Открытый Колледж http://college.ru
4. Задачи Международной олимпиады школьников по физике за 2002 год Олимпиажы по физике

НазадВперед
N.4. Задачи Международной олимпиады школьников по физике за 2002 год

Экспериментальный тур


Задача 1. Определение отношения e / kB с помощью электролиза.

Теория.

Электролиз воды описывается следующими уравнениями реакций:


Эти реакции протекают, когда электрический ток проходит через электроды, погруженные в воду. Считайте, что образующиеся при этом газы являются идеальными.

Один из получаемых газов собирается в пробирку. На пробирке нанесена шкала, цена деления которой неизвестна. Измерив электрический заряд, прошедший через электроды, и объем выделившегося газа в пробирке, можно определить отношение e / kB , где e – заряд электрона, kB – постоянная Больцмана.

Для выполнения поставленной задачи эксперимент разбивается на две части.

Часть A. Определение цены деления шкалы пробирки динамическим методом. Этот результат используется в части В.

Часть B. Определение отношения e / kB с помощью исследования электролиза воды.
Необязательно проводить эксперименты последовательно, в указанном порядке.

Заданы следующие значения физических величин:

  • Ускорение свободного падения, g = (9,78 ± 0,01) м·с–2

  • Отношение внутреннего диаметра пробирки ко внешнему, α = 0,82 ± 0,01

  • Значения температуры T и атмосферного давления P вам сообщат организаторы.

Список оборудования и материалов для обеих частей эксперимента:

  • медные провода в изоляции трех различных диаметров:

    1. коричневый большего диаметра,

    2. коричневый меньшего диаметра,

    3. голубой;

  • регулируемый источник напряжения (0–60 В, максимальное значение силы тока 1A);

  • пластиковый сосуд и бутылка воды;

  • латунный брусок с пластиковым зажимом, который не нарушает изоляцию проводов, для удержания электрода на месте;

  • цифровой секундомер;

  • мультиметр (Внимание: правильно используйте прибор при измерениях!);

  • дерявянный держатель для поддержания пробирки в вертикальном положении (прищепка);

  • пипетка;

  • штатив;

  • бутылочка с белой красящей жидкостью для разметки;

  • резак;

  • ножницы;

  • липкая лента (скотч);

  • стальной шарик;

  • пластинка из нержавеющей стали, используемая в качестве электрода.

Напоминаем: что цена деления на шкале пробирки и на бумаге для графиков одна и та же, но неизвестна.

Эксперимент.

Часть A. Определения цены деления шкалы пробирки.

  • Предложите и опишите динамический метод, который позволяет провести градуировку шкалы пробирки.

  • Получите формулу, связывающую одну физическую величину, измеряемую в эксперименте, с другой измеряемой величиной, выраженной в единицах шкалы пробирки. Нарисуйте схему экспериментальной установки.

  • Приведите результаты ваших измерений. На основании полученных данных установите связь между шкалой пробирки и длиной в миллиметрах.

Часть B. Определение отношения e / kB.

  • Соберите из предлагаемого оборудования установку для проведения электролиза воды, так, чтобы один из выделяющихся газов собирался в пробирке.

  • Выведите уравнение (см. форму для ответов), связывающее следующие физические величины, измеряемые в эксперименте: время t, силу тока I, изменение высоты уровня воды в пробирке в результате выделения газа Dh. Для простоты считайте, что давление газа в пробирке остается постоянным в ходе эксперимента.

  • Приведите результаты ваших измерений.

  • Определите величину e / kB.


НазадВперед
К содержанию

О проекте
 Учебник Учителю Физика в Интернете Олимпиады по физике

Смотрите также: Математика, Аннглийский язык, Химия, Биология, Физика, География, Астрономия.
Тренажеры по физике,  Подготовка к ЕГЭ 2017 онлайн,
А также: online подготовка к ЕГЭ на College.ru, библиотека ЭОРов и обучающие программы на Multiring.ru.