Смачивание и несмачивание

Билет №1

Качественная задача по теме «Законы сохранения в механике».

Железнодорожная платформа, движущаяся с некоторой скоростью, сталкивается с другой платформой и останавливается. Буферная пружина между платформами сжимается. Определите, какие преобразования энергии происходят в этом процессе.

ОТВЕТ:

Кинетическая энергия движущейся платформы переходит в потенциальную энергию сжатой пружины и тепловую энергию окружающих тел (той же пружины и буферного механизма, которые нагреваются при ударе и сжатии, рельсов и колес самой платформы, которые нагреваются вследствие трения).

Билет №2

Экспериментальное задание по теме «Элементы электростатики»: наблюдение явления электризации тел

В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения явления электризации тел: два электростатических маятника на изолирующих штативах, стеклянная и эбонитовая палочки, кусочек шелковой ткани, кусочек меха.

Пронаблюдайте явление электризации и взаимодействие заряженных тел.

 

 

Билет №3

Экспериментальное задание по теме «Оптика» »: Наблюдение полного отражения и преломления света.

В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения явления

Приборы и материалы: 1) стакан высокий вместимостью 50 мл с водой, 2) пробирка,

3) карандаш.

Порядок выполнения:

1. Расположите карандаш наклонно в стакане с водой, поднимите стакан выше уровня глаз и посмотрите снизу через стенку на поверхность воды. Почему при рассматривании снизу поверхность воды в стакане кажется зеркальной? Опустите пустую пробирку в стакан с водой, и посмотрите на нее сверху. Почему при рассматривании сверху часть пробирки, погруженная в воду, кажется блестящей?
2. Налейте воду в пробирку и повторите наблюдение. Почему исчезло ранее наблюдаемое явление?
3. Энергично взболтайте воду в стакане карандашом, чтобы в ней образовались воздушные пузырьки. Рассмотрите их. Почему воздушные пузырьки в воде кажутся блестящими?

Ответ: Граница раздела двух сред вода-воздух прозрачная, но так-так лучи переходят из оптически более плотной среды, в менее плотную среду, то возникает явление полного внутреннего отражения.

 

 

Билет №4

1. Экспериментальное задание по теме «Молекулярная физика»: наблюдение измерения давления воздуха при изменении температуры и объема.

Оборудование: цилиндр переменного объема (сильфон), манометр, термометр, стеклянная банка, чайник с горячей водой, резиновая трубка. Ход работы:

1. Соберите установку по рисунку. Для этого цилиндр переменного объема соедините резиновой трубкой с манометром. Начальное давление воздуха в цилиндре удобно взять
равным атмосферному, для чего цилиндр вначале опыта надо соединить с окружающим пространством, открыв у манометра оба крана.

1. Закройте свободный кран у манометра и измерьте объем воздуха в цилиндре, его температуру и давление (оно равно атмосферному). Результаты этих и последующих измерений и вычислений запишите в таблицу.
2. Уменьшите объем воздуха в цилиндре с помощью винта. Измерьте давление воздуха в цилиндре. Как изменилось давление?
3. Налейте в банку горячей воды. Когда цилиндр прогреется, снова измерьте. Повторите измерения несколько раз, изменяя температуру воды в сосуде (а, следовательно, и воздуха в цилиндре).

Контрольные вопросы:

1. Почему цилиндр переменного объема надо помещать в воду так, чтобы она покрывала его полностью?
2. Можно ли в данной работе объем воздуха в цилиндре измерять в условных единицах?
3. Как меняется давление в зависимости от изменения объёма воздуха в цилиндре и его температуры?

Билет №5

Качественная задача по теме «Электростатика»

Два одинаковых металлических шара, имеющие заряды +3q и -5q приведены в соприкосновении и отодвинуты. Каков электрический заряд каждого шара после соприкосновения?

Билет №6

Экспериментальное задание по теме «Магнитное поле»: наблюдение взаимодействия постоянного магнита и катушки с током (или обнаружение магнитного поля проводника с током при помощи магнитной стрелки).

Обнаружение магнитного поля постоянного тока.

1. Соберите установку, изображенную на рисунке 1.
2. Расположите магнитную стрелку под проводником и замкните цепь. Что наблюдаете?
3. Расположите магнитную стрелку над проводником. Что наблюдаете? Сделайте вывод. Определите направление силовых линий магнитного поля, создаваемого током.

 

Билет №7

Качественные задачи по разделу «Молекулярная физика».

На рис.представлен график изменения давления в зависимости от температуры для некоторой массы идеального газа.

Выясните, какой это процесс. Определите, как при этом изменился объем газа.

Билет №8

Экспериментальное задание по теме «Элементы термодинамики»: построение графика зависимости температуры от времени остывания воды.

В вашем распоряжении имеется оборудование для наблюдения явления горячая и холодная вода, градусник, стаканчики.

Порядок выполнения: стакан с горячей водой поставить в стакан с холодной водой. Замерить температуру в начале и через 10мин. Построить график зависимости температуры воды от времени.

Билет №9

Качественная задача по теме «Магнитное поле».

В однородное магнитное поле с индукцией В со скоростью влетает частица массой М и зарядом

q, перпендикулярно линиям магнитной индукции. Выясните, как будет двигаться эта частица в магнитном поле? Начертите траекторию движения.

Ответ: По окружности

Билет №10

Экспериментальное задание по теме «Динамика»: проверка зависимости периода колебания нитяного маятника от длины нити (или независимости периода от массы груза).

В вашем распоряжении имеются штатив, к лапке которого привязана нить длиной

100 см с грузом массой 0,1 кг, набор грузов массой по 0,1 кг, секундомер.

Измерьте период колебаний груза при начальном отклонении его от положения равновесия на 5 см. Подвесьте к нити еще один груз массой 0,1 кг и снова измерьте период колебаний. Подтверждают ли результаты опытов предположение о том, что период также увеличился в два раза?

Измерьте период колебаний маятника с одним грузом и нитью длиной 100 см при начальном отклонении его от положения равновесия на 5 см. Уменьшите длину нити до 25 см и снова измерьте период колебаний. Подтверждают ли результаты опытов предположение о том, что при уменьшении длины нити в 4 раза период колебаний уменьшается в 2 раза?

Билет №11

Экспериментальное задание по теме «Электромагнитная индукция»: Наблюдение явления электромагнитной индукции.

В вашем распоряжении имеется оборудование для исследования явлении электромагнитной индукции: магнит, проволочная катушка, миллиамперметр. Подключите миллиамперметр к катушке, исследуйте возможные способы получения индукционного тока в катушке. Сделайте вывод об условиях, при которых возникает электрический ток.

Билет №12

Качественная задача по теме «Строение атомного ядра»

Рассмотрим ядро изотопа урана ²³⁵ U₉₂

Определите, сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа урана.

Билет №13

Экспериментальное задание по разделу «Молекулярная физика»:
Измерение влажности воздуха при помощи психрометра.

В вашем распоряжении имеются термометр, кусочек марли или ваты, стакан с водой, таблица психрометрическая. Найдите разность температур «сухого» и «влажного» термометров и с помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха в кабинете. Почему температура «влажного» термометра ниже, чем «сухого? В каком случае температура «влажного» термометра будет равна температуре «сухого»?

 

Билет №14

Качественные задачи по теме «Строение атомного ядра».

Качественные задачи по теме «Строение атома. Фотоэффект».

Катод вакуумного фотоэлемента освещается потоком монохроматического света.

Как изменится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не изменяя интенсивность падающего света?

Ответ: Увеличится(2 закон фотоэффекта)

Билет №15

Качественная задача по теме «Элементы астрофизики».

Что удерживает Луну и планеты при их движении по орбитам?

Ответ: Гравитационная сила

Билет №16

Качественная задача по теме «Электромагнитные волны».

На каком физическом явлении основана радиолокация и для каких целей ее применяют.

Ответ: Метод исследования пространства с помощью электромагнитных (радио) волн посредством анализа отраженной волны на задержку, фазу, уровень и направление.
Применение: обнаружение объектов в атмосфере и космосе, анализ атмосферы, например в метеорологии, изучение космического пространства.

Билет №17

Экспериментальное задание по теме «Свойства жидкостей и твердых
тел»:

Наблюдение явления подъема жидкости в капилляре.

В вашем распоряжении имеются две капиллярные трубки различного диаметра, емкость с водой, емкость с растительным маслом, ткань, бумага. Пронаблюдайте явление подъема жидкости по капиллярам и выявите зависимость высоты подъема жидкости от диаметра трубки и от плотности жидкости. Смачивают ли предложенные жидкости стекло? Как будет вести себя жидкость в капилляре, если жидкость не смачивает его? Приведите примеры капиллярных явлений в природе.

Ответ

Капиллярным явлением называется подъем или опускание жидкостей по узким трубкам, чем тоньше сосуд, тем выше уровень воды.

Причина этому – их пористая структура и элементарные законы физики, а результат – капиллярные явления.

Капилляр – это очень узкая трубка, в которой жидкость ведет себя особым образом.

 

Под действием силы поверхностного натяжения смачивающая жидкость в капиллярах находится выше уровня, на котором она должна находиться согласно закону сообщающихся сосудов. И наоборот, несмачивающая субстанция располагается ниже этого уровня.

Жидкость по капиллярам поднимается; высота подъёма зависит от диаметра капилляра и от свойств жидкости.

Примеров таких сосудов много в природе – капилляры кровеносной системы, пористых тел, почвы, растений и т. д.

Смачивание и несмачивание

Сма́чивание — это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости. Смачивание бывает двух видов: · Иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью) · Контактное (состоит из трёх фаз — твердая, жидкая, газообразная) Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами (или атомами) смачиваемого тела (адгезия) и силами взаимного сцепления молекул жидкости (когезия). Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности: 1. молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность; 2. молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность. ОПЫТ! Если опустить стеклянную палочку в ртуть и затем вынуть ее, то ртути на ней не окажется. Если же эту палочку опустить в воду, то после вытаскивания на ее конце останется капля воды. Этот опыт показывает, что молекулы ртути притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стек­ла, а молекулы воды притягива­ются друг к другу слабее, чем к молекулам стекла. Если молекулы жидкости при­тягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твердого вещества, то жидкость называют смачивающей это вещество. Например, вода смачивает чистое стекло и не смачивает парафин. Если молекулы жидкости притя­гиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твердого вещества, то жидкость называют не смачивающей это вещество. Ртуть не смачивает стекло, однако она смачивает чистые медь и цинк. Расположим горизонтально плоскую пластинку из какого-либо твердого вещества и капнем на нее исследуемую жидкость. Тогда капля расположится либо так, как показано на рис.5(а), либо так, как показано на рис. 5(б). Рис.5 (а) Рис.5(б) В первом случае жидкость смачивает твердое вещество, а во втором — нет. Отмеченный на рис.5 угол θ называют краевым углом. Краевой угол образуется плоской поверхностью твердого тела и плоскостью, касательной к свободной поверхности жидкости, где граничат твердое тело, жидкость и газ; внутри крае­вого угла всегда находится жидкость. Для смачивающих жидкостей краевой угол острый, а для не смачивающих — тупой. Чтобы дей­ствие силы тяжести не искажало краевой угол, каплю надо брать как можно меньше. Поскольку краевой угол θ сохраняется при вертикальном поло­жении твердой поверхности, то смачивающая жидкость у краев сосуда, в который она налита, при­поднимается, а несмачивающая жидкость опускается

 

Билет №18

Качественная задача по теме «Основы кинематики»

На рисунке изображен график зависимости скорости велосипедиста от времени движения. Опишите, как двигался велосипедист на каждом из участков. Начертите примерный график зависимости координаты велосипедиста от времени.

Билет №19

Качественная задача по теме «Законы термодинамики».

Объясните, как изменяется внутренняя энергия идеального газа при изохорном на­гревании?

Ответ: Увеличивается

Билет №20

Экспериментальное задание по теме «Динамика»:

Построение графика зависимости силы упругости от удлинения пружины.

В вашем распоряжении имеются пружина, динамометр, линейка, штатив с муфтой и лапкой.

1. Соберите установку, закрепив динамометр на штативе. Измерьте начальную длину пружины L1, при F1=0.

2. Прикрепите к концу шнура динамометр и, растягивая образец на 2 см, измерьте длину шнура L2 и силу упругости возникающую в шнуре F2. Повторите измерения удлиняя образец каждый раз на один см. Результаты измерений занесите в таблицу.

Длина образца L, м
Удлинение ΔL, м		0,02	0,04	0,06	0,08	0,10	0,12	0,14	0,16
Сила упругости F,Н

3. По данным таблицы построить график зависимости силы упругости от удлинения пружины.

Билет №21

Качественные задачи по теме «Строение газов, жидкостей и твердых
тел».

Составьте сравнительную таблицу, в которой укажите, чем отличаются агрегатные состояния веществ друг от друга?

Билет №22