Вопросы
К экзамену и зачету
по дисциплине «ФИЗИКА»
Раздел 1. Механика
1. Кинематика движения материальной точки (мгновенная и средняя скорости, тангенциальное и нормальное ускорения).
2. Частные случаи кинематики прямолинейного движения материальной точки.
3. Кинематика движения абсолютно твердого тела (угловые скорость и ускорение, частота и период вращения).
4. Сопоставление аналогичных кинематических характеристик двух типов движения (таблица).
5. Законы Ньютона. Принцип независимости действия сил. Механический принцип относительности Галилея.
6. Закон сохранения импульса системы материальных точек. Центр масс системы материальных точек
7. Закон движения центра масс системы материальных точек.
8. Работа силы и кинетическая энергия тела. Мощность.
9. Консервативные силы и потенциальная энергия, их взаимосвязь. Закон сохранения механической энергии.
10. Закон динамики вращательного движения абсолютно твердого тела.
11. Моменты инерции тел (обруч, цилиндр, сфера, шар, стержень). Теорема Штейнера.
12. Закон сохранения момента импульса механической системы.
13. Кинетическая энергия вращающегося тела и ее связь с работой внешних сил.
14. Сопоставление аналогичных динамических характеристик двух типов движения (таблица).
15 Метод векторных диаграмм. Свободные гармонические колебания, пружинный маятник.
16 Физический маятник, его приведенная длина. Математический маятник
Раздел 2. Механические колебания и волны
1. Свободные гармонические колебания на примере физического маятника. Дифференциальное уравнение и его решение.
2. Свободные гармонические колебания на примере Пружинного и математического маятников. Дифференциальное уравнение и его решение.
3. Энергия материальной точки, совершающей свободные гармонические колебания.
4. Сложение гармонических колебаний, направленных вдоль одной прямой. Когерентные колебания. Биения.
5. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.
6. Затухающие механические колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний, его решение (без вывода). Добротность колебательной системы.
7. Вынужденные механические колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний, его решение. Явление резонанса.
8. Продольные и поперечные волны в упругой среде. Уравнение бегущей гармонической волны.
9. Энергия упругих волн. Поток энергии. Вектор Умова-Пойнтинга. Интенсивность волны.
10. Отражение волн.
11. Стоячие волны. Уравнение стоячей волны и его анализ.
Раздел 3. Молекулярная физика и термодинамика
1. Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества, их опытные обоснования. Параметры состояния идеального газа. Уравнение Клаузиуса.
2. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. Средняя квадратичная скорость молекул газа. Теорема Больцмана.
3. Уравнение состояния идеального газа (две формы записи) как следствие из уравнения Клаузиуса и теоремы Больцмана.
4. Законы идеальных газов как следствия из уравнения Менделеева-Клапейрона.
5. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов, опыты Эндрюса.
6. I начало термодинамики. Две формы передачи энергии. Элементарная работа газа.
7. Классическая теория теплоемкостей идеального газа.
8. Применение I начала термодинамики к изопроцессам идеального газа (изохорическому, изобарическому, изотермическому).
9. Адиабатический процесс и работа газа в нем. Уравнение Пуассона.
10. II начало термодинамики. Энтропия. Круговые процессы. Цикл Карно (в координатах ”P – V” и ”T – S”), его КПД.
11. Закон Максвелла о распределении молекул по скоростям. Опыты Штерна.
12. Барометрическая формула.
13. Распределение Больцмана. Опыты Перрена по определению числа Авогадро.
Раздел 4. Электростатика
1. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля; принцип суперпозиции полей.
2. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля.
3. Вычисление напряженности электростатических полей равномерно заряженных бесконечной плоскости, бесконечно длинного цилиндра, сферы и шара с помощью теоремы Остроградского-Гаусса.
4. Работа по перемещению заряда в электростатическом поле.
5. Потенциал электростатического поля, его взаимосвязь с напряженностью. Эквипотенциальные поверхности
6. Вычисление потенциала простейших электростатических полей (поля равномерно заряженных бесконечной плоскости, бесконечно длинного цилиндра, сферы).
7. Проводники в электростатическом поле. Теорема Фарадея.
8. Электрическая емкость уединенного проводника. Конденсаторы. Вычисление электроемкости плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов.
9. Энергия заряженного проводника и электростатического поля.
10. Поляризация диэлектриков (электронная, ориентационная, ионная). Вектор поляризации и его связь с поверхностной плотностью поляризационных зарядов.
Раздел 5. Постоянный электрический ток
1. Основные положения классической электронной теории электропроводности металлов. Закон Ома в локальной форме.
2. Закон Джоуля-Ленца в локальной форме.
3. Электродвижущая сила. Напряжение. Обобщенный закон Ома для участка цепи.
4. Закон Джоуля-Ленца (в интегральной форме). Теплота, выделяющаяся в последовательно и параллельно соединенных проводниках.
5.Применение обобщенного закона Ома для расчета разветвленных электрических цепей (правила Кирхгофа).
Раздел 6. Электромагнетизм
1. Магнитное поле. Магнитное поле постоянного тока. закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле движущегося заряда.
2. Магнитное поле прямолинейного проводника с током.
3. Магнитное поле кругового витка с током.
4. Теорема о циркуляции вектора Н (закон полного тока).
5. Вычисление напряженности магнитного поля длинного соленоида, тороида и длинного прямого провода (внутри и вне провода) с применением теоремы о циркуляции вектора Н.
6. Закон Ампера. Магнитное взаимодействие проводников с токами.
7. Магнитное поле и электрический заряд (магнитное поле движущегося электрического заряда; сила Лоренца).
8. Плоский замкнутый контур с током в однородном и неоднородном магнитных полях.
9. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
10. Эффект Холла. Сила Лоренца.
11. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле.
12. Явление электромагнитной индукции. Основной закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Токи Фуко.
13. Явление самоиндукции. Собственный магнитный поток контура с током. Индуктивность. Вычисление индуктивности длинного соленоида.
14. Переходные процессы в электрической цепи с индуктивностью.
15. Энергия магнитного поля электрического тока. Объемная плотность энергии магнитного поля.
16. Магнетики в магнитном поле (диамагнетики; парамагнетики; ферромагнетики: домены, магнитный гистерезис, точка Кюри).
17. Основы теории Максвелла. Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме.
Раздел 7. Электромагнитные колебания и волны
1. Свободные гармонические колебания в электрическом колебательном контуре. Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний, его решение.
2. Энергия свободных гармонических колебаний в электрическом колебательном контуре.
3. Затухающие колебания в электрическом колебательном контуре. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний, его решение. Логарифмический декремент затухания и добротность колебательного контура.
4.Активное сопротивление, индуктивность и емкость в цепи переменного тока.
5. Мгновенная и активная мощности переменного тока, его эффективное значение.
6. Последовательный колебательный контур. Резонанс напряжений.
7.. Параллельный колебательный контур. Резонанс токов.
8. Электромагнитные волны, их основные свойства. Волновое уравнение для электромагнитного поля.
9. Энергия электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойнтинга. Интенсивность электромагнитной волны.
Раздел 8. Волновая оптика
1. Принцип Гюйгенса. Прохождение света через границу двух сред (законы геометрической оптики). Полное внутреннее отражение света.
2. Явление интерференции света. Геометрическая и оптическая длины пути. Условия интерференционных максимумов и минимумов.
3.. Методы наблюдения интерференции света (метод Юнга, бизеркала и бипризма Френеля, зеркало Ллойда, билинза Бийе). Условия наблюдения интерференции света.
4. Расчет интерференционной картины от двух точечных (щелевых) источников света. Ширина интерференционных полос.
5. Интерференция света в тонких пленках.
6. Интерференционные полосы равного наклона и равной толщины. Кольца Ньютона.
7. Явление дифракции света. Принцип Гюйгенса Френеля. Метод зон Френеля.
8. Дифракция Френеля на круглых препятствии и отверстии. Зонная пластинка.
9. Дифракция Фраунгофера на щели. Влияние ширины щели на дифракционную картину.
10. Дифракционная решетка, ее характеристики.
11. Поляризация света при прохождении через границу двух сред. Закон Брюстера.
12. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Призма Николя. Закон Малюса.
Раздел 9. Квантовая оптика
1. Фотоэлектрический эффект. Законы внешнего фотоэффекта, уравнение Эйнштейна.
2. Квантовая структура света: импульс, энергия, давление света.
3. Тепловое излучение, его характеристики. Законы Кирхгофа, Стефана - Больцмана. Формула Планка для испускательной способности абсолютно черного тела и следствия из нее: законы Стефана - Больцмана, Вина.
Раздел 10. Атомная и ядерная физика
1.Теория Бора для водородоподобных систем. Энергия электрона в атоме водорода.
Сериальные закономерности в спектре водорода (формул Лаймана, Бальмера)
2. Волновые свойства микрочастиц (волны де Бройля, их экспериментальные подтверждения). Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
3. Временное уравнение Шредингера, его стационарные решения.
4. Движение свободной микрочастицы.
5. Явление радиоактивности. Закон радиоактивного распада. Альфа, бета, гамма-лучи.
6. Прохождение микрочастицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект.
7. Водородоподобная система в квантовой механике.
Разработчик(и):
| Профессор, д.т.н., профессор | Полуэктов Н.П. | |||
| (должность, ученая степень, ученое звание) | (подпись) | (Ф.И.О.) | ||
| (должность, ученая степень, ученое звание) | (подпись) | (Ф.И.О.) | ||
| «__» ________ 201_ г. |
.
Форма представления комплекта контрольных работ (домашних заданий)
(при их наличие)
Контрольные работы (Домашние задания)
по дисциплине (модулю, практике, НИР)
«__ ФИЗИКА _»
Раздел (тема) 1. Механика.
Контрольная работа № 1.
1. Два грузовика одной марки движутся с одинаковой скоростью, причем первый – пустой, второй – груженый. У какого грузовика тормозной путь окажется больше, если они тормозят на одном и том же участке дороги? Коэффициенты трения у обоих грузовиков одинаковы.
2. Пять шаров с массами соответственно m, 2m, 3m, 4m, 5m укреплены на невесомом стержне так, что их центры находятся на расстоянии ℓ друг от друга. Определите положение центра масс системы по отношению к центру шара массой m.
4. Колесо диаметром 10 см и массой 1 кг вращается с частотой 1200 с-1. К ободу колеса приложена постоянная сила трения, под действием которой оно останавливается за 12 с. Определите силу трения.
5. Два диска с моментами инерции J1 и J2 вращаются на одной оси в противоположных направлениях с угловыми скоростями ω1 и ω2. Диски прижимают вплотную друг к другу. Определите установившуюся угловую скорость вращения.
6. Энергия колебаний первой системы в десять раз больше энергии другой, а ее коэффициент жесткости вдвое больше, чем у второй. Как соотносятся амплитуды колебаний (А1/А2) этих систем?
7. Плот массой 300 кг плавает на озере. Когда на него встает человек массой 75 кг, плот погружается на 5 см. После того, как человек спрыгивает с плота, тот некоторое время колеблется. Чему равна частота этих колебаний (затуханием пренебречь)?
8. Какая доля количества теплоты, подводимого к идеальному двухатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение его внутренней энергии?
9. Тепловую машину Карно с термическим КПД 10 % используют как холодильную машину. Определить ее холодильный коэффициент.
10. На рис. 1 представлена фазовая диаграмма для углекислого газа СО2. Какая кривая показывает точки, в которых газообразное и жидкое состояния сосуществуют в равновесии, и описывает зависимость температуры кипения от давления?
11. Имеются две пружины с разными коэффициентами жесткости: k1>k2. Над какой пружиной совершается бóльшая работа, если их растягивают, прикладывая одинаковые силы?
12. Однородная балка лежит на горизонтальной платформе, свешиваясь с нее на 0,25 своей длины. Когда свободный конец балки потянули вертикально вниз с силой 300 Н, противоположный конец начал отрываться от платформы. Определите вес балки.
13.Рыбак заметил, что гребни волн проходят мимо носа стоящей на якоре лодки каждые 5 с. Расстояние между гребнями он оценил в 15 м. С какой скоростью двигались волны?
14. Амплитуда звуковой волны увеличилась в 3 раза. Во сколько раз и на сколько децибел увеличилась интенсивность звука?
15.Обруч радиусом 10 см и массой 5 кг вращается вокруг оси симметрии согласно уравнению φ=A+Bt2+Ct3 рад, где В = 2 рад/с2, С= -0,5 рад/с3. Определите момент сил для t=3 с.
