نمونه سوال فصل ۸ علوم هفتم با جواب

طبق جدول خوراکی‌ها، انرژی هر گرم شیر پرچرب، شیر کم‌چرب و شکر به‌ترتیب $3\,\mathrm{kJ/g}$، $1.8\,\mathrm{kJ/g}$ و $16.8\,\mathrm{kJ/g}$ است (صفحه‌های ۷۵ و ۷۶). با تغییر نوع شیر، کاهش انرژی برابر می‌شود با $\Delta E=210\times(3-1.8)=252\,\mathrm{kJ}$. برای جبران این مقدار انرژی با شکر داریم: $m=\dfrac{252}{16.8}=15\,\mathrm{g}$. بنابراین با افزودن این جرم شکر، انرژی مخلوط با انرژی مقدار اولیهٔ شیر پرچرب برابر می‌شود. پاسخ: گزینهٔ ۱

انرژی جنبشی به جرم و تندی بستگی دارد. چون جسم «الف» هم جرم بیشتری دارد و هم تندتر حرکت می‌کند، انرژی جنبشی آن قطعاً بیشتر است (صفحه‌های ۷۰ و ۷۱). انرژی پتانسیل گرانشی به وزن و ارتفاع از سطح زمین وابسته است (صفحهٔ ۷۳). در این مسئله، وزن بیشتر جسم «الف» عامل افزایش و ارتفاع کمتر آن عامل کاهش انرژی پتانسیل گرانشی است. چون مقدار این تفاوت‌ها مشخص نشده، نمی‌توان انرژی پتانسیل گرانشی دو جسم را به‌طور قطعی مقایسه کرد. پاسخ: گزینهٔ ۴

در بخش بالابردن، نیروی دست و جابه‌جایی هم‌جهت‌اند؛ بنابراین کار نیروی دست برابر است با $W=40\times0.75=30\,\mathrm{J}$. در بخش افقی، نیروی رو به بالای دست بر جابه‌جایی عمود است و کاری انجام نمی‌دهد. هنگام نگه‌داشتن جعبه نیز جابه‌جایی صفر است؛ پس کار این بخش هم صفر است (صفحهٔ ۶۹). در نتیجه مجموع کار نیروی دست همان $30\,\mathrm{J}$ است. چون جرم و سرعت جعبه هنگام بالابردن ثابت‌اند، انرژی جنبشی آن تغییر نمی‌کند و کار نیروی دست به افزایش انرژی پتانسیل گرانشی مربوط است (صفحه‌های ۷۰ تا ۷۲). پاسخ: گزینهٔ ۳

در آزمایش آونگ، برای بررسی اثر ارتفاع رهاسازی بر جابه‌جایی چوب، لازم است ارتفاع تغییر کند، اما جرم گلوله و قطعهٔ چوب یکسان بمانند. همچنین نتیجهٔ هر برخورد با اندازه‌گیری جابه‌جایی چوب مشخص می‌شود. تغییر هم‌زمان جرم و ارتفاع اجازه نمی‌دهد اثر این دو عامل از یکدیگر جدا شود. ثابت نگه‌داشتن ارتفاع نیز برای هدف این بررسی مناسب نیست. (صفحهٔ ۷۲) پاسخ: گزینهٔ ۱

انرژی هر گرم شکر و سیب به‌ترتیب $16.8\,\mathrm{kJ/g}$ و $2.4\,\mathrm{kJ/g}$ است. بنابراین انرژی این مقدار شکر برابر است با $20\times16.8=336\,\mathrm{kJ}$ و انرژی این مقدار سیب برابر است با $40\times2.4=96\,\mathrm{kJ}$. مجموع انرژی برابر می‌شود با $336+96=432\,\mathrm{kJ}$. (صفحه‌های ۷۵ و ۷۶) آهنگ مصرف انرژی در راه‌رفتن معمولی $16\,\mathrm{kJ/min}$ است؛ پس زمان موردنظر از رابطهٔ $t=432/16=27\,\mathrm{min}$ به دست می‌آید. این مقایسه فقط برابری مقدار انرژی‌ها را نشان می‌دهد. (صفحهٔ ۷۶) پاسخ: گزینهٔ ۳

در هر دو آزمایش، نیرو ثابت و هم‌جهت با جابه‌جایی است؛ بنابراین می‌توان از رابطهٔ $W=Fd$ استفاده کرد. کار نیروی کشش در آزمایش اول $W_1=12\times3=36\,\mathrm{J}$ و در آزمایش دوم $W_2=18\times2=36\,\mathrm{J}$ است؛ پس دو کار برابرند. (صفحه‌های ۶۸ و ۶۹) از طرف دیگر، سرعت هر جعبه در طول مسیر ثابت است، بنابراین انرژی جنبشی آن تغییر نمی‌کند. انجام کار توسط یک نیرو، به‌تنهایی دلیل افزایش انرژی جنبشی جسم نیست. (صفحهٔ ۷۲) پاسخ: گزینهٔ ۴

کشیده‌شدن زردپی آشیل، مانند کشیده‌شدن فنر، با ذخیرهٔ انرژی پتانسیل کشسانی همراه است. با رهاشدن آن، این انرژی آزاد می‌شود و فعالیت لازم عضله‌های پا کاهش می‌یابد؛ اما فعالیت عضله کاملاً حذف نمی‌شود (صفحهٔ ۷۳). همچنین این فرایند تولید انرژی از هیچ نیست، بلکه ذخیره و تبدیل انرژی است و با قانون پایستگی انرژی سازگاری دارد (صفحهٔ ۷۴). پاسخ: گزینهٔ 4

در چراغ‌قوه، منبع ذخیرهٔ انرژی شیمیایی باتری است. این انرژی ابتدا به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود و لامپ، انرژی الکتریکی دریافتی را به انرژی نورانی و گرمایی تبدیل می‌کند (صفحه‌های ۷۰ و ۷۱). انرژی گرمایی نیز باید در حساب انرژی منظور شود؛ زیرا قانون پایستگی انرژی اجازه نمی‌دهد بخشی از انرژی را نابودشده بدانیم. همین قانون دربارهٔ انرژی سوخت کشتی نیز برقرار است (صفحهٔ ۷۴). پاسخ: گزینهٔ 1

نیاز بدن به انرژی به فعالیت‌های آشکاری مانند راه‌رفتن و دویدن محدود نیست. در خواب نیز قلب و شش‌ها به فعالیت خود ادامه می‌دهند و برای این فعالیت‌ها انرژی مصرف می‌شود. منبع تأمین انرژی بدن نیز مواد غذایی است. همچنین ادامهٔ فعالیت اندام‌ها به معنای برابر بودن مصرف انرژی در خواب و بیداری نیست؛ متن، مصرف انرژی در بیداری را بیشتر می‌داند (صفحهٔ ۷۵). پاسخ: گزینهٔ ۴

طبق قانون پایستگی انرژی، مجموع انرژی نورانی و گرمایی خروجی با انرژی الکتریکی ورودی برابر است (صفحهٔ ۷۴). انرژی الکتریکی واردشده در این مدت برابر است با: $E_{\text{ورودی}}=24\times5=120\,\mathrm{J}$. بنابراین انرژی گرمایی خروجی برابر می‌شود با: $E_{\text{گرمایی}}=120-30=90\,\mathrm{J}$. پاسخ: گزینهٔ ۲

داوری «الف» نادرست است؛ نوار لاستیکی کشیده در حالت سکون نیز انرژی پتانسیل کشسانی دارد. داوری «ب» درست است؛ با رهاشدن نوار، انرژی ذخیره‌شدهٔ آن می‌تواند به انرژی جنبشی جسم تبدیل شود (صفحهٔ ۷۳). داوری «پ» نادرست است؛ انجام کار همیشه انرژی جنبشی را افزایش نمی‌دهد و انرژی می‌تواند به شکل پتانسیل ذخیره شود (صفحهٔ ۷۲). داوری «ت» درست است؛ جسم متحرکی که به جسم دیگری نیرو وارد کند و آن را جابه‌جا کند، روی آن کار انجام می‌دهد و از این راه انرژی منتقل می‌شود (صفحهٔ ۷۲). بنابراین فقط «ب» و «ت» درست‌اند. پاسخ: گزینهٔ ۱