Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

5. ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ

5.2. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ

Див. розділ «Механіка», п. 2.4.3.

5.2.1. ДІАГРАМА РОЗТЯГУ ТВЕРДИХ ТІЛ

Діаграма розтягу — експериментально отриманий графік залежності механічної напруги () від відносного видовження (рис. 5.3).

Рис. 5.3

Ділянка ОА: деформація пружна. При малих деформаціях напруга о прямо пропорційна відносному подовженню . Виконується закон Гука: = || Е, де Е — модуль Юнга.

Максимальна напруга, за якої ще виконується закон Гука, називається межею пропорційності: проп.

Ділянка АВ: закон Гука не виконується, але деформація пружна. Максимальна напруга, за якої ще не виникає помітна залишкова деформація, називається межею пружності пруж .

Ділянка ВС: пластична деформація.

Ділянка CD: ділянка плинності матеріалу. Видовження відбувається практично без збільшення навантаження.

Ділянка DE: зміцнення матеріалу. Видовження відбувається при значному збільшенні навантаження.

При досягненні максимального значення механічної напруги м.м (межа міцності) матеріал розтягується без збільшення зовнішнього навантаження до самого зруйнування в точці К.

5.2.2. ЗАПАС МІЦНОСТІ. ПРУЖНІСТЬ І ПЛАСТИЧНІСТЬ

Запас міцності п дорівнює відношенню межі міцності до допустимої механічної напруги доп :

n =

Матеріали, у яких незначні навантаження викликають пластичну деформацію, називають пластичними (наприклад, свинець, смола).

Матеріали, що виявляють властивості пружності під час значної деформації, називають пружними (наприклад, гума, сталь).

ПРИКЛАДИ РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ТЕСТОВИХ ЗАВДАНЬ

1. Серед наведених тверджень, що характеризують процеси випаровування й кипіння, вкажіть те, яке ви вважаєте правильним.

А Випаровування рідини відбувається тільки за температури, що дорівнює температурі кипіння.

В У ході кипіння пароутворення відбувається тільки на вільній поверхні рідини.

В Температура кипіння рідини підвищується зі збільшенням тиску.

Г У ході випаровування без підведення тепла температура рідини не змінюється.

Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А є неправильним. Процес перетворення рідини в пару називають пароутворенням. Якщо пароутворення відбувається з вільної поверхні рідини, воно називається випаровуванням. Випаровуваний відбувається за будь-якої температури, наприклад, об'єм води поступово меншає у відкритій посудині незалежно від температури, а калюжі після дощу висихають і в холодну погоду.

□ Твердження Б є неправильним. Кипіння — це процес пароутворення в повному об'ємі рідини. У рідині завжди є маленькі бульбашки повітря. Рідина випаровується всередину тих бульбашок, у результаті чого пара в бульбашках стає насиченою. Наповнюючись нарою, бульбашки швидко ростуть, піднімаються й лопаються на поверхні рідини.

□ Твердження В є правильним. З підвищенням тиску температура кипіння збільшується, тому що кипіння починається тоді, коли тиск насиченої пари зрівнюється із зовнішнім тиском.

□ Твердження Г є неправильним. У ході випаровування рідину залишають найшвидші молекули, тому якщо до рідини не підводять тепло, то рідина охолоджується.

Відповідь: В.

2. У циліндрі, герметично закритому легко-рухомим поршнем, містяться вода й насичена водяна пара. Укажіть правильне твердження. А Якщо збільшити об'єм за умови незмінної температури, тиск збільшиться.

Б Якщо збільшити об'єм за умови незмінної температури, тиск зменшиться.

В Якщо підвищити температуру за умови незмінного об'єму, тиск насиченої пари зростатиме швидше, ніж тиск ідеального газу.

Г Насичена пара поводиться як ідеальний газ.

Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А і Б є неправильними. Тиск насиченої пари залежить тільки від її хімічного складу й температури і не залежить від її об'єму.

□ Твердження В є правильним. Для насиченої пари залежність р0(Т) не є прямо пропорційною, як в ідеального газу за умови постійного об'єму.

Зі збільшенням температури тиск насиченої пари зростає швидше, ніж тиск ідеального газу. У ході нагрівання рідини в закритій посудині частина рідини перетворюється в пару. У результаті згідно з формулою р0 = nkT тиск насиченої пари зростає внаслідок не тільки підвищення температури, але й збільшення концентрації молекул (густини) пари.

□ Твердження Г є неправильним. Головна відмінність у поводженні ідеального газу і насиченої пари полягає в тому, що в разі зміни температури пари в закритій посудині (або зміни об'єму за постійної температури) змінюється маса пари.

Рідина частково перетворюється на пару або, навпаки, пара частково конденсується. З ідеальним газом нічого подібного не відбувається.

Відповідь: В.

3. Температура повітря в закритому балоні об'ємом 200 см3 дорівнює 30 °С. Точка роси становить 11 °С. Установіть правильне твердження.

Температура, С

Густина насиченої нари, г/м3

11

10

30

30

А Водяна пара в балоні є насиченою.

Б Відносна вологість повітря в балоні дорівнює 50%.

В Відносна вологість повітря за температури 10 °С дорівнює 100%.

Г Маса водяної пари в балоні більша за 0,5 г. Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А є неправильним. Відносна вологість повітря в закритому балоні збільшується зі зменшенням температури повітря.

Оскільки пара починає конденсуватися лише за температури 11 °С, то тільки у разі досягнення цієї температури пара стане насиченою. За температури вище за 11 °С пара ненасичена.

□ Твердження Б є неправильним. Відносна вологість розраховується за формулою:

= ∙ 100%.

За таблицею рп(30°С) = 30 г/м3. За температури 11 °С пара стає насиченою, тому ра = рп (11°С) = 10 г/м3.

Отже, = ∙ 100% ≈ 33%.

□ Твердження В є правильним. При досягненні температури 11 °С пара стане насиченою. При подальшому зниженні температури частина пари буде конденсуватися, утвориться вода, а пара над поверхнею води у закритому балоні завжди є насиченою, отже, її відносна вологість дорівнює 100 %.

□ Твердження Г є неправильним. За визначенням абсолютної вологості ра = , тому масу водяної пари можна знайти за формулою: mН2О = pV. Оскільки ра = рп (11 °С) = 10 г/м3, то mН2О = 10 ∙ 102 ∙ 10-6м3 = 1 ∙ 10-3г = 1 мг.

Відповідь: В.

4. До дротини підвісили вантаж деякої маси. Установіть відповідність між фізичною ситуацією та зміною її відносного видовження .

1 На дротину підвісили вантаж вдвічі більшої маси

2 Довжину дротини збільшили вдвічі

3 Дротину замінили на таку саму за розмірами, але виготовлену з матеріалу, модуль Юнга якого більший у 4 рази

4 Дротину зігнули вдвоє

A 0,25

Б 0,5

В 1

Г 2

Д 4

Обґрунтування вибору відповіді

1. Відносне видовження () дорівнює відношенню абсолютного видовження (∆l) до початкової довжини дротини (l0):

= .

Навантаж діють дві сили: сила тяжіння F = mg, напрямлена вниз, та сила пружності Fпpyж = k∆l, напрямлена вгору. В положенні рівноваги

Fпруж = F k∆l = mg ∆l = .

Оскільки дротина залишилася тією самою, то збільшення маси вантажу вдвічі приводить до збільшення ∆l також вдвічі, вдвічі збільшиться й відносне видовження. Отже, = 2. (Г)

2. Жорсткість дротини пов'язана з її геометричними параметрами та матеріалом формулою: k = Е, де Е — модуль Юнга для матеріалу дротини, b — площа її поперечного перерізу, l0 — початкова довжина. Якщо довжину дротини збільшили вдвічі l02 = 2l0, то жорсткість дротини вдвічі зменшилася: k2 = 0,5k1.

Маса тіла не змінилася, тому не змінилася й сила пружності дротини. Відповідно до закону Гука Fпруж = k∆l, тому якщо жорсткість дротини вдвічі зменшилася, то абсолютне видовження дротини вдвічі збільшилося: ∆l2 = 2∆l.

Враховуючи, що = , 2 = = = = 1.

Отже, = 1. (В)

3. Жорсткість дротини пов'язана з її геометричними параметрами та матеріалом формулою: k = Е

Якщо геометричні розміри дротини залишити незмінними, а модуль Юнга збільшити у 4 рази, то жорсткість дротини збільшиться також у 4 рази. Це означає, що за незмінної сили пружності абсолютне видовження дротини зменшилося в 4 рази. В 4 рази зменшилося й відносне видовження. (A)

4. Жорсткість дротини пов'язана з її геометричними параметрами та матеріалом формулою: k = Е, де Е — модуль Юнга для матеріалу дротини, S — площа її поперечного перерізу, l0 — початкова довжина. Якщо дротину зігнули вдвоє, то її довжина зменшилася вдвічі l02 = , а площа поперечного перерізу вдвічі збільшилася: S2 = 2S. Отже, жорсткість дротини збільшилася у 4 рази: k2 = 4k1.

Сила пружності не змінилася, тому за законом Гука абсолютне видовження дротини зменшилося в 4 рази: ∆l1 = 4∆l2. Враховуючи, що = , маємо = : = = 0,5. (Б)

Відповідь: 1—Г, 2—В, З—А, 4—Б.

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО РОЗВ'ЯЗАННЯ

1. У герметично закритій посудині об'ємом 2 м3 знаходиться повітря, температура якого 30 °С. При охолодженні цього повітря до температури 11 °С сконденсувалося 16 г води.

Температура, °С

Густина насиченої пари, г/м3

11

10

30

30

Установіть неправильне твердження. Обґрунтуйте, чому інші твердження є правильними.

А Водяна пара в балоні почала конденсуватися раніше, ніж досягла температури 11 °С.

Б За температури 11 °С відносна вологість повітря дорівнює 100%.

В Маса водяної пари в балоні за температури 11 °С дорівнює 20 г.

Г Відносна вологість повітря в посудині 60%.

2. Маємо дві герметично закриті скляні посудини. До половини однієї з них налита невелика кількість води, до половини іншої — невелика кількість ртуті. Як поводитиметься рідина, якщо посудини відпустити у безвітряному просторі навколо поверхні Землі. Установіть правильне твердження. Обґрунтуйте, чому інші твердження є неправильними.

А Обидві рідини залишаться у нижній частині посудини.

Б Обидві рідини піднімуться до верхньої частини посудини.

В Обидві рідини зберуться в кульку у середині посудини.

Г Ртуть збереться в кульку, а вода розтечеться по стінках посудини, утворюючи всередині порожнину у формі кулі.

3. Під час видування мильної бульбашки за допомогою соломинки площу поверхні бульбашки збільшили вдвічі. Установіть правильне твердження. Обґрунтуйте, чому інші твердження є неправильними.

А Поверхневий натяг бульбашки збільшився вдвічі.

Б Сила поверхневого натягу вздовж лінії дотику мильного розчину з краем отвору соломинки збільшилася вдвічі.

В Поверхнева енергія бульбашки збільшилася вдвічі.

Г Об'єм повітря всередині бульбашки збільшився вдвічі.

4. Установіть відповідність між властивостями речовини та її станом.

1 Речовина зберігає форму та об'єм, має фіксовану температуру плавлення, є ізотропною

2 Речовина зберігає форму та об'єм, не має фіксованої температури плавлення

3 Речовина зберігає форму та об'єм, має фіксовану температуру плавлення, є анізотропною

4 Речовина не зберігає форму, зберігає об'єм, є анізотропною

А Рідкий

Б Рідкокристалічний

В Монокристалічний

Г Полікристалічний

Д Аморфний

5. Під дією вантажу масою m відносне видовження стрижня, яке мало початкову довжину l0, становить e . Модуль Юнга для матеріалу стрижня Е, прискорення вільного падіння g. Масою стрижня знехтуйте. Установіть відповідність між назвою фізичної величини та виразом для її визначення.

1 Сила пружності

2 Площа поперечного перерізу стрижня

3 Жорсткість стрижня

4 Потенціальна енергія стрижня

A l0

Б mg

В

Г

Д









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.