Решение

Городская олимпиада (3-й этап) 2004 9 класс № 4

График зависимости скорости частицы от времени представляет собой набор прямолинейных отрезков, коэффициент наклона которых к оси времени равен ускорению частицы .

Зависимость координаты от времени изображается в виде набора парабол, каждая из которых описывается функцией

Средняя скорость движения частицы за большой промежуток времени равна средней скорости на временном интервале равноускоренного движения, т.е.

ср

2. Время движения частицы на одном интервале равноускоренного движения определим из уравнения

Тогда средняя скорость движения будет равна

ср

3. Как известно, электрическое напряжение равно работе электрических сил по перемещению единичного заряда, поэтому

4. Ускорение электрона между столкновениями определяется по второму закону Ньютона

Так как в течение промежутка времени электрон движется с постоянным ускорением, а затем полностью теряет свою скорость, его средняя скорость равна (см. (2))

ср

5. Сила электрического тока равна заряду, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени. Так как концентрация электронов в проводнике постоянна, то сила тока пропорциональна средней скорости движения электронов. Так как средняя скорость пропорциональна приложенному напряжению, то сила тока пропорциональна приложенному напряжению, что и соответствует закону Ома.

6. Через поперечное сечение проводника за время пройдут те электроны, которые находятся от рассматриваемого сечения на расстояниях меньших, чем ср, то есть в объеме проводника ср, умножая этот объем на концентрацию электронов, получим число электронов в этом объеме ср, для вычисления суммарного заряда необходимо умножить число электронов на заряд одного электрона. Таким образом, за время через поперечное сечения проводника протечет заряд ср. Следовательно, сила тока в цепи

ср

7. Запишем закон Ома в «традиционной» форме и выразим сопротивление проводника через его размеры и удельное электрическое сопротивление

Сравнивая данное выражение с полученной ранее формулой (8), находим удельное электрическое сопротивление материала проводника