سوال ۲۲۴ · فیزیک
کنکور تجربی ۱۴۰۰ · سوال ۲۲۴ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۲ · فصل ۲: جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم
در پدیدهٔ ابررسانایی، مقاومت ویژهٔ جسم با کاهش دما:
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
این پرسش مفهومی است و به محاسبه نیاز ندارد؛ باید رفتار مقاومت ویژه را هنگام کاهش دما بررسی کنیم.
گام اول: کاهش مقاومت ویژهٔ یک فلز با سردشدن، به‌تنهایی نشانهٔ ابررسانایی نیست. در فلزهای معمولی نیز مقاومت ویژه با کاهش دما کم می‌شود؛ ویژگی متمایز ابررسانایی، نوع تغییر در یک دمای خاص است (فیزیک ۲، صفحهٔ ۴۵–۴۶).
گام دوم: در برخی مواد مانند جیوه و قلع، هنگام رسیدن به دمای گذار، مقاومت ویژه به‌طور ناگهانی از مقدار غیرصفر به می‌رسد. بنابراین این تغییر نه کاهش خطی با شیب ثابت است و نه افزایش ناگهانی.
گام سوم: با سردکردن بیشتر و پایین‌رفتن از دمای گذار، مقاومت ویژه همچنان صفر باقی می‌ماند؛ پس توصیفی که افزایش دوبارهٔ مقاومت ویژه را مطرح کند نیز نادرست است (فیزیک ۲، صفحهٔ ۴۵–۴۶).
در نتیجه، توصیف درست باید هر دو ویژگی «افت ناگهانی به صفر» و «صفرماندن در دماهای پایین‌تر» را داشته باشد.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است کاهش مقاومت ویژهٔ فلزها با سردشدن را به‌صورت خطی تا صفر ادامه دهید. اما ویژگی ابررسانایی، افت ناگهانی مقاومت ویژه در یک دمای خاص است، نه رسیدن تدریجی به صفر با شیب ثابت.
- گزینهٔ ۲: ممکن است تغییر ناگهانی در دمای گذار را به یاد داشته باشید، اما جهت آن را اشتباه بگیرید. در ابررسانایی، با سردکردن ماده در آن دمای خاص، مقاومت ویژه افت می‌کند، نه اینکه افزایش یابد.
- گزینهٔ ۳: این گزینه با اشاره به افت ناگهانی، بخشی از رفتار ابررسانا را درست بیان می‌کند و ممکن است گمراه‌کننده باشد. اما پس از این افت، با کاهش بیشتر دما مقاومت ویژه صفر باقی می‌ماند و دوباره افزایش نمی‌یابد.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- در بخش «عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکی» به تفاوت رفتار فلزهای معمولی و مواد ابررسانا هنگام سردشدن توجه کنید.
- برای تشخیص ابررسانایی، صرفِ کاهش مقاومت ویژه کافی نیست؛ شکل تغییر آن در یک دمای خاص، تدریجی است یا ناگهانی؟
- پس از تشخیص نوع تغییر در دمای گذار، بررسی کنید کدام گزینه رفتار ماده را در دماهای پایین‌تر نیز درست توصیف می‌کند؛ این وضعیت با ادامهٔ سردکردن حفظ می‌شود.