Перестройка. ККМТ Физика Экзамен 2021 22 уч г ГП 11 Ответы и решения Вер 1. Гп 1 Ответы и решения задач Вопрос 1
 Скачать 130.15 Kb.
|
|
Ответ: 0,014 м (или 14 мм). Вопрос 13. Силы трения покоя, скольжения, качения. Сила сопротивления Ответ: Трение, возникающее при относительном перемещении соприкасающихся поверхностей твёрдых тел, называется сухим трением. Различают три вида сухого трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения. Силу трения, действующую между двумя телами, неподвижными относительно друг друга, называют силой трения покоя. Наибольшее значение силы трения, при котором скольжение ещё не наступает, называется максимальной силой трения покоя и обозначают «  ». Максимальное значение модуля силы трения покоя пропорционально модулю силы нормальной реакции опоры:  . Максимальная сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения тел. При скольжении сила трения зависит не только от состояния трущихся поверхностей, но и от относительной скорости движения тел. При не слишком больших относительных скоростях движения сила  трения скольжения мало отличается от максимальной силы трения покоя. Поэтому приближённо можно считать её постоянной и равной максимальной силе трения покоя:  . Силу трения скольжения можно уменьшить во много раз с помощью смазки – чаще всего тонкого слоя жидкости (обычно того или иного сорта минерального масла) – между трущимися поверхностями. Сила трения качения существенно меньше силы трения скольжения, поэтому гораздо легче перекатывать тяжёлый предмет, чем двигать его. Сила трения зависит от относительной скорости движения тел. В этом её главное отличие от сил тяготения и упругости, зависящих только от расстояний. При движении твёрдого тела в жидкости или газе на него действует сила сопротивления среды. Эта сила направлена против скорости тела относительно среды и тормозит движение. Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она появляется только при наличии относительного движения тела и окружающей среды.Сила трения покоя в жидкостях и газах полностью отсутствует. Дополнительные вопросы: 1. Зачем на губках тисков и плоскогубцев делают насечки? Ответ: Для увеличения сцепления. 2. Для чего на автомобильных шинах делают рельефный рисунок (протектор)? Ответ: Для увеличения коэффициента трения. 3. При каких условиях появляются силы трения? Ответ: При соприкосновении поверхностей тел. Задача 13. Груз массой 97 кг перемещают равномерно по горизонтальной поверхности с помощью верёвки, образующей угол 30° с горизонтом. Определите силу натяжения верёвки, если коэффициент трения равен 0,2. Дано:  ,  ,  ,  . Обозначим угол между горизонтом и верёвкой через « » («гамма»);  .Найти  . Вариант решения: Представим график перемещаемого в «положительном направлении» («слева направо») груза прямой линией, параллельной оси абсцисс (ось  ). Проекция  искомой силы натяжения верёвки на ось абсцисс равна  или  . Проекция силы  тяжести на ось равна нулю. Равна нулю и проекция  силы  нормальной реакции опоры. Проекция силы  трения покоя на ось равна модулю этой силы, взятой со знаком минус:  . Более того, поскольку груз перемещают, то  и потому  .Рассмотрим уравнение в проекциях на ось абсцисс (см. второй закон Ньютона):  Проекция  искомой силы натяжения верёвки на ось ординат равна  или  . Проекция силы тяжести на ось  равна  . Проекция  силы  нормальной реакции опоры равна модулю этой силы. Проекция силы трения покоя на ось равна нулю.Рассмотрим уравнение в проекциях на ось ординат, учитывая что  :  Ответ: 201 Н. Вопрос 14. Молекулярная и молярная массы. Количество вещества Ответ: Данный вопрос относится к основам МКТ. По международному соглашению массы всех атомов и молекул сравнивают с  массы атома углерода (так называемая углеродная шкала атомных масс). Относительной молекулярной (или атомной) массой  вещества называют отношение массы  молекулы (или атома) данного вещества к массы  атома углерода: Количество вещества наиболее естественно было бы измерять числом молекул или атомов в теле. Но число молекул в любом макроскопическом теле так велико, что в расчётах используют не абсолютное число молекул, а относительное их число. В СИ количество вещества выражают в молях. Один моль – это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг. В одном моле любого вещества содержится одно и то же число  атомов или молекул (постоянная Авогадро)  . Количество вещества  (в молях) равно отношению числа молекул в данном теле к постоянной Авогадро , т.е. к числу молекул в одном моле вещества:  . Молярной массой  вещества называют массу вещества, взятого в количестве 1 моль.Дополнительные вопросы: Какие измерения надо произвести, чтобы оценить размеры молекулы оливкового масла? Ответ: Капля масла на 0,6 м2 воды. Если пальцы сжать в кулак и увеличить кулак до размеров земного шара, то до каких приближённо размеров при том же увеличении увеличится атом? Ответ: До размеров кулака. Чему равна относительная молекулярная масса воды? Ответ:  Задача 14. Определите число атомных слоёв серебряного покрытия толщиной 15 мкм. Обозначим толщину серебряного покрытия через «  ». Обозначим искомое число атомных слоёв серебряного покрытия через « ». Толщину мономолекулярного слоя серебра обозначим через « ». Т.е.  .Дано:  ,  ,  (см. «Табл. Менделеева»).  .Найти . Решение: Найдём объём  одного моля серебра: Найдём объём  одного атома серебра:   Ответ: 60000 слоёв. Вопрос 15. Броуновское движение. Опыты Перрена Ответ: Броуновское движение – это тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц. Броуновское движение – тепловое движение, и оно не может прекратиться. С увеличением температуры интенсивность его растёт. В 1908 г. Перрен начал количественные наблюдения с помощью микроскопа за движением броуновских частиц. Он использовал изобретённый в 1902 г. ультрамикроскоп, который позволял обнаруживать мельчайшие частицы благодаря рассеянию на них мощного светового потока. Крошечные шарики сферической формы Перрен получал из гуммигута – сгущённого сока некоторых тропических деревьев. Эти крошечные шарики были взвешены в глицерине, содержащем 12% воды. Вооружившись секундомером, Перрен отмечал, зарисовывал на бумаге положение частиц через равные промежутки времени, каждые полминуты. Соединяя полученные точки прямыми, он получил сложные траектории. Результаты, полученные Перреном, подтвердили молекулярно-статистическую теорию Эйнштейна – Смолуховского и окончательно доказали, что броуновское движение является следствием теплового движения молекул среды и соответственно в реальности самих молекул. Дополнительные вопросы: Чем определяется скорость распространения ароматических веществ в воздухе? Ответ: Скоростью движения молекул ароматических веществ в воздухе. Что является причиной броуновского движения частиц? Ответ: Причина броуновского движения частицы заключается в том, что удары молекул жидкости о частицу не компенсируют друг друга. Можно ли сказать, что движение броуновской частицы – это тепловое движение, аналогичное движению молекул? Ответ: Да. Задача 15. Определите число атомов в меди объёмом 1 м3. Обозначим число атомов в меди объёмом 1 м3 через «  ».Дано:  ,  ,  (см. «Табл. Менделеева»).  .Найти . Решение: Найдём объём  одного моля меди: Найдём объём  одного атома меди:  Ответ:  .Вопрос 16. Строение газообразных, жидких и твёрдых тел Ответ: Молекула – это сложная система, состоящая из отдельных заряженных частиц: электронов и атомных ядер. В целом молекулы электрически нейтральны, тем не менее, между ними на малых расстояниях действуют значительные электрические силы: происходит взаимодействие электронов и атомных ядер соседних молекул. Между молекулами действуют силы притяжения и они участвуют в тепловом движении. Агрегатное состояние вещества определяется тем, какое из этих двух свойств молекул является главным. Газы. В газах расстояние между атомами или молекулами в среднем во много раз больше размеров самих молекул. Например, при атмосферном давлении объём сосуда в десятки тысяч раз превышает объём находящихся в нём молекул. Газы легко сжимаются, при этом уменьшается среднее расстояние между молекулами, но форма молекулы не изменяется. Газы могут неограниченно расширяться. Они не сохраняют ни формы, ни объёма. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа. Жидкости. Молекулы жидкости расположены почти вплотную друг к другу поэтому молекула жидкости ведёт себя иначе, чем молекула газа. В жидкостях существует так называемый ближний порядок, т.е. упорядоченное расположение молекул сохраняется на расстояниях, равных нескольким молекулярным диаметрам. Жидкости: 1) малосжимаемы; 2) текучи, т.е. не сохраняют своей формы. Твёрдые тела. Атомы или молекулы твёрдых тел, в отличие от атомов и молекул жидкостей, колеблются около определённых положений равновесия. По этой причине твёрдые тела сохраняют не только объём, но и форму. Если соединить центры положений равновесия атомов или ионов твёрдого тела, то получится правильная пространственная решётка, называемая кристаллической. Дополнительные вопросы: 1. Почему два свинцовых бруска с гладкими чистыми срезами слипаются, если их прижать друг к другу, а кусочки мела не слипаются? Ответ: Сказывается сила взаимодействия молекул находящихся на расстояниях, не превышающих их размеры в несколько раз. 2. Газ способен к неограниченному расширению. Почему существует атмосфера у Земли? Ответ: Действие силы притяжения. 3. Чем различаются траектории движения молекул газа, жидкости и твёрдого тела? Ответ: В газах – хаотическое, в жидкостях – колеблются в положении равновесия, в твёрдых телах – слабые колебания – кристаллическая решётка. Задача 16. Температура в комнате изменилась от 7 до 27  . На сколько процентов уменьшилось число молекул в комнате? Обозначим число молекул в комнате при  через « », а число молекул в комнате при  через « ».Дано:  (кельвин),  , объём комнаты  и  . Здесь,  .Решение: Найдём отношение числа молекул в комнате как отношение абсолютных температур:  ,  : Последнее приближённое равенство можно истолковать, к примеру, так:  |