A 2009/2010. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai. I. kategória

Hasonló dokumentumok
A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai fizikából. I. kategória

A 2009/2010. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai. II. kategória

A 2011/2012. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. II.

A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

28. Nagy László Fizikaverseny Szalézi Szent Ferenc Gimnázium, Kazincbarcika február 28. március osztály

U = 24 V I = 4,8 A. Mind a két mellékágban az ellenállás külön-külön 6 Ω, ezért az áramerősség mindkét mellékágban egyenlő, azaz :...

A 2009/2010. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. II. kategória

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

PÉLDÁK ERŐTÖRVÉNYEKRE

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

38. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny II. forduló március óra A verseny hivatalos támogatói

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória. J 0,063 kg kg + m 3

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

37. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny II. forduló március óra A verseny hivatalos támogatói

Öveges korcsoport Jedlik Ányos Fizikaverseny 2. (regionális) forduló 8. o március 01.

Oktatási Hivatal FIZIKA. I. kategória. A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 1. forduló. Javítási-értékelési útmutató

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

Mérnöki alapok 2. előadás

36. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny II. forduló március óra A verseny hivatalos támogatói

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

Feladatlap X. osztály

A 2011/2012. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

Fizika minta feladatsor

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Szakmai fizika Gázos feladatok

ÖVEGES JÓZSEF ORSZÁGOS FIZIKAVERSENY II. fordulója feladatainak javítókulcsa április 5.

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

A 2006/2007. tanévi Országos középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és azok megoldásai f i z i k á b ó l. I.

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

3. Gyakorlat Áramlástani feladatok és megoldásuk

FIZIKA II. 2. ZÁRTHELYI DOLGOZAT A MŰSZAKI INFORMATIKA SZAK

Irányításelmélet és technika I.

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

FIZIKA FELMÉRŐ tanulmányaikat kezdőknek

Elektrosztatika Mekkora két egyenlő nagyságú töltés taszítja egymást 10 m távolságból 100 N nagyságú erővel? megoldás

Komplex természettudomány 3.

36. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny I. forduló feladatainak megoldása

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Bevezető fizika (VBK) zh1 tesztkérdések Mi az erő mértékegysége? NY) kg m 2 s 1 GY) Js LY) kg m 2 s 2 TY) kg m s 2

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

37. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny I. forduló február óra. A verseny hivatalos támogatói

A 2008/2009. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai és megoldásai fizikából. I.

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

Jedlik Ányos Fizikaverseny 3. (országos) forduló 8. o A feladatlap

3. fizika előadás-dinamika. A tömeg nem azonos a súllyal!!! A súlytalanság állapotában is van tömegünk!

Bevezető fizika (infó), 8. feladatsor Egyenáram, egyenáramú áramkörök 2.

Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny, I. forduló november 14.

Gépészmérnöki alapszak Mérnöki fizika ZH NÉV: október 18. Neptun kód:...

DÖNTŐ április évfolyam

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

Mechanika - Versenyfeladatok

Bor Pál Fizikaverseny, középdöntő 2016/2017. tanév, 8. osztály

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Mérnöki alapok 2. előadás

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából FIZIKA I.

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

MEGOLDÓKULCS AZ EMELT SZINTŰ FIZIKA HELYSZÍNI PRÓBAÉRETTSÉGI FELADATSORHOZ 11. ÉVFOLYAM

Newton törvények, erők

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Javítási útmutató Fizika felmérő 2015

FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Megoldás: A feltöltött R sugarú fémgömb felületén a térerősség és a potenciál pontosan akkora, mintha a teljes töltése a középpontjában lenne:

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie F Texty úloh v maďarskom jazyku

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

= 163, 63V. Felírható az R 2 ellenállásra, hogy: 163,63V. blokk sorosan van kapcsolva a baloldali R 1 -gyel, és tudjuk, hogy

Fizika 2. Feladatsor

A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

FIZIKA FELVÉTELI MINTA

FIZIKA Tananyag a tehetséges gyerekek oktatásához

a térerősség mindig az üreg falára merőleges, ezért a tér ott nem gömbszimmetrikus.

A klasszikus mechanika alapjai

TOL A MEGYEI SZILÁRD LEÓ FIZIKAVERSE Y Szekszárd, március óra 11. osztály

Egyenáram tesztek. 3. Melyik mértékegység meghatározása nem helyes? a) V = J/s b) F = C/V c) A = C/s d) = V/A

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Fizika 1i, 2018 őszi félév, 4. gyakorlat

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Rezgés tesztek. 8. Egy rugó által létrehozott harmonikus rezgés esetén melyik állítás nem igaz?

EGYSZERŰ GÉPEK. Azok az eszközök, amelyekkel kedvezőbbé lehet tenni az erőhatás nagyságát, irányát, támadáspontjának helyét.

Speciális mozgásfajták

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

Bolyai Farkas Országos Fizika Tantárgyverseny 2014 Bolyai Farkas Elméleti Líceum Marosvásárhely X. Osztály. Válaszoljatok a következő kérdésekre:

Feladatok GEFIT021B. 3 km

SZÁMÍTÁSI FELADATOK I.

Mechanika I-II. Példatár

A mechanikai alaptörvények ismerete

Folyadékok és gázok mechanikája

36. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny I. forduló február óra. A verseny hivatalos támogatói

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

Átírás:

A 9/. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi erseny első fordulójának feladatai és megoldásai I. kategória A dolgozatok elkészítéséhez minden segédeszköz használható. Megoldandó az első három feladat és a 4/A és 4/B sorszámú feladatok közül egy szabadon választott. Mindkettő megoldása esetén a 4/A és 4/B feladat közül a több pontot elérő megoldást vesszük figyelembe. Minden feladat teljes megoldása pontot ér.. Egyenletesen süllyedő liftben végzett kísérlet során egy α o -os, m hosszú, súrlódásos lejtő tetejéről kezdősebesség nélkül lecsúszó kisméretű test megtette a lejtő hosszának felét, amikor elszakadt a lift tartókötele, és a liftszekrény szabadon zuhanni kezdett. Mennyi idő alatt ért a test ezután a lejtő aljára? A lejtő és a test közötti súrlódás együtthatója µ,5. Számoljunk g m/s -tel! A test az egyenletesen süllyedő liftben úgy mozog a lejtőn, mint a talajhoz képest álló kényszerfelületen mozogna. Ezért az s félútig tartó mozgásának végsebessége Ekkor a tartókötél elszakad, a rendszer szabadon esik, vagyis súlytalanná válik. Megszűnik a kényszererő, vagyis abban a pillanatban megszűnik a súrlódási erő. A lejtő és a test egymáshoz képest nem gyorsulnak, a test a hátralevő utat noha a talajhoz viszonyítva parabolaív-pályán teszi meg a lejtő síkjával párhuzamosan mozog egyenes vonalú egyenletes sebességgel, akkorával, amit a gyorsuló mozgásszakaszon a lejtőhöz viszonyítva elért. Így a hátralevő időre érvényes: azaz t ( ) v as g sinα µ cos α s. s s vt, s s,5 m g sin cos sin,5cos s ( α µ α) s g ( sinα µ cosα) m ( ),353 s. 9/ OKT. forduló

. Egy, dm keresztmetszetű, függőleges hengerben lévő 7 o C hőmérsékletű hidrogén gázt 5 kg tömegű, könnyen mozgó dugattyú választ el a kpa nyomású külső levegőtől. Az ábra szerint a dugattyúhoz egy 5 N/cm direkciós erejű rugót erősítettek, amelynek megnyúlása, m. Mekkora a hengerben lévő hidrogén sűrűsége?a nehézségi gyorsulást vegyük gm/s -nek. Adatok: keresztmetszet A,dm -3 m, hőmérséklet t7 o C, vagyis T3K, hidrogén moltömege: Mg/mol -3 kg/mol, dugattyú tömege m5kg, külső nyomás p k 5 Pa, rugó direkciós erő D5N/m, rugó megnyúlása y,m. Az állapotegyenlet alapján p m M T, ahol m a gáz tömege és a gázállandó. Mivel a sűrűség ρm/, az állapotegyenlet átírható a ρ pm T alakba. A gáz nyomása a dugattyú egyensúlyából kapható. A dugattyúra felfele hat a rugó erővel, továbbá a külső levegő F Dy5N F k p k A 5-3 NN erővel, vagyis felfele összesen 5N erő hat. A dugattyúra lefelé ható nehézségi erő 5N, így a gáz nyomásából származó erő FN kell legyen. A gáz nyomása pf/a/( -3) Pa5 4 Pa. Ezzel ρ5 4-3 /(8,3 3) kg/m 3,4 kg/m 3. 3. M tömegű kocka vízszintes asztalon nyugszik. A kocka tetején egy kisebb, m tömegű kocka helyezkedik el, amihez egy vízszintes rugó csatlakozik. A rugó másik vége falhoz rögzített, és kezdetben nyújtatlan. ízszintes irányú F erővel nyomni kezdjük az alsó kockát a fal felé. Az erőt úgy növeljük, hogy a testek állandó sebességgel mozogjanak. Abban a pillanatban, amikor a felső kocka megcsúszik az alsón, mondjuk meg 9/ OKT. forduló

a) Mekkora a rugó összenyomódása? b) Mekkora az F erő? Adatok: alsó tömeg M 3 kg; felső tömeg m 5 kg; a rugó direkciós ereje D 35 N/m; a csúszási súrlódási együttható az asztal és a nagy kocka között µ,6; tapadási súrlódási együttható a két kocka között µ,9, nehézségi gyorsulás g m/s. A testekre ható erőket az ábra mutatja. S F r mg N N S Mg F Mivel a mozgás sebessége a húzás során állandó, a testre ható erők eredője nulla, így N S F S + S N Mg+ N S N F r mg. A csúszási ill. a tapadási súrlódási erő A rugóerő pedig S S µ N µ. N Fr Dx, ahol x a rugó összenyomódása. Oldjuk meg a fenti egyenleteket arra az esetre amikor a felső kocka éppen megcsúszik, azaz S µ N. 9/ 3 OKT. forduló

Így valamint ( ) N Mg + mg F µ N+µ N µ M + m g+µ mg (,6 45 +,9 5 ) N 45N, F Dxµ mg r, ahonnan a rugó összenyomódása µ mg,9 5 N x,45m. D 35 N / m Tehát az a) kérdésre a válasz,45m, a b) kérdésre pedig 45N. 4/A Egy 5 nf-os kondenzátor átütési feszültsége, egy nf-osé, egy 6 nf-osé pedig 3. a) Legfeljebb hány volt feszültséget kapcsolhatunk arra a kondenzátor-rendszerre, amelyet úgy készítettünk, hogy az első két kondenzátort egymással sorba kötöttük, majd ezekhez a harmadikat párhuzamosan kapcsoltuk. b) Hány joule energia halmozódik fel a rendszerben, ha azt a megengedett maximális feszültségre töltjük, és c) ennek az energiának hány százaléka van az első kondenzátoron? a) Mivel a sorba kötött kondenzátorokon külön-külön egyforma nagyságú töltések vannak, először azokat a töltéseket kell meghatározni, amelyeket az első két kondenzátor tárolna abban az esetben, ha az átütési feszültségre töltenénk fel őket. Ezek rendre: Q C max 5 nf µc Q C max nf µc. A sorba kötött rendszeren (annak mindkét elemén) csak a kisebbik töltés (Q µc) lehet, hogy egyik kondenzátor se üssön át. A sorba kötött rendszerre kapcsolható maximális feszültséget a rendszer eredő kapacitásának C CC 5 C + C 5+ 4nF 9/ 4 OKT. forduló

ismeretében könnyen kiszámíthatjuk: Q C 5. C 4 F 6 max 9 A párhuzamosan kötött kondenzátorok fegyverzetei ekvipotenciálisak, ezért a harmadik kondenzátor átütési feszültsége hiába 3, az egész rendszerre is legfeljebb 5 kapcsolható. b) A rendszerben tárolt energia kiszámításához már szükségünk van az egész rendszer eredő kapacitására, amely Ezzel a tárolt energia C * C + C 3 (4 + 6) nf nf. 5, mj c) A sorba kötött kondenzátorokon a feszültség a kapacitásokkal fordított arányban oszlik meg. Mivel a kapacitások aránya : 4, ezért a 5 feszültségből jut az első kondenzátorra, (amely természetesen pontosan ennek a kondenzátornak az átütési feszültsége). Így az abban tárolt energia 5 9, mj Ez az egész rendszer energiájának 3 %-a. 4/B Egy feszültségforrásra sorosan kapcsolunk egy ismeretlen ellenállást és egy feszültségmérő műszert, ami ekkor,5 -ot jelez. Amennyiben az ellenállással két, az előzővel megegyező műszert kapcsolunk sorosan, akkor mindkettőn,5 -ot olvashatunk. A feszültségforrás belső ellenállásától eltekinthetünk. a) Mekkora feszültséget olvasnánk le három, sorba kapcsolt műszer esetén? b) Mekkora a feszültségforrás üresjárási feszültsége? Adatok:,5,,5. Alkalmazzuk Ohm-törvényét a teljes áramkörre mindhárom esetben: I I + + + 9/ 5 OKT. forduló

Az első két egyenleteket rendezzük: I 3. 3 3 3 3 +, majd vegyük a hányadosukat: Jelöljük x-szel az + ( ) hányadost. Így az egyenletünk:. x x+ + x,5. a) Az első és harmadik egyenleteket rendezve: + 3, 3 3 majd a hányadosukat véve adódik, hogy + 3 x + 3 x + x+ x+ 3 3 3 3,7. b) Az értéke a negyedik egyenletből: + x,5 3,75. ( ) 9/ 6 OKT. forduló

Pontozási útmutató a 9/. évi fizika OKT első fordulójának feladatmegoldásaihoz I. kategória észletes, egységes pontozás nem adható meg a feladatok természetéből következően, ugyanis egyegy helyes megoldáshoz több különböző, egyenértékű helyes út vezethet. A feladat numerikus végeredményével megközelítően azonos eredményt kihozó megoldó erre a részfeladatra pontot kap, amennyiben elvileg helytelen úton jut el. Fizikailag értelmes gondolatmenet estén a kis numerikus hiba elkövetése ellenére (a részfeladat terjedelmétől függően) vonható le.. feladat Az egyenletesen mozgó liftben a test végsebességének meghatározása Annak felismerése, hogy a szabadon eső lift (koordinátarendszer) az ún. súlytalanság állapotát valósítja meg, amelyben megszűnik a lejtő kényszerereje Annak felismerése és felhasználása, hogy ettől kezdve a test és lejtő relatív mozgása egyenes vonalú, egyenletes az előbb meghatározott sebességgel A hátralevő mozgásidő helyes kiszámítása (Megjegyzés: ha valaki a teljes menetidőt számolja ki, azt is el kell fogadni.). feladat Az állapotegyenlet felírása A sűrűség felírása A mólszám felírása A gáz sűrűségének kifejezése p, M, és T segítségével A dugattyúra ható rugóerő kiszámítása A légnyomásból származó erő kiszámítása A dugattyúra ható nehézségi erő megadása A gáz nyomásából származó erő kiszámítása A gáz nyomásának kiszámítása A sűrűség értékének kiszámítása pont pont pont pont pont pont pont pont 3 pont 3. feladat Az erők eredője nulla Mozgásegyenletek A tapadási és csúszási súrlódás felírása Az F erő kiszámítása A rugó összenyomódás kiszámítása Megjegyzés: Ha hiányzik a tapadási súrlódási erő indoklása, a 4 pontból csak pont jár. pont 8 pont 4 pont 4 pont pont 9/ 7 OKT. forduló

4./A feladat a) A C és a C kapacitású kondenzátorokban tárolt töltés kiszámítása az átütési feszültség használatával 3 pont Annak felismerése, hogy a sorba kötött rendszerben csak a kisebbik töltés lehet A sorba kötött részlet eredő kapacitásának kiszámítása pont Az egész rendszerre kapcsolható maximális feszültség kiszámítása pont b) Az egész rendszer eredő kapacitásának kiszámítása pont Az egész rendszerben tárolt elektrosztatikus energia kiszámítása pont c) Az első kondenzátorra jutó feszültség kiszámítása pont Az abban tárolt energia kiszámítása pont A kérdezett százalékos arány kiszámítása pont 4./B feladat Ohm törvényének felírása a teljes áramkörre mindhárom esetben Az áramerősségek kiküszöbölése, kifejezése a teljes áramkörre vonatkozó Ohm törvény segítségével Az hányados kifejezése az egyenletrendszerből, illetve kiszámolása 3 pont 3 pont 4 pont a) Az 3 feszültség kifejezése az egyenletrendszerből, illetve kiszámolása 3+ pont b) Az feszültség kifejezése az egyenletrendszerből, illetve kiszámolása 3+ pont 9/ 8 OKT. forduló