Разбор материалов: задания, ответы, решения к олимпиаде «Бельчонок» по Физике 8 класс отборочного тура, проходящую с 01 октября 2026 г. по 12 января 2027 г.
Отборочный тур «Бельчонок» по Физике 8 класс
Задание 1. Автомеханик Артур измеряет плотность электролита (водного раствора серной кислоты) в автомобильном аккумуляторе с помощью специального прибора — ареометра. Ареометр имеет общую массу m₀ = 45 г. Прибор представлен на рисунке с указанием его некоторых параметров. Ареометр погрузили в жидкость так, как указано на рисунке. Однако на верхнем конце трубки ареометра оказалась микротрещина. За время длительного хранения внутри прибора скопился конденсат — чистая вода массой Δm = 0,9 г, которая перетекла на самое дно прибора, не смешиваясь с электролитом снаружи. Когда этим же ареометром снова измерили плотность того же самого электролита при той же температуре t = 20°C, глубина погружения трубки изменилась. Отметьте верные утверждения, если истинная плотность раствора равна ρ₀ = 1,26 г/см³.
Поврежденный ареометр будет показывать на деления, соответствующие большей плотности (будет завышать показания 1,285 г/см³)
Поврежденный ареометр погружается глубже, чем целый на 14,3 мм
Поврежденный ареометр будет показывать на деления, соответствующие меньшей плотности (будет занижать показания 1,235 г/см³)
Поврежденный ареометр погружается глубже, чем целый на 7,15 мм
Изменение глубины погружения трубки после попадания конденсата не зависит от объема нижнего резервуара (33%)
Изменение глубины погружения трубки после попадания конденсата зависит от объема нижнего резервуара
→Узнать ответ
Задание 2. Для охлаждения видеокарты мощного ИИ-сервера используется испарительная камера. Внутри герметичного медного корпуса находится фиксированное количество теплоносителя (воды). При пиковой нагрузке видеокарта выделяет тепло, из-за чего вода внутри камеры закипает при температуре t₁ = 100 °С и частично превращается в пар. В ходе эксперимента систему сначала охладили до начальной температуры t₀ = 20 °С (вся вода внутри сконденсировалась в жидкость). Затем включили видеокарту. За время её работы система получила количество теплоты Q = 144,6 кДж. В результате вся испарительная камера нагрелась до температуры t₁ = 100 °С, а некоторая масса воды испарилась. Известно, что масса медного корпуса камеры равна mм = 200 г. Если бы в камеру залили в два раза большую массу воды, то для достижения точно такого же конечного состояния (нагрев до 100 °С и испарение той же самой массы пара) потребовалось бы уже Qнов = 178,2 кДж теплоты. Определите массу (в граммах) жидкости, которая осталась в камере при работе видеокарты. Удельная теплоемкость меди: cм = 400 Дж/(кг·°С). Удельная теплоемкость воды: cв = 4200 Дж/(кг·°С). Удельная теплота испарения воды: L = 2,3·10⁶ Дж/кг.
→Узнать ответ
Задание 3. На испытательном полигоне тестируют 4 прототипа автономных платформ: Дрон-А, Дрон-Б, Дрон-В и Дрон-Г. Все они проходят прямолинейную дистанцию длиной с одинаковой постоянной скоростью. Бортовые компьютеры непрерывно фиксировали суммарное количество теплоты Q (в кДж), выделившееся (или поглощённое) рабочими узлами платформ с момента старта в зависимости от пройденного пути S (в км). Диспетчер получил совмещённый график с 4 кривыми: I, II, III и IV. Все они выходят из начала координат и монотонно возрастают (графики представлены на рисунке).
Установите соответствие между моделями дронов и профилями на графике на основе логов:
Дрон-А (Сухое трение с износом): Из-за постепенного вымывания смазки из редуктора сила трения линейно возрастает по мере движения по закону. Вся работа против сил трения превращается в тепло Q.
Дрон-Б (Аэродинамический разгон): Дрон движется внутри трубы. Локальная скорость встречного воздушного потока увеличивается бортовым компьютером прямо пропорционально пути. Сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату этой скорости. Выделяющееся тепло эквивалентно работе против этой силы.
Дрон-В (Калориметрическое охлаждение смешиванием): Для охлаждения элементов в бак, содержащий некоторый объём горячей жидкости, насос непрерывно и равномерно дозирует холодную воду. Согласно уравнению теплового баланса, по мере выравнивания температур горячей и подмешиваемой холодной воды скорость теплообмена замедляется.
Дрон-Г (Фазовый переход охлаждения): Для защиты процессора используется контейнер со льдом. Лед тает, при этом образующаяся вода мгновенно испаряется в вакуумный буфер, где образовавшийся пар продолжает нагреваться.
А
Б
В
Г
→Узнать ответ
Задание 4. В резервуаре длиной L = 12 метров одновременно с двух противоположных торцов начинают течь навстречу друг другу два потока воды: Поток А (слева, х = 0) и Поток Б (справа, х = 12). Поток А (горячий): имеет постоянную температуру Tₐ = 80 °C. Он движется вправо с постоянной скоростью vₐ = 0,3 м/с. Поток Б (холодный): имеет постоянную температуру Tб = 10 °С. Его скорость движения vб неизвестна. Когда потоки встречаются в некоторой точке резервуара, они мгновенно и полностью перемешиваются, образуя единый фронт смеси, который продолжает движение до правого конца резервуара. Лабораторный прибор записал график изменения координаты фронта смеси х (в метрах) и график установившейся температуры смеси Tсм (в °С) в зависимости от времени t (в секундах). Из-за сбоя оси времени и температуры на обоих графиках стерлись, однако формы линий полностью сохранились. Вертикальные линии находятся на одинаковых промежутках. Экспериментаторы забыли, в каком соотношении объемов и масс смешивались потоки в точке встречи. Известно, лишь, что средняя путевая скорость горячего Потока A за всё время процесса (от старта до момента, когда фронт достиг правого торца x = 12) оказалась равной vср = 0,25 м/с. Младший научный сотрудник утверждает, что холодный Поток Б до встречи двигался медленнее горячего. Старший инженер уверен, что холодный поток изначально двигался быстрее.
Отметьте верные утверждения.
Время встречи потоков через 20 с от начала
Оба сотрудника не правы
Температура смеси в резервуаре в самый первый мгновенный момент их соединения 35 °C
Старший инженер прав
Температура смеси в резервуаре в самый первый мгновенный момент их соединения 45 °C
Младший научный сотрудник прав
Средняя скорость движения фронта после встречи 0,3 м/с
Средняя скорость движения фронта после встречи 0,2 м/с
→Узнать ответ
Задание 5. Инженеры сконструировали высокоточный прибор для измерения малых сил, показанный на картинке. Прибор состоит из вертикального цилиндрического сосуда площадью сечения S = 50 см², заполненного водой. На поверхности воды плавает легкий тонкий поршень, в центре которого сделано маленькое круглое отверстие площадью s = 0,5 см². Из этого отверстия вертикально вверх бьет фонтан (воду снизу постоянно закачивает скрытый насос, поддерживая постоянную скорость (v) струи на выходе из отверстия). Над поршнем закреплен оптический лазерный датчик. Он измеряет максимальную высоту Н подъема струи над уровнем поршня. В отсутствие внешних нагрузок лазер зафиксировал высоту H₀ = 40 см. Когда на поршень аккуратно положили исследуемый груз массой М, поршень немного равномерно опустился, давление под ним возросло, и скорость струи увеличилась. Датчик зафиксировал новую высоту подъема струи: H₁ = 50 см. Найдите массу груза М в граммах. Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения g = 10 м/с². Сопротивлением воздуха и трением поршня о стенки пренебречь. Учтите, что при вытекании струи возникает реактивная сила отдачи ρsv².
→Узнать ответ
Задание 6. Тяжелая неоднородная балка массой и длиной L подвешена горизонтально. Левый конец подвешен к потолку на вертикальной нити. Правый конец шарнирно закреплен на вертикальной гладкой стене, вокруг которой балка может свободно вращаться в вертикальной плоскости. Балка разделена на 4 равные по длине секции и центр тяжести балки смещен как указано на рисунке. К точке О привязана вертикальная нить, которая идет вниз, огибает подвижный блок массой m₀ затем идет вверх, перекидывается через неподвижный блок, закрепленный на потолке, и её свободный конец крепится к левому концу А балки. Из-за трения в осях блоков их КПД при подъеме груза равен 75%. Массой нитей пренебречь. Определите диапазон масс груза m при которых балка останется в строго горизонтальном положении равновесия.
10.4 ≤ m ≤ 80
3.5 ≤ m ≤ 92
10.44 ≤ m ≤ 41
10.44 ≤ m ≤ 54.66
20.9 ≤ m ≤ 27.33
3.48 ≤ m ≤ 82
→Узнать ответ
Задание 7. В рамках миссии по поиску воды на Луне космическая компания проектирует автоматический ровер. Для анализа грунта в глубоком кратере, куда никогда не заглядывает Солнце (температура там близка к абсолютному нулю из-за отсутствия теплового движения молекул окружающей среды), ровер должен растопить и испарить образец полярного реголита, содержащего лед. Для этого инженеры разработали тепловую камеру, довольно большого размера, на радиоизотопном источнике тепла (РИТЭГ). РИТЭГ выделяет энергию за счет распада топлива, имеющего огромную удельную теплоту сгорания/распада q = 2·10⁹ Дж/кг, при этом масса самого изотопного элемента составляет всего m= 5 г (за время эксперимента его масса практически не меняется). Стенки камеры защищены вакуумным зазором от стенок лунохода, чтобы минимизировать теплопроводность. Перенос тепла конвекцией внутри камеры отсутствует, так как в ней создан глубокий вакуум. Таким образом, образец нагревается исключительно за счет теплового излучения стенок нагревательного элемента, внутренняя энергия которого поддерживается постоянной. В камеру закладывают образец «грязного» льда массой М = 200 г при начальной температуре t₁ = -100 °С. Удельная теплоемкость льда cл = 2100 Дж/кг °C, удельная теплота плавления льда λ=3,4·10⁵ Дж/кг. удельная теплоемкость воды cв = 4200 Дж/кг °С, удельная теплота парообразования L=2.3·10⁶ Дж/кг. Инженер-стажёр составил уравнение теплового баланса, предположив, что вся теплота от распада изотопа идет на: нагрев льда, нагрев воды и на все фазовые переходы. Проведя расчеты, он заявил: «Выделяющейся энергии РИТЭГа с избытком хватит, чтобы полностью перевести образец, между стадиями лед — вода — пар, в парообразное состояние с конечной температурой пара выше 100 °С». Верно ли утверждение стажера?
Верно
Неверно
→Узнать ответ
Задание 8. На огромном пустыре по двум дорогам движутся два объекта: колесный ровер и квадрокоптер. Начальный момент движения, а также направления движения и некоторые данные о их движении представлены на рисунке.
В момент максимального сближения квадрокоптер совершает следующий маневр: он зависает на месте (останавливается) на 20 с для перезагрузки сенсоров, а затем включает турбо-режим и летит обратно в свою начальную точку по кратчайшему пути со скоростью (v₃ = 5 м/с). Определите среднюю путевую скорость квадрокоптера за всё время от старта до возвращения в начальную точку.
→Узнать ответ
Задание 9. В закрытом непрозрачном корпусе находится неизвестный редуктор, представленный на рисунке. Наружу выходят два вала — входной и выходной. Экспериментатор решил изучить работу устройства с помощью лазерного тахометра.
1. Опыт первый: Когда корпус редуктора был неподвижен, а входной вал вращался с некоторой постоянной скоростью, тахометр на выходном валу показал ровно 402 оборота в минуту.
2. Опыт второй: Затем экспериментатор жестко заклинил выходной вал относительно Земли (чтобы он не мог вращаться), и начал вращать сам корпус редуктора с частотой 200 оборотов в минуту. При этом скорость вращения входного вала относительно Земли осталась такой же, как в первом опыте. В этот момент лазерный тахометр, направленный на входной вал, показал скорость его вращения относительно корпуса редуктора, равную 66 оборотов в минуту. Вопрос: Какое минимальное количество зубьев может быть у меньшей шестерни внутри редуктора, если у большей шестерни 201 зуб.
→Узнать ответ
Задание 10. В метрологической лаборатории изготовили прецизионную двустороннюю линейку. Обе шкалы непрерывны и начинаются строго в одной точке — на нулевой отметке (0). Схематическое изображение шкал представлено на рисунке.
Линейку вынесли из лаборатории на улицу в сильный мороз. Из-за теплового сжатия материалов шкалы уменьшились неравномерно: цена деления шкалы А сократилась ровно на 0,01%, а цена деления шкалы В — ровно на 0,02% от своих первоначальных лабораторных значений. На сколько будет отличаться положение наименьшего расстояния от нуля, на котором штрих шкалы А идеально совпадёт со штрихом шкалы В в лабораторных условиях, относительно положения этой точки в уличных условиях на сильном морозе? Ответ выразите в миллиметрах с точностью до целых.
14296
13
14283
39
2223
→Узнать ответ
