ПОСІБНИК ДЛЯ УЧНІВ: "Молекулярна фізика в задачах"

ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ

 ВІННИЦЬКОЇ ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАВНОЇ АДМІНІСТРАЦІЇ

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ ЦЕНТР ПРОФЕСІЙНО-ТЕХНІЧНОЇ ОСВІТИ ВІННИЦЬКОЇ ОБЛАСТІ

ДПТНЗ «КОЗЯТИНСЬКЕ МІЖРЕГІОНАЛЬНЕ ВИЩЕ ПРОФЕСІЙНЕ УЧИЛИЩЕ ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ»

 

ПОСІБНИК ДЛЯ УЧНІВ

Молекулярна фізика

в задачах

   

м. Козятин

2014 р.

        Даний посібник містить чотирьохрівневі завдання  з розділу «Молекулярна фізика», які складені відповідно до діючої програми з фізики.

Є короткі теоретичні відомості, приклади розв’язаних задач. Задачі підібрані різних типів, що дасть додаткову можливість використовувати їх під час вивчення нового матеріалу, закріплення, повторення, індивідуальних завдань з урахуванням індивідуальних здібностей учнів.

Посібник рекомендовано для викладачів та учнів загальноосвітніх та професійно – технічних навчальних закладів.

 

 

 

 

 

Укладач Гаврилюк А. Г. – викладач фізики

 

 

 

 

Розглянуто і затверджено на засіданні методичної комісії природничо – математичного циклу (протокол № 11 від 27 червня 2014 р.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст

1. Вступ.....................................................................................................................4

2. Короткі теоретичні відомості.............................................................................5

3. Приклади розв’язування задач………………………………………………...8

3. Задачі,які розв’язуються усно..........................................................................18

4. Задачі початкового рівня..................................................................................19

5. Задачі середнього рівня....................................................................................21

6. Задачі достатнього рівня……………………………………………………..23

7. Задачі високого рівня…………………………………………………………25

6. Список використаної літератури.....................................................................27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Знання законів фізики передбачає вміння  не тільки формулювати закони, але й застосовувати їх в конкретних випадках під час розв’язування задач. Для розв’язування задач недостатньо формального знання фізичних законів, але необхідно вміти аналітично мислити, знати спеціальні методи, загальні прийоми для розв’язання певних груп задач. У вивченні фізики розв’язання та аналіз задач мають надзвичайно важливе значення: дають можливість зрозуміти і запам’ятати основні закони і формули фізики, дають уявлення про їхні характерні особливості та межі застосування; розвивають уміння та навички користування загальними фізичними законами для вирішення конкретних питань, які мають практичне і пізнавальне значення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Короткі теоретичні відомості

Відносна молекулярна (або атомна) маса речовини М_r  - величина, що дорівнює відношенню маси m₀  однієї молекули (чи атома) цієї речовини до 1/12 маси одного атома карбону m_0С :

М_r=

Кількість речовини вимірюється в молях і визначається як відношення маси m речовини до молярної маси М:

або ,

де N – кількість молекул у речовині; N_А – число Авогадро.

N_А= 6,02∙10²³ моль^-1

Молярна маса М – маса одного моля речовини:

М= m₀ N_А або М= М_r ∙10^-3

Кількість молекул, що містяться в речовині масою m:

.

Основне рівняння молекулярно- кінетичної теорії газу:

,

де - концентрація молекул (кількість молекул в одиниці об’єму газу); - середня кінетична енергія поступального руху молекул; -густина газу.

Середня кінетична енергія поступального руху молекули пов’язана з абсолютною температурою:

,

де k – стала Больцмана – чисельно дорівнює зміні середньої кінетичної енергії молекули ідеального газу при зміні температури газу на 1 К.

k=1,38 ∙10^-23

Середня квадратична швидкість молекул газу

, де - універсальна газова стала.

Залежність тиску газу від концентрації молекул і температури можна визначити так:

Рівняння Менделєєва – Клапейрона - рівняння стану ідеального газу для будь-якої маси газу:

Рівняння стану ідеального газу (рівняння Клапейрона).

Закон Дальтона: тиск суміші газів, які хімічно не взаємодіють, дорівнює сумі парціальних тисків:

р= p₁ + p₂ +∙∙∙ p_n

Парціальний тиск – це тиск, який створював би газ, що входить до складу суміші, якби він сам займав весь об’єм і перебував за тієї самої температури, що й температура суміші.

Ізотермічний процес (коли Т=const) описується законом Бойля – Маріотта:

p₁V₁= p₂V₂ при Т₁=Т₂, m= const

Ізохорний процес (коли V= const) описується законом Шарля:

Ізобарний процес (коли р= const) описується законом Гей – Люссака:

Абсолютною вологістю називають величину ρ, яка дорівнює масі водяної пари, що міститься в 1 м3 повітря за даної температури:

Абсолютну вологість прийнято вимірювати в г/ м3.

Відносна вологість φ – відношення густини ρ водяної пари за даної температури до густини ρн насиченої пари за тієї самої температури:

,

де р – тиск пари за даної температури; рн -  тиск насиченої пари за тієї самої температури.

Сила поверхневого натягу – це сила, яка діє вздовж поверхні рідини, перпендикулярно до лінії, яка обмежує поверхню, і спрямована в бік її скорочення.

F= σ∙l,

де σ – коефіцієнт поверхневого натягу; l – довжина контуру межі рідини.

Висоту піднімання рідини в капілярі (h) обчислюють за формулою:

,

де ρ – густина рідини; r – радіус капіляра.

Стан деформованого тіла характеризують механічною напругою, або просто напругою – скалярною величиною σ, що дорівнює відношенню сили пружності F до площі поперечного перерізу тіла:

Одиниця напруги – [σ] = 1 Па = 1 Н/м2.

Абсолютним видовженням металевого тіла називають різницю довжин видовженого й невидовженого дроту:

Δ l= l- l0

Відносне видовження – величина ε, що дорівнює відношенню абсолютного видовження (Δ l) до початкової довжини дроту (l0):

Закон Гука для однобічного розтягу (стиску): під час малих деформацій напруга прямо пропорційна відносному видовженню:

σ = Е |ε|,

де Е – коефіцієнт, що його називають модулем пружності, або модулем Юнга. Виражається в тих самих одиницях, що й механічна напруга, тобто в паскалях.

Коефіцієнтом безпеки (або запасом міцності) називається відношення межі пропорційності σп  даного матеріалу до максимальної напруги σм , якої зазнаватиме деталь конструкції в роботі:

 

Приклади розв’язування задач.

1. У балоні міститься ν = 6 моль газу. Скільки молекул газу в цьому балоні?

Дано: Розв’язання.

Відповідь: 36∙10²³.

2. У результаті нагрівання газу середня кінетична енергія теплового руху його молекул збільшилась у 2 рази. Як змінилась при цьому абсолютна температура газу?

Дано: Розв’язання.

Відповідь: Т збільшиться у 2 р.

3. В балоні міститься газ при температурі t = –73 ^˚С. Концентрація молекул газу n=5·10²³ м^-3. Визначити тиск р газу. Стала Больцмана k = 1,38·10^-23 Дж/К.

Дано: Розв’язання.

 Відповідь: 1380 Па.

4. При тиску p = 5·10⁵ Па середня квадратична швидкість молекул газу υ_{с. к.}= 500 м/с. Знайти густину ρ газу.

Дано: Розв’язання.

 Відповідь: 6 кг/м³.

 

5. Концентрація молекул у балоні з газом n = 3·10²⁵ м^-3, тиск p = 10⁶ Па. Чому дорівнює середня кінетична енергія Е однієї молекули?

Дано: Розв’язання.

 Відповідь: 5∙10^-20 Дж.

6. Визначте кінетичну енергію хаотичного руху всіх молекул будь-якого газу в балоні ємністю 10 л за тиску 0,4 МПа.

 

Дано: СІ Розв’язання

Відповідь: Е_к = 6 кДж.

7. Визначте тиск, за якого 1м³ газу з температурою 60^◦ містить 2,4 10²⁶ молекул.

 

Дано:                              СІ            Розв’язання

                                                             Відповідь: р = 1,1 МПа.

 

8. Визначити тиск 4 кг кисню, що міститься в балоні місткістю 2 м³ за температури 29^◦ С.

 

Дано:                              СІ            Розв’язання

9. З балона зі стисненим воднем ємністю 10 л витікає газ. За температури 7 ^◦С тиск становив 510 кПа, через деякий час температура піднялася до 17^◦С, тиск залишився незмінним. Визначити масу газу, що витік.

10. У балоні об′ємом 1,2 м³ міститься суміш 10 кг азоту і 4 кг водню за температури 300 К. Визначити тиск і молярну масу суміші газів.

Дано:                                          Розв’язання

V=1,2 м³   Щоб розв′язати задачу, скористаємося рівнянням

m₁=10 кг   Менделєєва – Клапейрона, застосувавши його до азоту і

m₂=4 кг   водню:       

Т=300 К ,     

М₁=28∙10^-3 кг/моль  За законом Дальтона тиск суміші дорівнює сумі

М₂=2∙10^-3 кг/моль     парціальних тисків газів, які входять до складу суміші:

р - ?  М - ? р= p₁ + p₂ =

 Перевіримо одиниці вимірювання:

[р] =

Знайдемо молярну масу суміші газів за формулою

Кількість молів азоту і водню знайдемо за формулами:

, .        

 

Відповідь: р=4,9∙106 Па; М=6∙10-3

11. Газ міститься в закритому балоні за температури 294 К і тиску 810 кПа. За якої температури тиск газу дорівнюватиме 1,12 Мпа?

Дано: СІ                                 Розв’язання

V = соnst V = соnst                     Балон закритий, V = соnst, процес ізохор.

T₁ = 294 К        T₁ = 294 К                 , ,

р₁ = 810 кПа      р₁ = 810  10³ Па      

р₂ = 1,12 МПа  р₂=1,12·10⁶ Па          

Т₁ - ?                           Відповідь: Т₂= 407 К

12. Газ, який має температуру 306 К, охолоджується на 32 К. При цьому об’єм газу зменшується на 24 дм³. Який початковий об’єм даної маси газу? Тиск газу вважати сталим.

 

Дано: СІ Розв’язання

р = const           р = const р = const, процес ізобарний.

Т₁ = 306 К      Т₁ = 306 К 

ΔТ = 32 К      ΔТ = 32 К 

ΔV = 24 дм³   ΔV = 24  10^-3 м³ 

V₁ = ? 

 

 

 

 

                                                         

                         Відповідь: V₁ 23  10^-3 м³.

13. Під час ізотермічного стиснення об’єм газу зменшився на 5 л, а тиск збільшився в 3 рази. Яким був початковий об’єм газу?

 

Дано:                    СІ Розв’язання

Т = const            Т = const Т = const, процес ізотермічний.

ΔV = 5 л             ΔV = 5  10^-3 м³ 

V₂ = V₁ – ΔV      V₂ = V₁ - ΔV 

р₂ = 3p₁               р₂ = 3p₁ 

V₁ - ? 

 

 

 Відповідь: V₁ = 7,5  10^-3 м³.

 

14. Побудуйте графік даного процесу (рис. а) в координатах р, Т і V,  T (m = const).

Розв’язання

Аналіз процесу:

1. 1-2: T = const, від точки 1 до точки 2 тиск зменшується, об’єм зростає;
2. 2-3: р = const, від точки 2 до точки 3 об’єм зменшується;
3. 3-1: V = const, тиск збільшується;
4. процес замкнений.

 

 

 

 

 

15. Визначити абсолютну вологість повітря, якщо парціальний тиск пари в ньому 14 кПа, а температура 60 ^◦ С.

Дано:         СІ                                 Розв’язання

р= 14 кПа                р= 14∙10³ Па  Абсолютна вологість повітря визначається

t= 60 ^◦ С            Т= 333 К        густиною водяної пари за даної температури.

М=18∙10-3 кг/моль                         Щоб знайти густину водяної пари, використ.                   

ρ - ?                                          рівняння Менделєєва – Клапейрона:

  ,

                   Перевіримо одиниці вимірювання:

                   Обчислення:

      Відповідь: ρ=9,1∙10^-3 кг/м³.

 

16. За якої температури випаде роса, якщо термометри психрометра показують 20 ^◦ С і 17 ^◦ С ?

Дано:                                          Розв’язання

t_с= 20 ^◦ С Δt = t_с - t_в ,    Δt = 20 ^◦ С - 17 ^◦ С = 3 ^◦ С. 

t_в= 17 ^◦ С Згідно з психрометричною таблицею φ =74%.

t_роси -? За таблицею, якщо температура повітря становить 20 ^◦ С,

 густина насиченої водяної пари становить 17,3 г/м³.

           

 Роса випаде за температури, за якої водяна пара з такою         густиною буде насиченою. За таблицею t_роси = 15^◦ С.

 Відповідь: t_роси = 15^◦ С.

 

17. Звичайна швацька голка має довжину 3,5 см і масу 0,1 г. Чи достатньо поверхневого натягу води для того, щоб утримувати голку на поверхні?

 

Дано:                    СІ Розв’язання

l= 3,5 см l=3,5∙10^-2 м  σ∙2∙ l, m g

m =0,1 г m =0,1∙10^-3 кг 

З таблиці: F п. н.=73∙10-3∙2∙3,5∙10-2 = 5,1∙10-5 (Н)

σ = 73 мН/м      σ = 73 ∙10^-3 Н/м      F_т  = 0,1∙10^-3 ∙10= 10^-3  (Н)

g = 10 Н/кг 

                            Відповідь:

 

18. Якою може бути площа поперечного перерізу сталевого троса, якщо ліфт масою 1,5 т може рухатися з прискоренням 1, 4?

Дано:                    СІ Розв’язання

а=1,4 а=1,4               Найбільша сила натягу троса, якщо прискорення

т= 1,5 т т= 1,5 ∙ 10 ³ кг ліфта напрямлено вгору  Р = т(g + а),

З таблиці: 

σ =500   σ =500 ∙10⁶ 

g =9,8  

S -? Відповідь: S= 0,33∙10^-3 м².

 

19. Визначити силу, яку треба прикласти під час виготовлення заздалегідь напруженого залізобетону до стального арматурного стержня довжиною l=6м і  діаметром d =20 мм, щоб видовжити його на Δ l= 2 мм. Модуль Юнга для сталі Е =2∙10¹¹ Па.

 

Дано:                    СІ Розв’язання

l=6м Згідно із законом Гука до стержня треба

d =20 мм    d =2 ∙10 ^-2 м прикласти силу

Δ l= 2 мм    Δ l= 2 ∙10 ^-3 м     Отже,

Е =2∙10¹¹ Па 

F -? 

 

 Відповідь: F=2,1∙10⁴ Н.

 

20. Обчислити діаметр стального стержня, розрахованого на навантаження 8∙10⁴ Н, якщо необхідно забезпечити шестикратний запас міцності. Запас міцності дорівнює 10⁸  Н/м².

Дано:                                          Розв’язання

Р= 8∙10⁴ Н Діаметр стержня має бути таким, щоб під час підняття

σ_м = 10⁸  Н/м²   вантажу Р допустима напруга не перевищувала σ_м / п, тобто

п= σ_м / σ_д=6  ,   ,      

d -? Перевіримо одиниці вимірювання:

 

 Виконаємо обчислення:

 Відповідь:

 

Задачі, які розв’язуються усно

 

1. Чому газ можна стиснути легко, а тверде тiло й рiдину — дуже важко?

2. Чому пил, що представляє частки твердої речовини, досить довго утримується в повітрі у зваженому стані?

3. Солона риба пiсля вимочування у водi стає менш солоною. Чому?

4. Для чого дерев’янi вироби фарбують?

5. Чому аромат квiтiв вiдчувається на вiдстанi?

6. Між шаром олії і води видно чітку межу. Чому ж не розмежовуються так чітко вода і спирт?

7. Чому буває важко відгвинтити гайку, яка довгий час була у з’єднанні, хоча воно зроблено з нержавіючої сталі? 

8. У водi завжди є повiтря. Який фiзичний процес покладено в основу розчинення повiтря у водi?

9. Як пояснити те, що дерева, якi чутливi до дії сiрнистого газу, гинуть на вiдстанi кiлькох кiлометрiв вiд хiмiчних пiдприємств, навiть, якщо вони ростуть не в зонi рози вітрів?

10. Як фiзика може пояснити те, що тепла і рiдка їжа краще засвоюється органiзмом?

11. Однiєю з ознак готовностi варення є рiвномiрне розмiщення ягiд у сиропi. Як це пояснити?

12. Що можна сказати про значення сил взаємодії молекул води, її пари і льоду?

13. Чому мокрий папiр прилипає до скла, а сухий — нi?

14. На якому явищi грунтується дiя лейкопластиру, iзоляцiйної стрiчки тощо?

15. Чому чадний газ швидше проникає в організм, ніж кисень?

16. Мокра білизна  на морозі з часом висихає. Які зміни стану речовини при цьому відбуваються?

17. Шар снігу навіть при мінусовій температурі частково зменшується. Куди він зникає?

18. Що є основною причиною того, що хліб з часом черствіє?

19. Виходячи з річки після купання, ми відчуваємо холод. Як це пояснити?

20. Чому відчувається холод, коли перед уведенням в організм ліків шприцом, лікар протирає шкіру спиртом?

21. Чому собака в спеку висовує язик?

22. Яке значення для людини має виділення поту в спеку?

23. Чому в скиртах роблять «продухи» - наскрізні отвори в нижній частині?

24.  Що має вищу температуру: кипляча вода, чи її пара (опіки від пари сильніші)?

25. Чи завжди гарячою є кипляча вода?

26. Чому на предметах, внесених з холоду в теплу кімнату, утворюється роса?

27. Чому після спекотного дня роса буває рясніша?

28. Чи можна за зовнішнім виглядом у ванній кімнаті відрізнити труби з гарячою водою і холодною?

29. Чому в сиру погоду дим стелиться біля поверхні землі?

30. Чому лапки комахи- водомірки залишаються сухими, коли вона бігає по поверхні води?

31. Для чого паперові пакети для молока просякають парафіном?

32. Яке значення в житті рослин має змочувальна здатність води?

33. Чому після дощу протоптані доріжки висихають швидше?

34. Чи можна ручкою з пером писати  в стані невагомості?

35. Чому в природі не існує кристалів кулястої форми?

36. Чому аморфні тіла легше пластично деформувати, ніж кристалічні?

 

Задачі початкового рівня

1.Між молекулами речовини діють…

А. Тільки сили притягування.   Б. Сили притягування і відштовхування.  В. Тільки сили  відштовхування.

2. При спостереженні в мікроскоп за броунівськими частинками можна помітити, що вони рухаються…

А…в одному напрямі з однаковими за модулем швидкостями.

Б…в різних напрямах з однаковими за модулем швидкостями.

В… в різних напрямах з різними за модулем швидкостями.

Г… в одному напрямі з різними за модулем швидкостями.

 

3. Газ називають ідеальним, якщо можна знехтувати…

А…масою молекул.

Б… масою та розмірами молекул.

В… взаємодією між молекулами.

Г…швидкістю поступального руху молекул.

4.Використовуючи таблицю Менделєєва, визначити молярну масу кисню О₂.

А. 0,032 кг/моль.    Б. 32 кг/моль.    В. 16 кг/моль.    Г. 0,016 кг/моль.

5. Використовуючи таблицю Менделєєва, визначити молярну масу водню Н₂.

А. 0,001 кг/моль.     Б. 2 кг/моль.     В. 1 кг/моль.     Г. 0,002 кг/моль.

6. За якою формулою можна обчислити кількість речовини в тілі?

А. .        Б. .        В. М_r= .         Г. m=m_0∙N.

7. Температура – це фізична величина, яка є кількісною мірою…

А… взаємодії частинок речовини.

Б… швидкості  руху молекул.

В… середнього імпульсу частинок.

Г…середньої кінетичної енергії поступального руху молекул.

8. Граничну температуру, за якої тиск ідеального газу стає рівним нулю за фіксованого об’єму або об’єм ідеального газу прямує до нуля за незмінного тиску, вважають рівною…

А… 273 К.               Б… 0 К.                 В… 0^◦ С.                Г…100^◦ С.

9. Тиск газу на стінки посудини обумовлений…

А… рухом молекул.

Б… зіткненням  молекул  між собою.

В… зіткненням  молекул  зі стінками.

Г… взаємодією молекул.

10. Рівняння стану ідеального газу встановлює зв'язок між…

А…середньою квадратичною швидкістю руху молекул і температурою газу.

Б…температурою, об’ємом і тиском газу.

В… середньою кінетичною енергією  молекул і температурою газу.

Г…  об’ємом та кількістю молекул газу.

11.Для даної маси ідеального газу добуток тиску газу на його об’єм за незмінної температури є сталою величиною. Це формулювання закону…

А… Бойля - Маріотта.               Б… Гей - Люссака.                 В… Шарля.                Г… Менделєєва - Клапейрона .

12. Якщо кількість молекул, які щосекунди вилітають з рідини та повертаються до неї, однакова, то пара над рідиною є…

А…перегрітою.           Б…переохолодженою.           В…насиченою.         Г… ненасиченою.

13. Точкою роси називають температуру, за якої…

А… ненасичена пара стає насиченою.    Б… припиняється перехід молекул із рідини в пару.       В… рідина закипає        Г… припиняється перехід молекул із пари в рідину.

14. Гігрометр слугує для визначення…

А… атмосферного тиску.               Б… температури повітря . 

В… вологості повітря.                    Г… поверхневого натягу рідини.

15. Що є одиницею механічної напруги в СІ?

А. Н/м².               Б. Н∙м.                 В. Дж/ м².                Г. Н/м.

 

16. Що є одиницею поверхневого натягу в СІ?

А. Н/м².               Б. Н∙м.                 В. Дж/ м².                Г. 1/К.

17. За якою формулою можна обчислити відносне видовження тіла?

А. .               Б. .                 В. .                Г. .

18. Яка з нижче наведених речовин аморфна?

А. Сніг.               Б. Золото.                 В. Алмаз.                Г. Скло.

19. Тверді тіла, атоми і молекули яких займають певні, впорядковані положення у просторі, називають…

А… аморфними тілами.          Б… кристалами .          В… полімерами.

20. Деформацію стержня називають пружною, якщо…

А… після зняття механічної напруги є залишкова деформація.

Б… після зняття механічної напруги відновлюється довжина .

В… його відносне видовження не залежить від механічної напруги.

Г… його абсолютне видовження не залежить від механічної напруги .

 

Задачі середнього рівня

1. Маса атома деякого хімічного елемента дорівнює 26,6∙10^-27 кг. Який це елемент?

А. Гідроген.               Б. Оксиген.                 В. Гелій.                Г. Хлор.

2. Маса атома деякого хімічного елемента дорівнює 10^-26 кг. Який це елемент?

А. Гідроген.               Б. Літій.                 В. Оксиген.                 Г. Хлор.

3. У скільки разів відрізняються кількості речовини в рівних за масами кількостях водню та кисню

А. У 2 рази.               Б. У 4 рази.             В. У 8 разів.              Г. У 16 разів.

4. Визначити середню кінетичну енергію поступального руху молекул гелію і азоту при температурі 27^◦ С .

А. 1,6∙10^-19 Дж.               Б. 6,3∙10^-12 Дж.                 В. 6,3∙10^-24 Дж.                

5. Як зміниться середня кінетична енергія теплового руху молекул ідеального газу при збільшенні абсолютної температури газу в два рази?

А. Збільшиться в 2 рази.                       Б. Збільшиться в 4 рази.

В. Збільшиться в 3 рази.

6. Концентрація молекул ідеального газу зменшується у два рази, але середня квадратична швидкість їх не міняється. Як зміниться тиск газу?

А. Не зміниться.           Б. Зменшиться  в 2 рази.           В. Збільшиться в 2 рази.

7. Яке приблизно значення  температури за шкалою Цельсія відповідає температурі 200 К за абсолютною шкалою?

А. -473 ^◦ С  .           Б. 473 ^◦ С  .           В. -73 ^◦ С 

8. Деяку масу газу закрито в посудині при 273 ^◦ С і тиску 1,01∙10⁷ Па. Який буде тиск газу, якщо його ізохорно нагріти до 819 ^◦ С

А. 2,02∙10⁷ Па .           Б. 3,03∙10⁷ Па .           В. 1,01∙10⁸ Па .

9. Процес зміни стану газу сталої маси за незмінного тиску називається:

А… адіабатним.               Б… ізотермічним . 

В…ізобарним.                    Г… ізохорним

10. Визначити процес, зображений на графіку:

А.  Адіабатний.              Б.  Ізотермічний . 

В. Ізобарний.                  Г.  Ізохорний

  р                                                                                                                          

 

     

         0                      Т         

11. Ізотермічний процес описує закон:

А. Бойля – Маріотта .     Б. Гей – Люссака.       В. Дальтона.           Г. Шарля.

12. Визначити на якому графіку зображено ізотермічний процес:

        V                               V                                              р                                               р

 

                               Т                                Т                                  Т                         V       

         0       А                       0       Б                      0        В                    0         Г

13. Як змінюється температура кипіння води у відкритій посудині при підвищенні атмосферного тиску?

А. Зменшується .     Б. Збільшується .       В. Не змінюється. 

14. Сухий термометр психрометра показує  16 ^◦ С, а вологий - 8 ^◦ С. Якою є відносна вологість повітря?          

15. На яку висоту піднімається вода при температурі 20^◦ С у скляній капілярній трубці, внутрішній діаметр якої 2 мм? Змочування вважайте повним.

А. 15 мм .     Б. 45 мм.       В. 7,5 см.           Г. 15 см.

16. Вода при температурі 20^◦ С у  капілярній трубці піднімається на висоту 30 мм. Який радіус має капілярна трубка ? Змочування вважайте повним.

А. 0,5 мм .     Б. 1 мм.       В. 1,5 мм.           Г. 2 мм.

17. Абсолютне та відносне видовження стержня відповідно 1 мм і 5∙10^-3 . Яку довжину мав недеформований стержень?

А. 20 см .     Б. 50 см.       В. 2 м.           Г. 5 м.

18. Під дією якої сили, напрямленої уздовж осі закріпленого стержня, у ньому виникає механічна напруга 1,5∙10⁸ Па? Діаметр стержня 0,4 см.

А. 0,9 кН.     Б. 1,9 кН.       В. 2,9 кН.           Г. 3,9 кН.

 

Задачі достатнього рівня

1.Скільки молекул міститься в 100 г кисню?

А. 1,6∙10¹⁹.     Б. 3,7∙10²⁴.       В. 6,3∙10²⁴.

2. Скільки молекул міститься в 60 г вуглецю?

3. Як змінилася б абсолютна температура Т і тиск р газу в герметично закритому балоні, якби середня квадратична швидкість руху молекул збільшилася вдвічі?

А. Температура  та тиск збільшилися б у 2 рази .

Б. Температура   збільшилася б у 2 рази, тиск – у чотири рази.

В. Температура   збільшилася б у 4 рази, тиск – у два рази.

Г. Температура та тиск  збільшилися б у 4 рази.

4. Середня квадратична швидкість руху молекул метану (СН₄) дорівнює 630 м/с. Якою є температура метану?

А. Від 250 К до 260 К .                 Б. Від 270 К до 280 К.

В. Від 290 К до 300 К .                 Г. Від 310 К до 320 К.

5. У балоні радіолампи об’ємом 10^-4 м³ знаходиться 4,1∙10¹⁴ молекул азоту. Визначіть середню квадратичну швидкість руху молекул газу, якщо тиск у лампі 13, 3 мПа.

А. Від 100 м/с до 200 м/с .                 Б. Від 300 м/с до 500 м/с.

В. Від 600 м/с до 800 м/с .                 Г. Від 1000 м/с до 1500 м/с.

6 .Позначте правильну, на вашу думку, відповідь.

На якому з графіків а-в  зображено ізохорний процес?

7. На якому з графіків а-в  зображено ізобарний процес?

8. На якому з графіків а-в  зображено ізотермічний процес?

9. На рис.  наведено графік залежності тиску даної маси газу від об’єму. Виберіть правильне твердження.

А  Графік 1-2 відповідає ізотермічному процесу

Б  Графік 2-3 відповідає ізобарному процесу

В  Графік 3-1 відповідає ізохорному процесу

10. На рис.  наведено графік залежності об’єму даної маси газу від тиску. Виберіть правильне твердження.

А  Графік 1-2 відповідає ізотермічному процесу

Б  Графік 3-4 відповідає ізохорному процесу

В  Графік 4-5 відповідає ізобарному процесу

11. Газ переведено зі стану 1 у стан 2 . У якій із точок тиск газу більший?

А  У точці 1

Б  У точці 2

В  У точках 1 і 2 однаковий

12. В 1 м³ повітря за температури 15 ^◦ С знаходиться 10 г водяної пари. Визначити  відносну вологість повітря.

13. За незмінної температури абсолютна вологість повітря збільшується. Як змінюється при цьому відносна вологість?

А. Зменшується .     Б. Збільшується .       В. Не змінюється.

14. В капілярній трубці, що має радіус 0,5 мм, рідина піднялася на 11 мм. Знайти густину цієї рідини, якщо її коефіцієнт поверхневого натягу дорівнює 22 мН/м.

15. Піднімальний кран рівномірно переміщує вантаж масою 2,5 т . При якому діаметрі стержня гака механічна напруга в ньому не перевищуватиме 6∙10⁷ Па?

А. Не менше ніж 6 мм .                 Б. Не менше ніж 14 мм.

В. Не менше ніж 18 мм.                 Г. Не менше ніж 23 мм.

16. Границя міцності цегли на стиск 6∙10⁶ Па. Яку максимальну висоту може мати циліндрична колона з цегли при запасі міцності 8?

А.  Менше ніж 30 м .                 Б. Від 30 м до 60 м.

В. Від 60 м до 200 м .                 Г. Більше 200 м

17. До кінців стального дроту діаметром 3 м і площею поперечного перерізу 1 мм² прикладені розтягуючі сили по 200 Н кожна. Знайти абсолютне видовження..

18. Яка із зазначених фізичних властивостей аморфного тіла залежить від обраного в ньому напрямку: а) механічна міцність; б) електричний опір; в) теплопровідність?

А. Тільки  а).      Б. а), б), в) .       В. Жодна з властивостей не залежить від напрямку.

Задачі високого рівня

 

1.У кімнаті об’ємом 60 м³ випарували краплю духів, яка містила 10^-4 г пахучої речовини з молярною масою 1 кг/моль. Скільки молекул пахучої речовини потрапляє в легені людини з кожним вдихом,якщо за один раз вона вдихає10^-3 м³ повітря? (10¹² )

2. Тиск і густина газу при 17^◦ С відповідно дорівнюють 10⁵ Па і 8,2∙10^-2 кг/м³. Що це за газ? (М=2∙10^-3 кг/моль).

3. Сферичну посудину радіусом r , яка містить газ притиску р₁ і температурі Т, встановлено у вакуумі. Посудина тріснула і частина газу з неї витікає. Чому дорівнюватиме тиск у посудині, якщо з неї витече N молекул газу? ( р₂ = р₁ -

4. Балон місткістю V1 =40 дм3 наповнено стисненим повітрям під тиском р1 =1,5∙107 Па при температурі Т1 =300 К. Який об’єм води можна витиснути з цистерни підводного човна повітрям, яке є в балоні, якщо човен буде на глибині Н = 20 м, де температура Т2 =280 К? ( Атмосферний тиск дорівнює ра =105 Па ). (Vх= 1760 дм3)

5. На поверхні Землі пілот під час кожного вдиху за нормальних умов вдихає m1 =1 г кисню. Яку масу кисню вдихає пілот, піднявшись на висоту, де тиск повітря р =5∙104 Па (Зміною температури повітря знехтувати). (m2 =0,5 г)

 6. Побудуйте графік даного процесу в координатах р, Т і V,  T (m = const).

 

 

 

7. На мал. показано коловий процес 1 – 4 (цикл) деякої маси газу в координатах  р, V. Побудувати графік процесу в координатах р, Т і V, Т.

       р        1           2                                             

                                       

               4             3                                                                                         

0. V

8. Висота підняття води по капілярах стебла пшениці у 10 разів більша, ніж у ґрунті. Визначити  діаметр капіляра у стеблі пшениці, якщо діаметр капіляра у ґрунті 0,3 мм. Змочування вважати повним.

9. Горизонтальне дротове кільце масою 2 г і радіусом 5 см торкається поверхні води. Яку силу потрібно прикласти до нього, щоб відірвати від води? Температура води  20 ^◦ С , вода змочує дріт.     

10. У ванночку об’ємом 6 см³ падають краплі води з трубки. Скільки крапель потрібно, щоб заповнити ванночку? Внутрішній діаметр трубки 1 мм, температура  води  20 ^◦ С

11. У кімнаті при температурі 20 ^◦ С відносна вологість повітря 20%. Скільки води треба додатково випарувати для збільшення вологості до 50%, якщо об’єм кімнати 40 м³ (Густина насиченої водяної пари при температурі 20 ^◦ С дорівнює ρ= 1,73∙10^-2 кг/м³ ). (208 г).

12. Ліфт масою 800 кг піднімається з прискоренням 1,2 м/с² на сталевому тросі. Скільки дротів з площею поперечного перерізу 1 мм² потрібно для виготовлення цього тросу, якщо запас міцності дорівнює 10?

13. Сталеву стрічку шириною 0,16 м і товщиною 0,012 м розтягують силою 200 кН. З яким запасом міцності працює стрічка?

14. До стальної дротини довжиною 1 м і радіусом 1 мм підвісили вантаж масою 100 кг. Чому дорівнює робота розтягу дротини? Вважати, що модуль Юнга для сталі Е= 2,1∙10¹¹ Па.

 

Список використаної літератури

1. Гельфгат І. М. Збірник різнорівневих завдань для державної підсумкової атестації з фізики. - Харків: "Гімназія", 2010 - 80 с.

2. Гончаренко С. У. Методика навчання фізики в середній школі.-Київ: «Радянська школа», 1988-171 с.

3. Левшенюк В. Я., Левшенюк Я. Ф., Трофімчук А. Б.- Завдання для тематичного контролю. Рівень стандарту. Фізика, 10 клас.- Кабінет редакційно- видавничої діяльності та друкованої пропаганди передового педагогічного досвіду Рівненського обласного інституту післядипломної педагогічної освіти , 2011-40 с.

4. Матохнюк Е. Х. Програмовані рівневі завдання з фізики, 10 клас. -  .  Вінницький обласний інститут післядипломної освіти педагогічних працівників,  23 с.

5. Матохнюк Е. Х. Тематичні залікові завдання з фізики, 10 клас. -  .  Вінницький обласний інститут післядипломної освіти педагогічних працівників,  28 с.

6. Онищук О., Матохнюк Е., Самардак А.. Фізика навколо нас.  Вінницький обласний інститут післядипломної освіти педагогічних працівників, 72 с.

7. Римкевич А. П. Збірник задач з фізики для 9-11 класів середньої школи. - Харків: "Олант", 2007 - 224 с.

8. Третяков І. Г., Муранова Н. П. Практичні заняття з фізики. - Київ: Книжкове видавництво НАУ, 2006 - 448 с.

9. Туманцова О. О.Фізика. 10 клас. Рівень стандарту. Розробки уроків. - Харків: "Ранок", 2010 -320 с.