Домашние задачи на свойства твёрдого тела. Закон Гука. Механическое напряжение

Домашние задачи на свойства твёрдого тела.
Закон Гука. Механическое напряжение
1. Вычислите модуль упругости железа, если известно, что железная проволока длиной
1,5 м и сечением 10-6м2 под действием силы в 200Н удлинилась на 1,5 мм.
2. Железобетонная колонна сжимается силой F. Какая часть нагрузки приходится на
железо, если площадь поперечного сечения железа составляет 1/20 площади
поперечного сечения бетона, а модуль упругости бетона составляет 1/10 модуля
упругости железа?
3. Проволока длиной 5,4 м под действием нагрузки удлинилась 2,7 мм. Определите
абсолютное и относительное удлинение проволоки.
4. Какое сечение должна иметь стальная колонна высотой 5 м, чтобы под действием
груза массой 15 т она сжалась менее чем на 1 мм. На сколько сжата такая колонна под
собственным весом?
Задачи на расчёт запаса прочности.
1. Какой груз был подвешен на стальном тросе диаметром 3 см при запасе прочности,
равном 10, если предел прочности стали 700 МПа?
2. Люстра массой 250 кг подвешена с помощью прутка из алюминия с пределом
прочности 0,11 ГПа. Какой должна быть площадь поперечного сечения прутка при
запасе прочности 4? Какова относительная деформация прутка?
3. К стальному стержню сечением 2 см2 подвешен груз массой 5 т. Каким запасом
прочности обладает стержень, если разрушающая нагрузка для стали при растяжении
равна 12,5 ∙ 108Па?
4. Стальную полоску шириной 16 см и толщиной 12 мм растягивают силой 200кН. С каким
запасом прочности работает полоса, если предел прочности стали, из которой она
изготовлена, равен 4,2 ∙ 108Па?
5. Какого диаметра должен быть стальной стержень для крюка подъемного крана
грузоподъемностью 80кН при восьмикратном запасе прочности? Предел прочности
стержня 6 ∙ 108 Н/м2.
Комбинированные задачи.
1. При каком абсолютном удлинении стальной стержень длиной 2 м и сечением 10 мм2
обладает потенциальной энергией 4,4 ∙ 10-2 Дж?
2. Стальная пружина под действием силы 300Н удлинилась на 2 см. Какой
потенциальной энергией будет обладать эта пружина при растяжении на 10см.
Уравнение теплового баланса
1. В калориметр, содержащий лед массой 100г при температуре 0 0С, впустили пар,
температура которого 100 0С. Сколько воды окажется в колориметре после того, как
весь лед растает? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг∙0С), удельная
теплота парообразования воды – 2,3 МДж/кг, удельная теплота плавления льда – 340
кДж/кг.
2. В воду массой 500г положили лёд, температура которого 0 °С. Начальная температура
воды 10 °С. Сколько нужно взять льда, чтобы он только растаял. Удельная
теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг* °С), удельная теплота плавления льда –
34кДж/кг.
Контрольный тест по теме «Свойства паров, жидкостей и твёрдых
тел»
Вариант 1.
1. Какой из графиков (рис 2) выражает зависимость давления насыщенного
пара от температуры?
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
2. В цилиндре, герметически закрытом поршнем, находятся вода и
насыщенный водяной пар. Как изменится давление в цилиндре, если
перемещением поршня объем уменьшается, а температура поддерживается
постоянной?
А. Увеличится. Б. Останется неизменным. В. Уменьшится. Г. Может остаться
неизменным или уменьшится. Д. Может остаться неизменным или увеличится.
3. Как изменяется температура кипения воды в открытом сосуде при
повышении атмосферного давления?
А. Повышается. Б. Понижается. В. Остается неизменной. Г. Может либо
повыситься, либо понизиться. Д. Кипение становится невозможным.
4. Относительная влажность воздуха в комнате равна 100%. Какое
соотношение из приведенных ниже выполняется для показаний сухого термометра
Т1 и влажного термометраТ2?
A. Т1 > Т2. Б. Т1 < Т2. В. Т1 = Т2. Г. Возможны все случаи: Т1 = Т2. Т1 > Т2. Т1< Т2. Д.
Среди ответов А—Г нет правильного.
5. Каким из перечисленных ниже свойств обязательно обладает любой
кристалл?
А. Твердость. Б. Анизотропия. В. Существование плоских граней. Г.
Прозрачность. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
6. На рисунке 3 представлена диаграмма растяжения материала. Какая точка
на диаграмме соответствует пределу прочности данного материала?
А.1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
7. В процессе нагревания вещество из твердого состояния переходит в
жидкое, а затем в газообразное. На рисунке 4 представлен график зависимости
температуры вещества от времени при условии постоянной мощности
теплопередачи. Какой участок графика соответствует процессу нагревания
жидкости?
А. 1— 2. Б. 2—3. В. 3—4. Г. 4—5. Д. 5—6.
8. При погружении в жидкость капиллярной стеклянной трубки уровень
жидкости в ней поднялся на 4 мм над уровнем жидкости в сосуде. Чему будет
равна высота подъема уровня той же жидкости и стеклянной трубке с отверстием в
два раза большего диаметра?
А. 16 мм. Б. 8 мм. В. 4 мм. Г. 2 мм. Д. 1 мм.
9. При подвешивании груза проволока удлинилась на 1 см. Каким будет
удлинение при подвешивании того же груза к проволоке той же длины, из того же
материала, имеющей в два раза большее поперечное сечение
А. 1 см. Б, 2 см. В.0,5 см. Г. 4 см, Д. 0,25 см.
10. В герметически закрытом сосуде находятся вода и водяной пар. Как изменится
концентрация молекул водяного пара при нагревании сосуда?
А. Увеличится. Б. Уменьшится. В. Останется неизменной. Г. Может увеличиться или
уменьшиться. Д. Ни один, из ответов А—Г не является правильным.
11. Какой из графиков на рисунке 2 является изотермой реального газа при
температуре ниже критической?
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
12. Температура кипения воды в открытом сосуде равна 100 °С. Изменится ли
температура кипения, если нагревание воды производить в герметически
закрытом сосуде?
А. Не изменится. Б. Температура кипения повысится. В. Температура кипения
понизится. Г. Кипение станет невозможным. Д. Среди ответов А—Г нет
правильного.
13. Выделяется или поглощается теплота при конденсации водяного пара?
А. Выделяется. Б. Поглощается. В. Не выделяется и не поглощается. Г. Процесс
может идти как с выделением, так и с поглощением теплоты. Д. Среди ответов А—
Г нет правильного.
14. Какое из перечисленных ниже физических свойств кристалла зависит от
выбранного в кристалле направления: 1) механическая прочность; 2)
электрическое сопротивление; 3) теплопроводность?
А. Только 1-е. Б. Только 2-е. В. Только 3-е, Г. Ни одно из свойств не зависит от
направления. Д. Все три свойства зависят от направления.
15. На рисунке 3 представлена диаграмма растяжения материала. На каком
участке диаграммы выполняется закон Гука? А. 0—1. Б. 1—2. В. 2—3. Г. 3—4. Д. 4—
5.
16. В процессе охлаждения вещество из газообразного состояния переходит в
жидкое, а затем в твердое. На рисунке 4 представлен график зависимости
температуры вещества от времени при условии постоянной мощности
теплопередачи. Какой участок графика соответствует процессу затвердевания
жидкости?
А. 1-2. Б. 2-3. В. 3-4. Г. 4-5. Д. 5-6.
17. При погружении в жидкость капиллярной
стеклянной трубки уровень жидкости в ней поднялся на 4
мм над уровней жидкости в сосуде. Чему будет равна в
этом капилляре высота подъема уровня жидкости, у
которой такой же коэффициент поверхностного
натяжения и в два раза большая плотность?
А. 1 мм. Б. 2 мм. В. 4 мм. Г. 8 мм. Д. 16 мм.
18. При подвешивании груза проволока удлинилась
на 8 мм. На сколько удлинится такая же проволока, но в 2
раза меньшей длины, при подвешивании этого же груза?
А. 32 мм. Б. 16 мм. В. 8 мм. Г. 4 мм. Д. 2 мм.
Вариант 2.
1. Какой из графиков (рис. 2) выражает зависимость давления от температуры
для ненасыщенного пара?
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
2. В цилиндре, герметически закрытом поршнем, находятся вода и
насыщенный водяной пар. Как изменится
давление в цилиндре, если перемещением
поршня объем увеличивается, а
температура поддерживается постоянной?
А. Увеличится. Б. Останется
неизменным. В. Уменьшится. Г. Может
остаться неизменным или уменьшится. Д.
Может остаться неизменным или
увеличится.
3. Температура кипения воды в
открытом сосуде равна 95°С. Какой причиной это может быть вызвано?
А. Атмосферное давление ниже нормального. Б. Атмосферное давление выше
нормального. В. Нагревание воды было очень быстрым. Г. Нагревание воды было
очень медленным. Д. Ни одна из причин А—Г не могла вызвать понижения
температуры кипения.
4. Относительная влажность воздуха в комнате равна 50%. Какое соотношение
из приведенных ниже выполняется для показаний сухого Т1 и влажного Т2
термометров?
А. Т1< Т2. Б. Т1> Т2. В. Т1= Т2. Г. Возможны все случаи:
Т1= Т2, Т1 < Т2 и Т1> Т2. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
5. Какое из перечисленных ниже свойств является обязательным признаком
любого аморфного тела?
А. Пластичность. Б. Прозрачность. В. Анизотропность. Г. Изотропность. Д.
Среди ответов А—Г нет правильного.
6. На рисунке 3 представлена диаграмма растяжения материала. Какой
участок диаграммы соответствует явлению текучести материала?
А. 0—1. Б. 1—2. В. 2—3. Г. 3—4. Д. 4—5.
8. В процессе нагревания вещество из твердого состояния переходит в
жидкое, а затем в газообразное. На рисунке 4 представлен график зависимости
температуры вещества от времени при условии постоянного теплообмена. Какой
участок графика соответствует процессу кипения жидкости?
А. 1—2. Б. 2—3. В. 3—4, Г. 4—5. Д. 5—6.
9. При погружении в жидкость капиллярной стеклянной трубки уровень
жидкости в ней поднялся на 8 мм. Чему будет равна высота подъема в этом
капилляре смачивающей жидкости с такой же плотностью, но имеющей в 2 раза
большее значение коэффициента поверхностного натяжения?
А. 2 мм. Б. 4 мм. В. 8 мм. Г. 16 мм. Д. 32 мм.
9. При подвешивании груза проволока удлинилась на 4 см. Каким будет
удлинение той же проволоки при подвешивании груза в 2 раза меньшей массы?
А. 1 см. Б. 2 см. В. 4 см. Г. 8 см. Д. 16 см.
10. В герметически закрытом сосуде находится только ненасыщенный
водяной пар. Как изменится концентрация молекул пара при нагревании сосуда?
А. Увеличится. Б. Уменьшится. В. Останется неизменной. Г. Может увеличиться
или уменьшится. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
11. Какой участок изотермы реального газа (рис.2) соответствует процессу
превращения газа в жидкость.
А. 1—2. Б. 2—3. В. 3—4. Г. 2—3—4. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
12. Сравните значения температуры кипения воды в открытом сосуде у
основания T1 и на вершине T2 горы.
A. T1= T2. Б. T1< T2. B T1> T2. Г. На вершине горы вода кипеть не может. Д. Среди
ответов А—Г нет правильного.
13. Выделяется или поглощается энергия при испарении воды?
А. Выделяется. Б. Поглощается. В. Не выделяется и не поглощается. Г. Процесс
может идти как с выделением, так и с поглощением количества теплоты. Д. Среди
ответов А—Г нет правильного.
14. Какое из перечисленных ниже физических свойств аморфного тела зависит
от выбранного в нем направления: 1) механическая прочность 2) электрическое
сопротивление; 3) теплопроводность?
А. Только 1-е. Б. Только 2-е. В. Только 3-е. Г. Все три свойства зависят от
направления. Д. Ни одно из свойств не зависит от направления.
15. На рисунке 3 представлена диаграмма растяжения материала. При
достижении какого значения напряжения
материал разрушается?
А. σ1. Б. σ2. В. σ3. Г. σ4. Д. σ5.
16. В процессе охлаждения вещество из
газообразного состояния переходит в
жидкое, а затем в твердое. На рисунке 4
представлен график зависимости
температуры вещества от времени при
условии постоянного теплообмена. Какой
участок графика соответствует процессу
конденсации пара в жидкость?
А. 1—2. Б. 2—3. В 3—4. Г. 4—5. Д. 5—6.
17. При погружении в жидкость
капиллярной стеклянной трубки уровень
жидкости в ней поднялся на 4 мм над
уровнем жидкости в сосуде. Чему будет
равна высота подъема той же жидкости в
стеклянной трубке с отверстием в два раза
меньшего диаметра?
А. 1 мм. Б. 2 мм. В. 4 мм. Г. 8 мм. Д. 16
мм.
18. При подвешивании груза проволока удлинилась на 2 см,. Каким будет при
подвешивании того же груза удлинение проволоки такой же длины и с такой же
площадью поперечного сечения, но изготовленной из материала, имеющего в два
раза большее значение модуля упругости?
А. 8 см. Б. 4 см. В. 2 см. Г. 1 см. Д. 0,5 см.