ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ Грушин Виталий Викторович

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ПОДГОТОВКА
К ЕГЭ по ФИЗИКЕ
Преподаватель: кандидат физико-математических наук,
доцент кафедры физики,
Грушин Виталий Викторович
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Твердое тело
Молекулы располагаются
вплотную друг к другу (d~2r).
Атомы и молекулы твердых тел
занимают упорядоченные
положения (кристаллическая
решетка), совершая колебания
возле фиксированных
положений равновесия.
Твердые тела сохраняют и
объем, и форму.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Жидкость
Молекулы располагаются вплотную друг к другу
(d~2r), но неупорядоченно.
Молекулы колеблются около положения
равновесия между соседями, время от времени
расталкивая их и перепрыгивая в соседнюю
«атомную клетку» или вылетая из жидкости
(среднее время между прыжками при
комнатной температуре ~10-11 сек).
Жидкость всегда сохраняет объем, но не
сохраняет формы
.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Газ
Молекулы движутся хаотически с разными
скоростями,
находясь в среднем на больших расстояниях
( r ≈ 10 d ) друг от друга.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №1
На рисунках 1-3
схематически показано
расположение молекул
(черные точки) трех
веществ в некоторый
момент времени.
Какой рисунок
соответствуют жидкому
состоянию? Масштаб всех
рисунков предполагается
одинаковым.
1. Только 1 2. Только 2
3. Только 3 4. Ни один
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос №1
Жидкому состоянию отвечает
рисунок 3.
На рисунке 2 представлена схема
расположения молекул
кристаллического тела (есть порядок
в расположении молекул), на рисунке
1 – газ (малая по сравнению с двумя
другими состояниями концентрация
молекул).
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №2
В процессе перехода вещества из жидкого
состояния в кристаллическое
1. Существенно увеличивается расстояние
между молекулами
2. Молекулы начинают притягиваться друг к
другу
3. Существенно уменьшается расстояние между
молекулами
4. Существенно увеличивается упорядоченность
в расположении молекул
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос №2
В процессе перехода вещества из
жидкого состояния в
кристаллическое (кристаллизации)
существенно возрастает
упорядоченность в расположении
молекул .
Правильный ответ №4.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №3
Какие частицы находятся в узлах
кристаллической решетки металла?
1. Электроны
2. Нейтральные атомы
3. Положительно заряженные ионы
4. Отрицательно заряженные ионы
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 3
Металлы проводят электрический ток, причем
проводимость металла осуществляется
свободными электронами, оторвавшимися от
атомов металла . А поскольку электроны
заряжены отрицательно, в узлах
кристаллической решетки металла находятся
положительно заряженные ионы.
Правильный ответ № 3.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Фазовые переходы
Как показывает опыт, при изменении
температуры и внешнего давления возможны
переходы вещества из одного агрегатного
состояния в другое.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Переход кристаллического твердого тела в жидкое
называется плавлением,
обратный процесс – кристаллизацией.
Переход жидкости в пар называется испарением
(или кипением, если этот процесс сопровождается
образованием пузырьков пара в жидкости),
обратный процесс – конденсацией.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Плавление и кристаллизация твердых
(кристаллических) тел происходит при строго
определенной для каждого вещества (при
фиксированном давлении) температуре.
При плавлении необходимо сообщить твердому
телу энергию, которая расходуется не на
нагревание тела, а на разрыв кристаллических
связей между его молекулами.
При кристаллизации эта дополнительная энергия
выделяется.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
При испарении жидкостей молекулы вылетают с их
поверхности и переходят в газовую фазу.
При этом из жидкости могут вылететь только самые
быстрые молекулы, поэтому температура жидкости в
процессе испарения понижается.
Испарение может происходить при любой
температуре (за исключением абсолютного нуля),
однако с ростом температуры интенсивность
испарения возрастает
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Наряду с процессом испарения идет и обратный
процесс – конденсация пара, в результате которого
молекулы пара могут вернуться в жидкость.
Поскольку скорость процесса конденсации зависит
от плотности пара над поверхностью жидкости, при
определенной концентрации пара скорости
процессов испарения и конденсации совпадают.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Пар, находящийся в динамическом равновесии
со своей жидкостью называется насыщенным.
Насыщенный пар – это пар максимально
возможной плотности (при фиксированной
температуре).
Пар, имеющий плотность, меньшую плотности
насыщенного пара при данной температуре,
называется ненасыщенным.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №4
Жидкости могут испаряться:
1. Только при низком внешнем давлении
2. Только при высокой температуре
3. Только при температуре, близкой к
температуре кипения
4. При любых внешних условиях
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос №4
Жидкости могут испаряться при любой
температуре
Правильный ответ № 4
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №5
Известно, что при испарении жидкость остывает.
Молекулярно-кинетическая теория объясняет это
тем, что чаще всего жидкость покидают молекулы,
кинетическая энергия которых:
1. Равна средней кинетической энергии молекул
2. Превышает среднюю кинетическую энергию
молекул
3. Меньше средней кинетической энергии молекул
4. Равна суммарной кинетической энергии молекул
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос №5
При испарении из жидкости вылетают
наиболее быстрые молекулы, т.е. молекулы,
кинетическая энергия которых превышает
среднюю кинетическую энергию молекул
жидкости.
Правильный ответ № 2
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 6
Какой пар называется насыщенным?
1. Скорость молекул которого максимальна
2. Парциальное давление которого равно
атмосферному давлению
3. Который находится в динамическом
равновесии со своей жидкостью
4. Плотность которого равна плотности
атмосферного воздуха
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 6
По определению насыщенный пар – это такой
пар, который находится в динамическом
равновесии со своей жидкостью.
Правильный ответ № 3
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 7
В сосуде под поршнем находится ненасыщенный
водяной пар. В каком из нижеперечисленных
процессов этот пар можно сделать
насыщенным?
1. Нагревая пар при постоянном объеме
2. Уменьшая объем сосуда при постоянной
температуре
3. Увеличивая объем сосуда при постоянной
температуре
4. Добавляя в сосуд другой газ
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 7
Пар можно сделать насыщенным, либо увеличивая
его концентрацию, либо уменьшая температуру при
неизменной концентрации (поскольку при этом
уменьшается давление насыщенного пара).
В свою очередь концентрацию пара можно
увеличить, испаряя в воздух дополнительное
количество воды, либо уменьшая его объем.
Правильный ответ № 2
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 8
Как зависит температура кипения жидкости
от внешнего давления ( давления воздуха на
свободную поверхность жидкости)?
1. Не зависит от внешнего давления
2. Возрастает с ростом внешнего давления
3. Уменьшается с ростом внешнего давления
4. Среди ответов 1-3 нет правильного
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 8
Кипение возникает, если давление насыщенного
водяного пара совпадает с внешним давлением.
При увеличении внешнего давления увеличивается
температура насыщенного водяного пара.
Таким образом, при увеличении внешнего давления
температура кипения жидкости будет возрастать.
Правильный ответ № 2
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 9
В сосуде, содержащем только пар и воду, поршень
двигают так, что давление остаётся постоянным.
Температура при этом
1. не изменяется
2. увеличивается
3. уменьшается
4. может как уменьшаться, так и увеличиваться
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 9
Так как пар над водой насыщенный, а
давление остаётся постоянным, то и
температура остаётся постоянной.
Правильный ответ № 1
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №10
Лед имеет температуру 0С. Чтобы превратить
этот лед в воду, имеющую температуру 0С,
нужно:
1. Подождать, не сообщая и не забирая у льда
теплоту
2. Сообщить льду определенное количество
теплоты
3. Забрать у льда определенное количество
теплоты
4. Все перечисленное неверно
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 10
Для превращения любого твердого тела при
температуре плавления (например, льда при
температуре 0С) в жидкость нужно затратить
некоторую энергию.
Правильный ответ № 2
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №11
Температура кристаллического тела при
плавлении не изменяется. Внутренняя энергия
вещества при плавлении:
1. Увеличивается
2. Не изменяется
3. Уменьшается
4. Может увеличиваться или уменьшаться в
зависимости от кристаллической структуры тела
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 11
Так как для превращения любого твердого
тела при температуре плавления в жидкость
нужно затратить некоторую энергию, то
внутренняя энергия жидкости при
температуре плавления больше внутренней
энергии твердого тела при той же
температуре
Правильный ответ № 1
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Влажность
Абсолютная влажность – масса водяного
пара, содержащегося в 1м³ воздуха.
Относительная влажность показывает, какую
долю парциальное давление данного пара
(или его концентрация) составляет от
давления (или концентрации) насыщенного
пара при данной температуре
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Пример
Если парциальное давление водяного пара в
воздухе при некоторой температуре равно
10³Па, а давление насыщенного пара при
этой температуре равно 2·10³ Па, то
относительная влажность этого воздуха
составляет 50 %.
(Относительная влажность не может быть
больше 100 %)
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 12
Парциальное давление водяного пара в
воздухе равно 3·10³ Па при относительной
влажности 60 %. Чему равно давление
насыщенного водяного пара при этой
температуре?
1. 5·10³ Па
2. 1,8·10³ Па
3. 5·10³ Па
4. 1,8·10³ Па
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 12
Относительная влажность воздуха
показывает, какую долю от давления
насыщенного пара при данной температуре
представляют собой давление паров воды в
этом воздухе.
Поэтому давление насыщенного пара равно
3·10³/ 0,6 = 5·10³ Па
Правильный ответ № 1
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 13
В сосуде находится насыщенный водяной пар, но
нет водяного конденсата. Объем сосуда при
неизменной температуре увеличивают вдвое.
Что произойдет с паром?
1. Пар останется насыщенным
2. Пар останется насыщенным, половина
водяных паров сконденсируется
3. Пар перестанет быть насыщенным, его
относительная влажность станет 50 %
4. Пар перестанет быть насыщенным, его
относительная влажность станет 25 %
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 13
При двукратном увеличении объема сосуда в
при условии, что воды в сосуде нет, и
дополнительного испарения не происходит,
концентрация водяного пара уменьшится в два
раза и, следовательно, составит половину от
концентрации насыщенного пара, каким он был
в начале процесса.
Поэтому пар в сосуде перестанет быть
насыщенным, его относительная влажность
станет равна 50 %
Правильный ответ № 3
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 14
Парциальное давление водяного пара при
температуре 30С равно 0,212 кПа. Чему
равна относительная влажность воздуха, если
давление насыщенных паров при этой
температуре равно 4,24кПа?
1. 10%
2. 5%
3. 50 %
4. 8%
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 14
Давление водяного пара в воздухе составляет
одну двадцатую от давления насыщенного
пара при данной температуре. Поэтому
относительная влажность этого воздуха
равна 5%.
Правильный ответ № 2
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 15
Что тяжелее, некоторый объем сухого или влажного
воздуха при одинаковых давлении и температуре?
Считать, что молярная масса воздуха равна
μ = 29 г/моль.
1. Сухого
2. Влажного
3. Их массы одинаковы
4. Это зависит от объема воздуха
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос №15 (1)
По закону Дальтона давление смеси
определяется полным числом молекул газа в
единице объёма независимо от их природы.
Поэтому, чтобы давление сухого и влажного
воздуха было одинаковым, число молекул в
единице объёма в сухом и влажном воздухе
должно быть одинаковым.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 15 (2)
Поскольку молярная масса воздуха 29 г/моль
больше молярной массы воды 18 г/моль, то
каждая “молекула” воздуха тяжелее
молекулы воды. Поэтому сухой воздух
тяжелее влажного при одинаковых давлении
и температуре
Правильный ответ № 1
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 16
Маленькая капелька воды, имеющая заряд
q = - 10e ( e – заряд протона), при освещении
светом потеряла три электрона. Каким стал
заряд капельки?
1. q = - 13e
2. q = - 7e
3. q = 3e
4. q = 0
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 16
Поскольку капелька воды имеет заряд
– 10e ( e - заряд протона), то она имеет в
избытке 10 электронов . Значит при потере
трех электронов их избыток уменьшится, и
заряд капельки станет равен - 7 e.
Правильный ответ №2
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №17
Два маленьких шарика одинаковых масс
1 и 2 заряжены зарядами Q и 2Q
соответственно. Шарики удерживают на
некотором расстоянии друг от друга, а
затем одновременно отпускают. Сравнить
ускорения шариков. Никакие силы, кроме
кулоновской, на шарики не действуют.
1. 2a₁ = a₂
2.a₁ = 2a₂
3. a₁ = a₂
4.a₁ = 4a₂
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 17
Сила кулоновского взаимодействия действует
как на первый, так и на второй заряды, а
поскольку их массы одинаковы, то ускорения
зарядов, как это следует из второго закона
Ньютона, в любой момент времени
одинаковы.
Правильный ответ № 3
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Взаимодействие электрических
зарядов
Электрический заряд – это физическая величина,
характеризующая свойство частиц или тел вступать в
электромагнитные взаимодействия.
Электрический заряд обычно обозначается буквами
q или Q.
Существует два рода электрических зарядов, условно
названных положительными и отрицательными.
Заряды могут передаваться (например, при
непосредственном контакте) от одного тела к другому.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные –
притягиваются.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Закон сохранения электрического
заряда
Одним из фундаментальных законов
природы является экспериментально
установленный закон сохранения
электрического заряда.
В изолированной системе
алгебраическая сумма зарядов всех тел
остается постоянной:
q1 + q2 + q3 + ... +qn = const.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Закон Кулона (1)
Силы взаимодействия
неподвижных точечных
зарядов прямо
пропорциональны
произведению модулей
зарядов и обратно
пропорциональны
квадрату расстояния
между ними:
F=(1/4πε₀)· ǀ q₁ǀ · ǀ q₂ǀ/r²
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Закон Кулона (2)
Силы кулоновского
взаимодействия
являются силами
отталкивания при
одинаковых знаках
зарядов и силами
притяжения при разных
знаках зарядов.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Закон Кулона (3)
Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел.
Практически закон Кулона хорошо выполняется, если
размеры заряженных тел много меньше расстояния
между ними.
Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона
зависит от выбора системы единиц.
Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:
k = 1/4πε₀
где ε₀–электрическая постоянная.
В системе СИ за единицу заряда принят 1 кулон (Кл).
Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное
сечение проводника при силе тока 1 А.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Принцип суперпозиции (1)
Если заряженное тело
взаимодействует
одновременно с
несколькими
заряженными телами, то
результирующая сила,
действующая на данное
тело, равна векторной
сумме сил, действующих
на это тело со стороны
всех других заряженных
тел.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Принцип суперпозиции (2)
Принцип суперпозиции
утверждает, что при
фиксированном
распределении зарядов
на всех телах силы
электростатического
взаимодействия между
любыми двумя телами
не зависят от наличия
других заряженных тел.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 18
Два маленьких шарика 1 и 2 с массами
m и 2m заряжены зарядами Q и 2Q
соответственно. Шарики удерживают на
некотором расстоянии друг от друга, а
затем одновременно отпускают. Сравнить
ускорения шариков. Никакие силы, кроме
кулоновской, на шарики не действуют.
1. 2a₁ = a₂
2.a₁ = 2a₂
3.a₁ = a₂
4.a₁ = 4a₂
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 18
Массы шариков разные. Поэтому при
одинаковой силе ускорение шарика с
меньшей массой в раза больше ускорения
шарика с большей массой , причем этот
результат не зависит от величин зарядов
шариков .
Правильный ответ № 2
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 19
Два одинаковых металлических шарика, заряженных
разными зарядами одного знака, находятся на
расстоянии, много большем их размеров. Шарики
приводят в соприкосновение, а затем разводят на
первоначальное расстояние. Что можно сказать о
величине силы взаимодействия шариков?
1. Увеличится.
2. Уменьшится.
3. Может как увеличиться, так и уменьшиться в
зависимости от величин первоначальных зарядов
4. Не изменится независимо от величин
первоначальных зарядов
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 19
Так как шарики одинаковы, заряды после их соединения
распределятся между ними поровну и для сравнения сил
нужно сравнить друг с другом величины
q₁·q₂ и (1/2(q₁ + q₂))²,
которые представляют собой произведения зарядов
шариков до и после их соединения.
После извлечения квадратного корня сравнение сводится
к сравнению среднего геометрического и среднего
арифметического двух чисел. А поскольку среднее
арифметическое двух разных чисел больше их среднего
геометрического, то сила взаимодействия шариков
возрастет независимо от величин их зарядов .
Правильный ответ № 1
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 20
Два одинаковых металлических шарика, заряженных
зарядами противоположных знаков, находятся на
расстоянии, много большем их размеров. Шарики
приводят в соприкосновение, а затем разводят на
первоначальное расстояние. Что можно сказать о
величине силы взаимодействия шариков?
1. Увеличится.
2. Уменьшится.
3. Может как увеличиться, так и уменьшиться в
зависимости от величин первоначальных зарядов.
4. Не изменится независимо от величин
первоначальных зарядов.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 20 (1)
Непосредственной проверкой легко
убедиться, что сила может как увеличиться,
так и уменьшиться в зависимости от величин
зарядов.
Например:
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 20 (2)
если заряды равны по величине, то после
соединения шариков их заряды станут равны
нулю, поэтому нулевой будет и сила их
взаимодействия, которая, следовательно,
уменьшится.
Если один из первоначальных зарядов равен
нулю, то после соприкосновения шариков заряд
одного из них распределится между шариками
поровну, и сила их взаимодействия увеличится.
Правильный ответ № 3
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 21
Электрон движется в поле
закрепленного маленького
шара, который заряжен
отрицательным зарядом.
В начальный момент скорость
электрона направлена к центру
шара. Как будет изменяться
скорость электрона
в последующем?
1. Будет всегда увеличиваться
2. Будет всегда уменьшаться
3. Сначала будет увеличиваться,
затем уменьшаться
4. Сначала будет уменьшаться,
затем увеличиваться
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 21
Поскольку электрон заряжен отрицательно, он будет
отталкиваться от шара. Так как начальная скорость
электрона направлена к шару, он будет продолжать
двигаться в этом направлении, но его скорость
будет уменьшаться. В какой-то момент он на
мгновение остановится, а потом будет двигаться от
шара с увеличивающейся скоростью.
Правильный ответ № 4
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 22
Какой из нижеперечисленных формул
выражается сила взаимодействия двух точечных
электрических зарядов - q₁ и – q₂ (q₁,q₂> 0),
расположенных на расстоянии r друг от друга?
Притягиваются они или отталкиваются?
1. F= kq₁q₂/r² , притягиваются
2. F= kq₁q₂/r² , отталкиваются
3. F= kq₁q₂/r , притягиваются
4. F= kq₁q₂/r , отталкиваются
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 22
Согласно закону Кулона
F= kq₁q₂/r²,
заряды отталкиваются.
Правильный ответ № 2
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос №23
Как изменится сила кулоновского
взаимодействия двух точечных неподвижных
зарядов, если заряд каждого увеличить
в n раз?
1. Увеличится в n раз
2. Уменьшится в n раз
3. Увеличится в n² раз
4. Уменьшится в n² раз
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 23
Cила их взаимодействия, как это следует из
закона Кулона, увеличится в n² раз.
Правильный ответ № 3
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 24
Как изменится сила кулоновского
взаимодействия двух точечных неподвижных
зарядов, если величину одного заряда увеличить
в 2 раза, величину второго – увеличить в 4 раза,
а расстояние между ними увеличить в 8 раз?
1. Не изменится
2. Уменьшится в 2 раза
3. Уменьшится в 4 раза
4. Уменьшится в 8 раз
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 24
При увеличении одного заряда в 2 раза,
а второго в 4, числитель закона Кулона
увеличивается в 8 раз, а при увеличении
расстояния между зарядами в 8 раз –
знаменатель увеличивается в 64 раза.
Поэтому сила взаимодействия зарядов
уменьшится в 8 раз.
Правильный ответ № 4
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 25
Два шарика, заряженные
зарядами Q и 3Q связаны
нерастяжимой
непроводящей нитью
длиной l . Найти силу
натяжения нити.
1.T = 3kQ²/l²
2.T = 6kQ²/l²
3.T = 3kQ²/2l²
4.T = 0
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 25
В системе двух заряженных шариков, связанных
нитью, действуют только внутренние силы.
Поэтому система будет покоиться и для
нахождения силы натяжения нити можно
использовать условия равновесия шариков.
Поскольку на каждый из них действуют только
кулоновская сила и сила натяжения нити, то из
условия равновесия следует, что эти силы
равны по величине. Отсюда T = 3kQ²/l².
Правильный ответ № 1
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 26
Три шарика, заряженные
одинаковыми зарядами Q,
расположены вдоль одной
прямой и связаны
нерастяжимыми нитями
длиной l. Найти силы
натяжения нитей.
1. T = 11kQ²/4l²
2.T =9kQ²/4l²
3.T = 7kQ²/4l²
4.T = 5kQ²/4l²
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос №26
Система трех шариков покоится, поэтому силы
натяжения должны компенсировать силы
кулоновского отталкивания крайних зарядов.
Последние найдем по закону Кулона и принципу
суперпозиции. Каждый крайний заряд
отталкивается от центрального заряда и другого
крайнего. Для суммы этих сил получаем
kQ²/l² + kQ²/4l² = 5kQ²/4l²
Этой величине и будет равна сила натяжения
нитей.
Правильный ответ № 4
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 27
Как направлена сила,
действующая на
отрицательный точечный
заряд - Q со стороны двух
одинаковых
положительных точечных
зарядов q?
Заряд Q расположен на
одинаковых расстояниях
от зарядов q.
1. 
2.
3.
4.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 27
Для нахождения силы,
действующей на заряд Q,
используем принцип
суперпозиции. На заряд
действуют силы притяжения к
нижнему и верхнему зарядам.
Поскольку расстояния от заряда
Q до зарядов q одинаковы,
модули этих сил равны друг
другу и они направлены под
одинаковыми углами к прямой,
соединяющей заряд с
серединой отрезка q-q .
Поэтому сила, действующая на
заряд направлена
горизонтально.
Правильный ответ № 1
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вопрос № 28
Как направлена сила,
действующая на
отрицательный заряд
- Q со стороны двух
точечных зарядов q и -q
(заряд -Q расположен на
перпендикуляре,
проходящем через
середину отрезка q-q )? .
1. 
2.
3.
4.
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Ответ на вопрос № 28
Как видно из рисунка,
сила, действующая на
заряд - Q, направлена
вниз.
Правильный ответ № 4
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Домашнее задание (1,2)
Какое из нижеперечисленных веществ является
аморфным?
1. Стекло
2. Твердая поваренная соль
3. Железо
4. Ни одно из перечисленных
Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух
точечных неподвижных зарядов, если расстояние
между ними увеличить в n раз?
1. Увеличится в n раз
2. Уменьшится в n раз
3. Увеличится в n² раз 4. Уменьшится в n² раз
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Домашнее задание (3)
Три одинаковых точечных заряда q
расположены в вершинах равностороннего
треугольника со стороной a. Какая сила
действует на каждый из них со стороны двух
других?
1.F = √2·q²/4πε₀a² 2.F = √3·q²/8πε₀a²
3. F = √3·q²/4πε₀a² 4.F = √2·q²/8πε₀a²
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Домашнее задание (4)
Относительная влажность воздуха в
цилиндре под поршнем равна 60%.
Воздух изотермически сжали, уменьшив его
объем в два раза. Относительная
влажность воздуха стала равна
1.120%
2. 100%
3. 60%
4. 30%
Лекция 7.
Свойства газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Влажность.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Домашнее задание (5)
Удельная теплота парообразования воды равна
2,3106 Дж/кг. Это означает, что для испарения
1. любой массы воды при температуре кипения
необходимо количество теплоты 2,3106 Дж
2. 1 кг воды при температуре кипения необходимо
количество теплоты 2,3106 Дж
3. 2,3 кг воды при температуре кипения необходимо
количество теплоты 106 Дж
4. 1 кг воды при любой температуре необходимо
количество теплоты 2,3106 Дж