi testet ögzítettek. Mekkoa az elektomos téeősség és a potenciál a kö középpontjában? Egy q = C töltésű és 5 g tömegű gömböt teszünk a kö középpontjába, majd elengedjük, szabadon mozogni hagyunk. Mekkoa lehet a gömb sebessége? A kö sugaa 50 cm. Tesztfeladat 11. osztály: Két ellentétes előjelű, azonos nagyságú, egymáshoz közeli töltés egy speciális töltéseloszlást alkot, ezt nevezzük dipólusnak. A dipólus által keltett elektomos mező nagysága a dipólustól nagy távolságban ( >> d, ahol d a dipólust alkotó két ellentétes ponttöltés távolsága): 2 k p cosθ E =, 3 ahol a pontszeűnek tekintett dipólustól mét távolság, k = N m 2 /C 2, p a dipólusmomentum vekto nagysága, amely a dipólus eősségét és tébeli helyzetét jellemzi. θ jelöli a dipólusmomentum vekto és a kédéses pontba mutató vekto közti szöget. Egy diák azt a feladatot kapja, hogy egy ismeetlen töltéseloszlásól méések segítségével állapítsa meg, hogy lehet-e dipólus. (Az ismeetlen töltéseloszlás néhány mm hosszú.) Egy ézékeny műsze segítségével a diák megméi a téeősség nagyságát egy adott θ iányban a távolság függvényében. Az alábbi táblázat mutatja a kapott méési eedményeket: Méés Távolság (m) Téeősség (N/C) 1. 0,01 3, ,02 9, ,03 4, kédés Feltéve, hogy a méési adatok nem hibásak, milyen következtetése juthat a diák az ismeetlen töltéssel endelkező objektumól? p +

6 I. Lehet, hogy dipólus. II. Lehet, hogy (jó közelítéssel) pontöltés. A. Csak I. igaz. B. Csak II. igaz. C. Mindkettő igaz. D. Egyik sem igaz. 2. kédés. Az eddigi adatok alapján ki tudjuk-e számítani egy q = 2, C töltésű, a 2. méés helyén lévő ponttöltése ható eőt? 2 q A. Igen, met adódik Coulomb-tövényből ( F k ) = 0,02 m-t behelyettesítve. 2 B. Igen, met tudjuk a téeősséget a kédéses pontban. C. Nem, met a Coulomb-tövény nem évényes, és a dipólusmomentum nagyságát sem ismejük. Qq D. Nem, met jóllehet a Coulomb-tövény évényes ( F k ), de nem ismejük a 2 mezőt keltő Q töltés nagyságát. 3. kédés. Az alábbi gafikonok közül melyik íja le helyesen a diák által mét elektomos téeősség távolságfüggését? 4. kédés. Képzeljünk el egy dipólus keltette elektomos mezőt. Ha a dipólmomentumot és a dipólustól vett távolságot is megkétszeezzük, miközben a θ szög változatlan maad, akko hányszoosáa csökken az elektomos téeősség? A. 2 B. 4 C. 8 D. 16

7 A vesenydolgozatok megíásáa 3 óa áll a diákok endelkezésée, minden tágyi segédeszköz tesztek teljes és hibátlan megoldása 20 pontot é, a tesztfeladat esetén a választást meg kell indokolni. 12 osztály 13. Az m 3 téfogatú oxigénpalackot 1, Pa nyomása töltik fel 15 C hőmésékleten. Mennyi a palackba töltött oxigén tömege? Egy állandó hőmésékletű laboatóiumban 2,5 kg oxigént használnak fel naponta. Hogyan változik a palackban lévő gáz nyomása napól napa? (A laboban 20 C a hőméséklet, 10 5 Pa a nyomás.) Hány napa elegendő a palack oxigéntatalma? 14. Egy autó indulásko egyenletesen gyosulva 4 s alatt éi el a 10 m/s sebességet. Ezután egyenletesen halad. Összesen mennyivel csúszik háta a akfelületen lévő láda, ha a láda és a akfelület között a súlódási tényező 0,2? Legalább mekkoa tapadási súlódási együttható esetén maad a láda mozdulatlan? 15. Egy vízszintes helyzetű, nagyon pontosan sík üveglemez felső felületét egyenletesen vékony olajfilm vonja be. Amiko meőlegesen megvilágítjuk fehé fénnyel, akko a visszavet fényben a 690 nm és a 460 nm hullámhosszú összetevő intenzívebb a többi hullámhosszúnál. Milyen vastag az olajfilm? Az üveg töésmutatója 1,6, az olajé 1,45. Tesztfeladat 12. osztály: 1. kédés Egy ásatáson állati csontokat találtak, melyeknek életkoát C14 módsze segítségével szeetnék meghatáozni. A kiásott csont 1 gammjának 14 6 C aktivitását 0,1 Bq-nek találták. A adioaktív izotóp felezési ideje 5730 év. Az alábbiak közül melyik állhat legközelebb a csontok valódi életkoához? 2. A 14 6 C izotóp gyakoisága a Földön: minden 8, daab 12 6 C atoma egy 14 6 C atom jut. A. Kevesebb mint 2000 éves. B és 3000 év között. C és 4000 év között. D és 5000 év között. E. Több mint 5000 éves. 2. kédés Melyik mintának van nagyobb aktivitása? Az 1. mintában atommag van, és a felezési ideje 1 nap, a 2. mintában az atommagok száma és a felezési ideje 100 nap. A. Az 1. mintának, bá kevesebb benne a mag, és a felezési ideje is kisebb. B. A 2. mintának, met több benne az atommag. C. A 2. mintának, met nagyobb a felezési ideje. D. Az aktivitás egyenlő a két mintában.