«УТВЕРЖДАЮ Первый проректор _В.К. Хегай УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине Физика для студентов очной и заочной формы обучения, обучающихся по направлению 270100 Строительство и специальностям 270102 Промышленное ...»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет»

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор

_В.К. Хегай

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

по дисциплине «Физика»

для студентов очной и заочной формы обучения, обучающихся по направлению 270100 «Строительство» и специальностям 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция», 270112 «Водоснабжение и водоотведение».

Ухта Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет»

«УТВЕ РЖДАЮ»

Проректор по учебной раб оте В.К.Хегай ""_ 200 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по ФИЗИКЕ наименование дисциплины для специальностей направления № 270100 «Строительство» шифр и наименование специальности Архитектурно-строительный факультет_ кафедра физики_ курс 1, 2_ семестр 2, 3, Лекции 106(час) Экзамен 2, 3, семестр Практические (семинарские) занятия 53_(час) Зачет семестр Лабораторные Индивидуальная занятия 53_(час) работа 11(час) Самостоятельная Всего часов 212 (час) работа 197_( час) Общее 420_ (час) 2008 г.

Рабочая программа составлена на основании государственного образовательного стандарта мин истерства образования Российской Федерации, 2003 г. и примерной программы дисциплины "Физика" для технических вузов, 1996 г. наименование примерной программы и дата утверждения Индекс_ Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры физики, протокол № "07" сентября 2006 г.

Заведующий кафедрой Одобрено советом направления 270100 – «Строительство» «_»_200г.

Председатель Одобрено советом специальности 270102 – «Промышленное и гражданское строительс тво»

«_»_200г.

Председатель Одобрено советом специальности 270109 – «Теплогазоснабжение и вентиляция»

«_»_200г.

Председатель Одобрено советом специальности 270112 – «Водоснабжение и водоотведение»

Программа составлена доцентом кафедры физики Пономаревым Н.С.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном проце ссе………………………………… 2. Содержание дисциплины…………………………………………………………………….. 2.1. Распределение дисциплины по семес трам…………………………………………….. 2.1.1. Наименование тем и их содерж ание…………………………………………….. 2.1.2. Наименование тем (вопросов ), целиком выделенных для самостоятельной прорабо тки студентами…………………………………. 2.2. Практические и семинарские занятия, их содержание и объем в часах……………. 2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах………………………….. 3. Учебно-методические материалы по дисциплине………………………………………… 3.1. Основная и дополнительная литерат ура……………………………………………… 3.2. Наглядные и другие пособия и ТСО………………………………………………….. 3.3. Методические пособия и указания……………………………………………………. 3.4. Методические указания по ис пользованию ТСО и ЭВМ…………………………… 4. Протокол согласования рабочей программы с другими дисциплинами специальностей……………………………………………………………………………… Дополнения и изменения в рабочей програ мме…………………………………………... Приложения…………………………………………………………………………………. 1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном проце ссе 1.1. Цель преподавания дисциплины. Курс физики в системе подготовки бакалавров и специалистов имеет целью изучение физических явлений, лежащих в основе совр еменных технических устройств и производств. Курс физики совместно с курсами высшей математики и теоретической механики составляют основу теоретической подготовки бакалавров и специалистов, играют роль фундаментальной базы, без к оторой не возможна их деятельность.

1.2. Задачи изучения дисциплины. Студентам необходимо научиться разбираться в физических явлениях, применять физические законы на практике по своей специальн ости и направлению подготовки, иметь навыки экспериментальных исследований (р абота с приборами, обработка резул ьтатов измерений).

1.3. Место дисциплины в учебном процессе. Дисциплина «Физика» является одной из о сновных дисциплин цикла ЕН, обеспечивает формирование естественно-научного мировоззрения будущего специалиста, является базой при изучении технических дисциплин.

1.4. Требования к уровню освоения курса. В процессе изучения дисциплины «Физика» с тудент должны знать: основные законы и явления классической физики, иметь представления о квантовой физике; уметь: формулировать содержательный смысл ф изических понятий, величин, законов для анализа физических явлений и процессов; объяснять физические явления, указывать границы и условия применимости физических моделей, законов, теорий ; формулировать основные положения физических моделей;

делать выводы на основе данных, представлен ных графиком, диаграммой, рисунком, схемой и т.д.; применять законы физики для анализа явлений и процессов на качес твенном уровне; описывать преобразования энергии в физических процессах.

1.5. Перечень основных видов учебных занятий. Лекции, лабораторные и прак тические занятия, самостоятельная работа, индивидуальные консультации. В самостоятел ьную форму обучения включается выполнение домашних контрольных заданий, подготовка к практическим и лабораторным занятием, изучение отдельных разделов.

1.6. Виды и формы ежемесячного, текущего, рубежного контроля. К ежемесячному контролю относится контроль выполнения лабораторных работ и тестовый контроль на лекциях. Текущий контроль включает в себя дополнительно контроль выполнения заданий для самостоятельной работы, осуществляе мый в форме индивидуальных консультаций и проверке заданий, предложенных для самостоятельной работы. Р убежный контроль осуществляется посредством выполнения контрольных работ (на практических занятиях и в форме дома шней контрольной работы). Итоговый контроль осуществляется приемом экзаменов.

1.7. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами нео бходимо для изучения данной дисциплины.

Высшая математика: 1) алгебра векторов 2. Содержание дисциплины.

2.1.Распределение дисциплины по семестрам в соответствии с учебным планом направления 270100 – «Строительство»

специальностей: 270102 – «Промышленное и гражданское строительство»

2.1.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий (по семес трам) Понятия в классической мех а- Введение. Модели в механике. Система нике. Кинематика твердого отсчета. Траектория, длина пути, ве ктор перемещения. Скорость. Ускорение сохранения импульса.

мость. Поле тяготения и его напряже нность. Работа в поле тяготения. Потенциал поля тяготения. Космические скорости. Неинерциальные системы о тсчета. Силы инерции.

механике. Основы релятив иПостулаты специальной теории отн остской механики.

гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Би ения. Сложение взаимно перпендик улярных колебаний. Затухающие колебания. Вынужденные колебания.

вых процессов. Элементы о пволны. Фазовая скорость. Волн овое лекулярно-кинетическая теоОсновное уравнение молекулярнория.

Барометрическая формула. Распред еление Больцмана. Опытное обоснование молекулярно-кинетической теории.

Элементы неравновесной те рЯвления переноса в термодинамич ески модинамики.

состояния.

лекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Вандер-Ваальса. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля– Конденсированное состояние. Поверхностное натяжение. Смачивание. Давление под искривленной поЖидкости.

Конденсированное состояние. Твердые тела. Моно- и поликристаллы.

Твердые тела.

Фазовое равновесие и фазовые Испарение, сублимация, пла вление и превращения.

ки. Электрический заряд. Закон сохр анения электрического заряда. Дискре тность и инвариантность электрическ ого заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность поля.

куляция вектора напряженности эле ктростатического поля. Потенциал эле ктростатического поля и эквипотенц иальные поверхности. Градиент поте нциала. Связь потенциала с напряже нностью электростатического поля. Потенциальный характер электростатич еского поля. Источники поля.

объемная плотность заряда. Напряженность и потенциал поля бесконечно за ряженной плоскости, бесконечной нити, сферы. Напряженность и поте нциал заряда в проводнике. Электростатич еская защита. Электроемкость уедине нного проводника. Емкость конденсат оров. Соединение конденсаторов.

точечных зарядов. Энергия заряженн ого проводника и заряженного конде нсатора. Энергия электростатического и неоднородного участков цепи в инт егральной форме. Закон Ома для зам кнутой цепи. Сопротивление проводн иков. Напряжение на полюсах источн ика тока. Разрядка конденсаторов. Закон ЭДС индукции в проводниках, движ ущихся в магнитном поле. Явление с амоиндукции. Индуктивность. Инду ктивность длинного соленоида. Взаи мная индукция. Токи самоиндукции при ченность. Типы магнетиков. Диамагн етизм и парамагнетизм. Магнитная во сприимчивость и магнитная проница емость, их зависимость от температуры.

гральной и дифференциальной формах. Материальные уравиндукции. Вихревое электрическое п онения.

электромагнитной волны. Попере чность электромагнитных волн. Скорость электромагнитных волн. Энергия при интерференции. Расчет интерф еренционной картины от двух источн иков. Методы получения когерентных отражении света от поверхности д иэлектрика. Закон Брюстера. Оптич еская анизотропия кристаллов. Двойное Теория атома водорода по Бо- Модели атома Томсона и Р езерфорда.

Квантовые уравнения движ е- Общее уравнение Шредингера. Ура вния. Операторы физических нение Шредингера для стаци онарных Энергетические спектры ат о- Атом водорода в квантовой механике.

Энергетические спектры м о- Молекулы: химические связи, понятие лекул. Природа химических об энергетических уровнях.

Элементы квантовой электр о- Вынужденное и спонтанное излуч ение.

Дирака. Функция распределения Фе рми. Плотность состояний. Электронный ферми-газ в металле. Энергия Ядерная физика. Основные Состав атомного ядра. Изотопы и из охарактеристики ядер. Прото н- бары. Характеристики атомных ядер:

но-нейтронная структура ядра. заряд, масса, размер, спин, магнитный Прохождение тяжелых частиц, излучения и -излучения через вещество. Общая характеристика радиоакти вности. Искусственная радиоактивность.

2.1.2. Наименование тем (вопросов), целиком выделенных для самостоятельной прорабо тки студентами.

2.2. Практические и семинарские занятия, их содержание и объем в часах (по семестрам).

занятия Наименование практиче- Основное содержание практических занятий (семин аров) жение твердого тела. Момент импульса и закон его сохранения бания и волны. Сложение гармонических колебаний. Зат ухающие и вынужденные колебания. Ск орость распространения волны, частота, п ериод и длина волны. Интерференция волн.

ния идеального газа. стояния. Газовые законы. Диффузия, вя зЯвления переноса. кость, теплопроводность. Распределение мики. Энтропия. Адиабатический процесс. Тепл оемкость. Круговые процессы. КПД тепл овых машин.

Контрольная работа. Домашняя контрольная по термодинамике.

1. Закон Кулона. На- Закон Кулона. Напряженность поля. При н- пряженность поля. цип суперпозиции.

2. Теорема Гаусса. Расчет электрических полей с помощью 3. Потенциал поля. Ра- Потенциал, работа, энергия электрического бота поля. Конден- поля. Электроемкость.

4. Законы постоянного Законы Ома и Джоуля-Ленца в интеграль- 6. Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитный мо- 7 Закон Ампера, сила Сила Ампера и сила Лоренца. Поток вект о- 8. Электромагнитная Закон Фарадея. Индуктивность. Магнитное 9. Контрольная работа. Домашняя контрольная по магнетизму. 1. Интерференция све- Опыт Юнга. Кольца Ньютона. Интерфере н- 2. Дифракция света. Дифракция на одной щели дифракционная 3. Поляризация света. Законы Малюса и Брюстера. Аномальная и Дисперсия света. нормальная дисперсия. Поглощение света 4. Тепловое излучение. Законы теплового излучения. Формула Фотоэффект. Эффект Эйнштейна для фотоэффекта. Масса, имКомптона. Давление пульс фотона. Давление света. Эффект 5. Контрольная работа. Волновая и квантовая оптика. 6. Атом Бора. Рентге- Формула Бальмера. Постулаты Бора. Закон новское излучение. Мозли. Рентгеновские спектры.

7. Волновые свойства Гипотеза де Бройля. Соотношение неопр е- частиц. Квантовая деленностей. Волновая функия, ее свойства механика. и статистический смысл. Уравнение Шр едингера для стационарных состояни й.

8. Квантовомеханиче- Квантовые числа. Электронные оболочки. ское описание атома. Периодическая система элементов. Энергия Элементы квантовой Ферми. Теория Дебая.

статистики.

9. Строение атомных Массовое и зарядовое числа. Размер и масса ядер. Радиоактив- ядра. Дефект массы. Закон радиоактивного ность. Ядерные ре- распада. Период полураспада. Энергия свяакции. зи. Законы сохранения в яде рных реакциях.

Контрольная работа. Домашняя контрольная работа.

2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах.

3 Изучение и проверка основного закона динамики вращательного 4 Определение момента ине рции и положения центра тяжести физич е- 5 Определение момента инерции тела произвольной формы методом крутильных колебаний.

11 Определение поверхностного натяжения жидкости по методу ма к- симального давления в п узырьке газа.

12 Определение коэффициента вязкости воздуха методом истечения из 13 Определение отношения теплоемк остей Cp/Cv для воздуха методом адиабатического расширения.

14 Определение динамической вязкости жидкости по методу падающ е- 15 Определение отношения теплоемкостей по скорости звука в газе. 17 Определение теплоемкости металлов методом ох лаждения. 31 Изучение зависимости сопротивления провадников и полупроводн и- 33 Определение горизонтальной с оставляющей магнитного поля Земли. 34 Изучение индуктивности катушки и емкости конденсатора на пер е- менном сопротивлении.

36 Изучение гальванометра магнитоэлектрической сист емы. 43 Определение длины световой волны при помощи дифракционной 45 Определение постоянной Планка и работы выхода электрона. 52 Измерение показателя преломления стеклянной пластинки пр и по- 3.Учебно-методические материалы по дисциплине 3.1. Основная и дополнительная литература Павлова В.И., Трофимова Т.И. Сборник задач по физике с решениями.

Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему Физика. Электростатика. По стоянный ток. МагЛ-8 нетизм: учебное пособие /В.Н. Шамбулина. – Печ. 2006 Изд.2-е. – Ухта: УГТУ, 2006. – 156 с.

Физика. Геометрическая и волновая оптика :

Физика. Квантово-оптические явления. Физика атома. Элементы физики атомного ядра : сборЛ-10 ник задач с решениями /В.А. Жевнеренко, В.Н. Печ. 2007 Шамбулина, И.К. Серов. – Ухта: УГТУ, 2007. – Физика. Геометрическая и волновая оптика :

сборник задач с решениями /В.А. Жевнеренко, В.Н. Шамбулина, И.К. Серов. – Ухта: УГТУ, Физика. Квантово-оптические явления. Физика ное пособие /В.Н. Шамбулина, В.А. Жевнере нко, В.О. Некучаев. – Ухта: УГТУ, 2008. – 152 с.

ров и др. – Изд. 2-е– Ухта: УГТУ, 2002.–75 с.

ров и др. – Изд. 2-е– Ухта: УГТУ, 2002.–67 с.

3.2. Наглядные и другие пособия и ТСО.

1. Диаграмма состояния воды.

2. Плотность воды и ее насыщенного пара при различных температурах.

3. Явления переноса.

4. Энергия поступательного движения молекул идеального газа.

5. Детандерная машина для сжижения газа.

6. Цикл Карно.

7. Изотермы реального газа.

8. Теплопроводность газов.

9. Распределение молекул идеального газа по скоростям.

10. Установка для получения высокого вакуума.

11. Пластинчатый роторный насос.

12. Диффузионно-конденсационный насос.

13. Дифракционная решетка.

14. Дифракция на щели.

15. Распределение электронов в атомах элементов.

16. Схема рубинового лазера.

17. Фотоэлектронный умножитель.

18. Интерферометр Майкельсона.

19. Радиоактивные превращения осколков, возникающих при делении ядер.

20. Атомная электростанция ( тепловая схема ).

21. Тороидальная установка для получения высокотемпературной плазмы.

22. Основные типы ускорителей.

23. Циклотрон.

24. Элементарные частицы.

25. Радиоактивные ряды.

26. Энергия связи атомных ядер.

27. Дифракция электронов.

28. Эффект Комптона.

29. Опыт Франка и Герца.

30. Атом Бора.

31. Опыт Резерфорда.

32. Давление света.

33. Способы наблюдения интерференции.

34. Интерференция в тонких пленках.

35. Кольца Ньютона.

3.3. Методические пособия и указания Методические указания к контрольным заданиям по теме «Механике». – Ухта: УГТУ, 2008. – 22 с.

Методические указания к контрольным заданиям по теме Методические указания к контрольным заданиям по теме Методические указания к контрольным заданиям по теме «Электромагнетизм». – Ухта: УГТУ, 2008. – 18 с.

Методические указания к контрольным заданиям по т еме Методические указания к контрольным заданиям по теме Методические указания по выполнению лабораторных 2003– 3.4. Методические указания по использованию ТСО и ЭВМ ному практикуму по физике (компь ютерное моделирование).

сложных электрических цепей с пом ощью правил Кирхгофа.

4. Протокол согласования рабочей программы с другими дисциплинами специальностей Наименование дисцип- Предложения об изме- Принятое решение лин, изучение которых нениях в пропорциях (протокол №, дата), Примечание.

Рабочая программа согласуется с профилирующими (выпускающим и) кафедрами и кафедрами, обеспечивающими проведение дисциплин, изучение которых опирается на да нную дисциплину.

Дополнения и изменения в рабочей программе на / учебный год В рабочую программу вносятся следующие изменения:

"_" г.

Внесенные изменения утверждаю _

ПРИЛОЖЕНИЕ А

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕН ДАЦИИ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТ ЕЛЯ

Последовательность изложения вопросов и их глубина может быть различной в з ависимости от реально складывающейся ситуации учебного процесса. Кроме того, преп одаватель имеет право выбора спо соб изложения того или иного вопроса. Лекционный курс излагается с использованием мультимедиа. Презентации курса находятся в большой физической в каталоге D:\Физика\.

Основные приемы изучения материала и используемый соответствующий задачный материал рассмотрен в учебниках и учебных пособиях издательства УГТУ (приведены в списках основной и дополн ительной литературы).

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИ Я ДЛЯ СТУДЕНТОВ

В каждом семестре во время изучения дисциплины «Физика» студент очной формы обучения должен выполнить по 4–6 лабораторных работ в соответствии с методическими указаниями к каждой работе. В соответствии с рабочей программой необходимо выпо лнить две контрольные работы в семестре, одна из которых домашняя, вторая – аудиторная. Контрольные выполняются по заданиям, аналогичным тем, что приведены в указа нных выше методических указаниях, разработанных на кафедре физики УГТУ. В ко нтрольных работах даны задачи, подобные тем, что разобраны в учебных пособиях прив еденных в основной и дополнительной литературе.

Студенты безотрывной (заочной) формы обучения к каждой из двух сессий выполняют по три контрольные работы по учебным пособиям, указанным в рабочей программе, и 4 лабораторные работы во время сессии. Первые три контрольные работы выполняются по учебному пособию Л-13, следующие три – по Л-14. Варианты для выполнения ко нтрольной работы определяется по последним двум цифрам номера зачётной книжки в с оответствии с таблицей приведенной ниже. Чтобы получить трёхзначный номер задачи по учебному пособию, к двухзначному номеру, определяемому по таблице, спереди добавл яется третья цифра, соответствующая номеру контрольной работы.

Например, если номер зачётной книжки студента 050712, то он выполняет вариант № 12, соответственно номера задач по первой контрольно й будут 102, 114, 127, 132, 144, 157, 167, 174; по второй работе – 202, 214, 227, 232, 244, 257, 267, 274 и т.д. по следующим работам.

Таблица для определения вариантов контрольных заданий № вар.

№ вар.

№ вар.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический универси тет»

УТВЕРЖДАЮ

устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых по _«Физике» для специальности направления 270100 «Строительство» факультет архитектурно-строительный кафедра физики курс 1, семестр 2, 3, 4_

1. ВИДЫ И ФОРМЫ ТЕКУЩЕГО, ЕЖ ЕМЕСЯЧНОГО, РУБЕЖНОГО КОНТРОЛЯ,

ИТОГОВЫХ АТТЕСТАЦИЙ

Текущий контроль включает в себя контроль выполнения заданий для самосто ятельной работы. К ежемесячному контролю дополнительно относится контроль выполн ения домашних заданий, осуществляемый в форме индив идуальных консультаций и пр оверке заданий, предложенных для самостоятельной работы. Рубежный контроль осущес твляется посредством выполнения контрольных работ (на практических занятиях и в фо рме домашней контрольной работы), тестового ко нтроля на лекциях.

Итоговый контроль осуществляется приемом экзамена. Экзаменационные билеты составляются с использованием генератора случайных чисел, который выбирает задания в тестовой форме, составленные на основании теоретических вопросов, приведенных ниже, и задач из указанной выше литературы.

1.1. Вопросы к экзамену за II семестр для студентов очного обучения.

ОСНОВЫ МЕХАНИКИ.

Кинематика материальной точки и абсолютно твердого тела.

Тема 1. Кинематические характеристики движения.

1. Радиус-вектор. Вектор перемещения. И х выражение через декартовы координаты точки.

Сделайте рисунок, укажите соответствующие векторы.

2. Скорость перемещения. Средняя и мгновенная скорости. Сделайте рисунок, укажите направления этих скоростей. Проекции скорости на оси декартовых координат. Мо дуль скорости.

3. Путь. Его связь с модулем скорости. Что собой представляет путь на графике зависим ости скорости от времени? Среднее значение модуля скорости .

4. Ускорение, его связь со скоростью и радиус -вектором точки. Проекции у скорения на оси декартовых координат. Модуль ускорения. Среднее значение модуля ускорения 5. Неравномерное движение точки по криволинейной траектории. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения, их связь со скоростью точки. Как они характ еризуют изменение скорости? Сделайте рисунок, укажите,, скорость и полное ускорение.

Тема 2. Кинематические уравнения движения. Равнопеременное движение.

6. Получите на основе дифференциальных уравнений кинематические уравнения движ ения ( ) и ( ) для тела, движущегося с постоянным ускорением. Начальный радиусвектор 0 начальная скорость тела 0.

7. Получите на основе дифференциальных уравнений кинематические уравнения движ ения ( ), ( ), ( ) и ( ) для тела, брошенного горизонтально с высоты со скоростью 0. Укажите оси и начало отсчета координат. Пол учите уравнение траектории.

8. Получите на основе дифференциальных уравнений к инематические уравнения движ ения ( ), ( ), ( ) и ( ) для тела, брошенного со скоростью 0 под углом к горизонту. Сделайте рисунок, укажите оси и начало о тсчета координат.

9. Получите уравнение траектории для тела брошенной, с поверхности земли со скор остью 0 под углом к горизонту. Сделайте рисунок, укажите оси и начало отсчета коо рдинат.

Тема 3. Кинематика вращательного движения точки.

10. Кинематические характеристики вращательного движения: угол поворота радиусвектора; угловое перемещение, угловая скорость и угловое ускорение связь между ними. Сделайте рисунок и укажите направления этих векторов.

11. Связь между линейными (,,,, ) и угловыми (,, ) характеристиками движения точки.

12. Получите кинематические уравнения равноускоренного и равнозамедленного вращ ения точки ( ) и ( ), используя дифференциальные уравнения: и ( – угол поворота, – угловая скорость, – угловое ускорение; при 0, 0 0, 13. Напишите выражения для средних величин угловой скорости < > и углового ускорения < >. Найдите среднее значение угловой скорости за время от начала движения до о становки, если она меняется по закону:, где 0 и – постоянные величины.

Тема 4. Кинематика абсолютно твердого тела.

14. Дайте определение абсолю тно твердого тела (АТТ). Поступательное и вращательное движения АТТ. Какие кинематические характеристики используются для описания этих движений?

Динамика материальной точки, системы материальных точек, АТТ Тема 5. Законы Ньютона.

15. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона – закон инерции. Сила и ма сса. Импульс. Второй закон Ньютона для материальной точки, дайте различные формул ировки. Границы применимости классической механики.

16. Второй закон Ньютона для материальной точки с учетом силы сопро тивления, зависящей от скорости. Приведите пример для случая, когда , где – постоянная величина.

17. Третий закон Ньютона. Фундаментальные силы в классической механике – гравитационные и электромагнитные. Сила тяжести и вес. Силы трения. Упругие силы.

18. Полный импульс системы материальных точек. Внутренние и внешние силы. Теорема об изменении полного импульса системы (второй закон Ньютона). Дайте формулировку, напишите выражение в векторной форме и в проекциях.

19. Что такое центр масс (центр инерции)? Напишите выражения для определения радиус вектора и координат центра масс. Получите уравнение движения центра масс.

Тема 6. Закон сохранения импульса.

20. Что такое замкнутая (изолированн ая) и незамкнутая (открытая) системы в механике?

Получите закон сохранения импульса для системы материальных точек, дайте формул ировку закона. Закон сохранения импульса и однородность пространства.

21. Напишите закон сохранения импульса для системы материа льных точек в векторной форме и проекциях. Поясните, можно ли применять закон сохранения импульса, если си стема не является замкнутой.

Тема 7. Работа. Мощность. Энергия.

22. Дайте определение элементарной работы, напишите различные выражения. Как в ычислить работу при конечном перемещении тела? Что собой представляет работа на гр афике проекции силы ( ), где – направление перемещения? Какую работу называют положительной, отрицательной?

23. Мощность, дайте определен ие. Получите формулу, связывающую мощность с силой и скоростью тела. Выразите мощность через проекции силы и скорости.

24. Получите выражение для кинетической энергии тела. Выразите кинетическую эне ргию через импульс тела.

25. Консервативные силы. Работа к онсервативных сил. Потенциальная энергия. Связь консервативной силы с потенциальной энергией.

26. Диссипативные силы. Работа диссипативных сил. Кинетическая энергия механической системы, ее связь с работой внешних и внутренних сил. С работой каких сил связ ано изменение полной энергии механической системы?

27. Закон сохранения механической энергии, условия его применимости. Общефизич еский закон сохранения энергии. Закон сохранения механической энергии и однородность времени.

28. Примените законы сохранения и мпульса и энергии к абсолютно упругому прямому центральному удару двух шаров.

29. Что называют абсолютно неупругим ударом? Примените закон сохранения импульса к абсолютно неупругому удару двух шаров. Сохраняется ли в этом случае механическая энергия?

Тема 8. Динамика абсолютно твердого тела.

30. Момент силы. Момент импульса частицы относительно произвольной точки. Получ ите основной закон динамики вращательного движения.

31. Момент инерции. Напишите выражения для момента инерции материальной точки, системы материальных точек, твердого тела. Сформулируйте теорему Штейнера, напиш ите выражение.

32. Получите выражение для момента инерции стержня относительно оси, проходящей через конец стержня и перпендикулярной ему.

33. Напишите основной закон динамики для враще ния тела вокруг неподвижной оси. Да йте формулировку, поясните все величины, входящие в выражение закона.

34. Плоское движение твердого тела, дайте определение. Напишите уравнения движения, учитывающие поступательное и вращательное движения тела. Рассмотрит е пример скатывания цилиндра с наклонной плоскости.

35. Получите выражение для работы силы при вращательном движении тела. Мощность при вращательном движении.

36. Получите выражение для кинетической энергии вращающегося тела. Напишите выр ажение для кинетической энергии тела, совершающего одновременно поступательное и вращательное движения.

Тема 9. Закон сохранения момента импульса.

37. Получите закон сохранения момента импульса. При каких условиях он выполняется?

Приведите примеры. Закон сохранения момента импульса и изотропность пространства.

Закон сохранения момента импульса как фундаментальный закон природы.

Тема 10. Силовые поля.

38. Понятие поля. Поля консервативных сил. Связь консервативной силы и потенциальной энергия тела. Механическое равновесие и потенциальная энергия.

39. Что называют потенциальными кривыми? Как можно качественно проанализировать характер движения частицы по известной потенциальной кривой? Что такое потенциал ьная яма и потенциальный барьер?

40. Гравитационное поле. Всемирный закон тяготения Ньютона. Напишите выражение закона тяготения для двух материальных точек в векторной и скалярной формах. Напиш ите выражение для силы тяготения между двумя телами произвольной формы.

41. Получите выражение для потенциальной энергии тела в поле тя готения Земли. При каких условиях можно использовать формулу ?

Тема 11. Принцип относительности в механике. Элементы релятивистской кинем атики и динамики.

42. Принцип относительности Галилея. Преобразование координат и закон сложения скоростей в классической механике.

43. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца для коо рдинат и времени. Что принципиально нового внес Эйнштейн в представления о простра нстве и времени? Понятие об общей теории относительности.

44. Сокращение длины – как следствие теории относительности. Используя преобразов ания Лоренца, получите выражение, связывающее длину стержня в различных системах отсчета.

45. Замедление времени – как следствие теории относительности. Используя преобразов ания Лоренца, получите выражение, связывающее длительность события в различных си стемах отсчета.

46. Интервал между событиями в релятивистской механике и его инвариантность. Сра вните с классическими представлениями.

47. Релятивистский закон сложения скоросте й: напишите выражение, поясните все вх одящие в него величины. Найдите относительную скорость двух фотонов, движущихся н австречу друг другу, используя классический и релятивистский законы сложения скор остей. Сравните результаты.

48. Получите выражение для к инетической энергии релятивистской частицы. При каком условии оно переходит в классическую формулу? Энергия покоя. Полная релятивистская энергия.

49. Релятивистский импульс. Связь импульса с энергией для релятивистской и классич еской частицы. Частицы с нулевой массой.

50. Взаимосвязь массы и энергии в теории относительности.

Тема 12. Механические колебания и волны.

51. Смещение, скорость и ускорение при гармонических колебаниях; связь максимальных значений этих характеристик Энергия гармонических колебаний; зависимость потенциальной и кинетической энергии от времени.

52. Дифференциальное уравнение колебании для математического маятника. Решение эт ого уравнения для случая малых колебаний при отсутствии сил сопротивления. Какие п араметры маятника нужно изменит ь, чтобы удвоить частоту колебаний? Как при этом и зменятся максимальные скорость и ускорение колеблющегося тела?

53. Дифференциальное уравнение колебаний для пружинного маятника и его решение для малых колебаний при отсутствии сил сопротивления. Как изменя ется период колебаний при увеличении массы колеблющегося тела в два раза? Как при этом изменяются макс имальные значения скорости и ускорения колеблющегося тела?

54. Запишите дифференциальное уравнение для свободных гармонических колебаний ф изического маятника. Получите формулу для вычисления периода колебаний.

55. Сложение гармонических колебаний одинакового направления. Биения, частота би ений.

56. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний. Когда траектория суммарного кол ебания представляет отрезок прямой линии, эллипс?

57. Частица участвует одновременно в двух колебательных движениях вдоль взаимно пе рпендикулярных направлений. Частоты колебаний одинаковы. Фазы колебаний отлич аются на радиан. Какую форму имеет траектория частицы?

58. Перечислите силы, ко торые действуют при затухающих колебаниях и напишите в ыражения для них. Сформулируйте закон Ньютона для этого движения и представьте его в виде дифференциального уравнения. Напишите решение этого уравнения.

59. Напишите уравнение затухающих колебаний. Чему равен их период? По какому зак ону изменяется с течением времени амплитуда колебаний? Что называют коэффициентом затухания?

60. Что называют логарифмическим декрементом затухания? От каких характеристик к олеблющегося тела зависит величина декремента затуха ния?

61. Какие колебания называются вынужденными? Запишите (в виде дифференциального уравнения) закон движения для вынужденных колебаний. Как выглядит решение эт ого уравнения?

62. Напишите уравнение вынужденных колебаний. Что такое установившийся режим колебаний? От чего зависят значения амплитуды и фазы колебаний в установившемся р ежиме?

63. Что такое резонанс при вынужденных колебаниях? Опишите условия, при которых происходит резонанс. Каковы особенности движения колеблющегося тела при осущест влении резонанса?

64. Как получают уравнение плоской бегущей волны? Приведите примеры продольных и поперечных волн. Что является колеблющейся величиной в этих примерах? В каких ср едах могут возникать продольные (поперечные) волны?

65. Запишите уравнение плоской бе гущей волны, используя: 1) период колебаний и длину волны; 2) угловую частоту колебаний и скорость волны. Чему равно расстояние между двумя соседними точками волны, колеблющимися в противоположных фазах?

66. Стоячие волны. Опишите условия образования стояч ей волны. Почему, в отличие от бегущей волны, стоячая волна не переносит энергию? Получите формулы, описыва ющие положения узлов и пучностей в стоячей волне.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Тема 13. Молекулярно-кинетические представления о строении вещества.

67. Молекулярные системы как системы, состоящие из большого числа частиц. Термод инамический и молекулярно -кинетический (статистический) способы описания таких си стем. Параметры системы и уравнения состояния. Средние характеристики молекул.

68. Идеальный газ как простейшая модель реальных газов. Уравнение состояния идеал ьного газа – уравнение Менделеева-Клапейрона. Напишите уравнение в различных фо рмах: для т кг газа, для одного моля; в форме, связывающей давление газа с концентрацией молекул. Поясните все величины, входящие в уравнения.

69. Получите основное уравнение молекулярно -кинетической теории идеального газа, св язывающее макропараметры газа с его микрохарактеристиками.

70. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы. Молекуля рнокинетическое толкование абсолютной температуры.

71. Степени свободы молекул. Закон равного распределения энергии по степеням своб оды. Полная кинетическая энергия всех видов движения молекул идеального газа.

Тема 14. Классическая статистика.

72. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скор остям: ( ) exp. Нарисуйте кривую распределения. Поясните, что собой представляют ( ), и остальные величины. Чему равна площадь под кривой распределения? Что называ ется плотностью вероятности? Напишите выражение для ск орости, соответствующей максимуму на кривой распр еделения. Как она называется?

73. Средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости молекул. Как можно пол учить выражения для средних скоростей, исп ользуя закон Максвелла для распределения молекул по скоростям?

74. Барометрическая формула: получите формулу, дайте пояснения всех величин, нар исуйте график. Закон Больцмана для распределения молекул в потенциальном поле.

Тема 15. Явления переноса в газах.

75. Столкновения молекул. Эффективный диаметр молекулы. Среднее число столкнов ений, средняя длина и среднее время свободного пробега молекул.

76. Диффузия. Дайте определение этого процесса, напишите уравнение переноса. Нап ишите выражение для коэффициента диффузии идеального газа.

77. Вязкость (внутреннее трение). Напишете уравнение переноса и выражение для силы внутреннего трения. Напишите выражение для коэффициента вязкости идеального газа.

78. Теплопроводность. Напишите уравнение переноса для теплопрово дности. Поясните все величины, входящие в уравнение. Напишите выражение для коэффициента теплопр оводности идеального газа.

Темя 16. Основные понятия термодинамики. Первое начало термодинамики.

79. Основные понятия в термодинамике: количество теплоты, работ а, внутренняя энергия.

Что такое функции состояния и функции процессов? Равновесные и неравновесные с остояния. Обратимые и необратимые процессы.

80. Первое начало термодинамики. Дайте различные формулировки, напишите соответс твующие выражения. Что означает формулировка первого начала: "Нельзя построить ве чный двигатель первого рода"?

81. Применение первого начала термодинамики к изохорическому процессу. Напишите соответствующее выражение, дайте формулировку. Получите выражение для теплоемк ости идеального газа при постоянном объеме.

82. Применение первого начала термодинамики к изотермическому процессу. Напишите соответствующее выражение, дайте формулировку. Получите выражение для работы, с овершаемой при изотермическом процессе. Можно ли реально осуществить и зотермический процесс?

83. Применение первого начала термодинамики к изобарическому процессу. Напишите соответствующее выражение, дайте формулировку. Получите выражение для теплоемк ости идеального газа при постоянном давлении.

84. Применение первого начала термодинамики к адиабатическому процессу. Получите уравнение адиабаты. Как показатель адиабаты связан с числом степеней свободы молекул идеального газа?

85. Работа при адиабатическом процессе. Дайте определение процесса, получите выраж ение для работы. Можно ли реально осуществить адиабатический процесс? Ответ поясн ите.

86. Теплоемкости идеального газа и, связь между ними. Дайте определение удел ьной и молярной теплоемкостей. От каких величии зависит теплоемкос ть идеального газа?

Нарисуйте характерный график зависимости теплоемкости реальных двухато мных газов от температуры. Как можно объяснить эту зависимость на основе квантовой теории те плоемкости?

Тема 17. Второе начало термодинамики.

87. Дайте определение изменения энтропии системы. Напишите общее выражение для вычисления изменения энтропии идеального газа. Какое значение имеют эти вычисления для реальных газов?

88. Вычислите изменение энтропии идеального газа при изохорическом процессе.

89. Вычислите изменение энтропии идеального газа при изотермическом процессе.

90. Вычислите изменение энтропии идеального газа при изобарическом процессе.

91. Энтропия как функция состояния, мера рассеяния энергии и мера беспорядка системы.

Термодинамическая вероятность, ее с вязь с энтропией.

92. Второе начало термодинамики. Дайте различные формулировки.

93. Круговые процессы (циклы). Цикл Карно. Вычисление КПД цикла Карно с использ ованием понятия энтропии. Реальные циклы, их КПД.

Тема 18. Реальные газы.

94. Силы межмолекулярного взаимодействия. Нарисуйте характерные кривые для силы и энергии взаимодействия двух молекул. Силы отталкивания и притяжения. Поясните с п омощью потенциальной кривой, почему диаметр молекул называют эффективным.

95. Уравнения состояния реальных газов. Н апишите уравнение Ван-дер-Ваальса. Поясните физический смысл поправок в этом уравнении.

96. Изотермы реальных газов. Нарисуйте кривые при различных температурах. Укажите области устойчивых и метастабильных фазовых состояний. Критическое состояние. Какие сведения о молекулах можно получить, зная из опыта критические параметры?

97. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля -Томсона.

Тема 19. Конденсированное состояние вещества.

98. Агрегатные состояния вещества. Общий характер взаимодействия двух молек ул в зависимости от расстояния между ними. Нарисуйте потенциальную кривую, дайте поясн ения. Тепловое движение молекул. Как объяснить, что одно и то же вещество (например, вода) может быть в различных агрегатных состояниях?

99. Жидкости. Особенности жидког о состояния. Поверхностное натяжение. Смачивание.

Давление, обусловленное кривизной поверхности жидкости.

100. Капиллярные явления. Получите формулу для высоты подъема жидкости в круглой капиллярной трубке. Значение капиллярных явлений в жизни и технике. П оверхностноактивные вещества.

1.2. Вариант экзаменационного билета за II семестр для студентов очного обучения.

Ухтинский государственный технический университет Форма обучения очная 1. Является ли движение точки обязательно прямолинейным в случаях: 1) ; 2) 2. Тело брошено горизонтально (вдоль оси X, ось Y направлена вверх) с высоты со скоростью 0. Запишите выражение для ( ).

3. Точка М движется по окружности с постоянным тангенциальным ускорением. Если проекция тангенциального ускорения на направление скорости положительна, то величина но рмального ускорения… 1) увеличивается 2) не изменяется 3) уменьшается 4. Какие из величин (скорость, сила, ускорение, перемещение) при механическом движ ении всегда совпадают по направлению?

3) сила и перемещение 4) ускорение и перемещение модуль скорости шаров после удара.

6. На частицу, находящуюся в начале координат, действует сила, вектор которой опред еляется выражением 2 3, где и единичные векторы декартовой с истемы координат. Работа, совершенная этой силой при перемещении частицы в точку с коорд инатами (5;0), равна… 7. Шар и полая сфера, имеющие одинаковые массы и радиусы, вкатываются без проскальзывания на горку. Если начальные скорости этих тел одинаковы, то… 1) оба тела поднимутся на одну и ту же высоту 2) выше поднимется шар 3) выше поднимется полая сфера 8*. Шарик массой 100 г бросили под углом 45° к горизонту со скоростью 25 м/с. Найдите модуль момента импульса шарика относительно точки бросания в вершине траект ории.

9. По круговым орбитам вокруг Земли летают два спутника. Если радиус орбиты 1 первого спутника в два раза больше радиуса орбиты второго, то скорость движения 1 первого спутника по отношению к скорости движения 2 второго 10. На Южном полюсе Земли производится выстрел в горизонтальном направлении. Ск орость пули равна 200 м/с, расстояние до мишени 500 м. На сколько и в каком напра влении отклонится пуля в горизонтальном направлении от той точки мишени, в кот орую метился стрелок. Углова я скорость вращения Земли равна 7,3 10-5 с-1.

1) 9 см влево 2) 9 см вправо 3) 31 м влево 4) 31 м вправо 11. Запишите выражение для величины релятивистского импульса.

12. Груз на нити совершает свободные колебания между точками 1 и 3. В каком положении нормальное ускорение груза равно нулю?

1) только в точке 2 2) в точках 1 и 3) в точках 1, 2, 3; 4) ни в одной точке 13. Уравнение плоской синусоидальной волны, распространяющейся вдоль оси ОХ, имеет 0,01sin(10 3 2 ). Волновое число имеет размерность… 14. При сжатии неизменного количества газа его объем уменьшился в 2 раза, а давление увеличилось в 2 раза. Как изменилась при таком сжатии температура газа?

1) увеличилась в 2 раза 2) уменьшилась в 2 раза 3) увеличилась в 4 раза 4) не изм енилась 15. В двух одинаковых баллонах находятся два ра зных газа. Их внутренние энергии од инаковы. Давление в первом баллоне в 2 раза больше, чем во втором. Найдите отнош ение чисел степеней свободы газов. Газы считать ид еальными.

16*. На сколько процентов отличается от наиболее вероятной средняя квадратичная ск орость молекул?

17. Во сколько раз давление атмосферы на высоте 100 м больше, чем на высоте 1000 м?

Примите молярную массу воздуха всюду равной 29 кг/кмоль, температуру неизме нной и равной 0°С.

1) 1,12; 2) 2,9; 3) 10; 4) 29.

18. Определите число степеней свободы молекул газа, для которого равно 1,40.

19. Адиабатическим называется процесс протекающий 20*. Один моль одноатомного газа расширили по политропе с показател ем 1,5. При этом температура газа уменьшилась на 26 К ( 26 К). Найдите количество полученной теплоты.

21. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя равна 470 К, температура холодильника равна 280 К. При изотермическом расширении газ совершает работу 100 Дж. Найдите количество тепла, которое газ отдает хол одильнику при изотермическом сж атии.

22*. Найдите приращение энтропии 2 моля идеального газа с показателем адиабаты 1,3, если в результате некоторого процесса объем газа увеличился в 2 раза, а давление уменьшилось в 3 раза.

23. На рисунке представлен график зависимости абсолютной осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью.

В момент времени 0 вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоту плавления по результатам этого опыта?

24. Формула Лапласа, определяющая избыточное давление для произвольной поверхности жидкости двоякой кривизны 25. Какое из приведенных утверждений верно: 1) соприкасающиеся полированные стекла сложно разъединить; 2) полированные стальные плитки могут слипаться; 3) жидкости очень трудно поддаются сжатию.

1) только 2 2) только 3 3) 1 и 2 4) 1, 2, 1.3. Ответы к экзаменационному билету № 233.

5) 2,8 м/с 8) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 22 % 17) 18) 19) 20) –108 Дж 21) 22) –10,9 Дж/К 23) 24) 25) 2.1. Вопросы к экзамену за III семестр для студентов очного обучения.

1. Сформулируйте закон Кулона в скалярном и в векторном виде. Взаимодействие каких заряженных тел описывает этот закон? Какие заряженные тела называют точечн ыми? Как рассчитывают силы взаимодействия в сист емах большого числа заряженных тел?

2. Напишите закон Кулона в скалярном и векторном виде. Напишите в ыражение для силы взаимодействия между двумя заряженными телами прои звольной формы.

3. Какое поле называют электростатическим? Какими векторными и скалярными х арактеристиками описывают электростатическое поле?

4. Напряженность и потенциал электростатического поля. Н апряженность и потенциал поля точечного заряда.

5. Как связаны напряженность и потенциал в электростатическом поле? Если в нек оторой области поля напряженность постоянна (однородное поле), то каково поведение п отенциала в этой области? Если же в некоторой области поля постоянен потенциал, то что можно сказать о векторе напряженности электростатического поля?

6. Какие электростатические поля называют однородными? Как практически можно создать однородное поле? Каково поведение потенциала в однородном электрос татическом поле? Будет ли однородным воле, вектор н апряженности которого описывается 7. Дайте определение разности потенциалов в электростатическом поле. Как найти разность потенциалов, если известна зависимость от координаты для напряженности п оля? Если в электрическое поле поместить точечный положительный заряд, то куда он будет перемещаться в направлении более высокого потенциала или в направлении более низкого потенциала? Как при этом будет изменяться потенциальная энергия заряда?

8. Как описывают электростатические поля с помощью линий напряженности и экв ипотенциальных поверхностей? Каковы правила проведения этих линий и поверхностей?

Откуда следует, что линия напряж енности всегда перпендикулярны эквипотенц иальным поверхностям? Почему эквипотенциальные поверхности никогда не могут пер есекаться?

9. Сформулируйте принцип суперпозиции для электрического поля. Приведите пр имер расчета величины напряженности поля с помощью принципа суперпозиции.

10. В чем состоит принцип суперпозиции для электрического поля? Приведите пр имер расчета потенциала с применением принципа суперпозиции.

11. Дайте определение потока вектора напряженности электрического поля. Прив едите пример вычисления потока для поля заряженной бесконечно длинной нити. Сформ улируйте теорему Гаусса д ля потока вектора напряженности электрического поля.

12. Данте определение потока вектора напряженности электрического поля. Сформ улируйте теорему Гаусса. Пусть известен поток Ф 1 через сферическую поверхность ради уса R, окружающую точечный заряд Q. Что можно сказать о величине потока Ф 2 через поверхность в форме куба со стороной R/2, окружающую этот заряд?

13. Сформулируйте теорему Гаусса для вектора напряженно сти электрического поля.

Продемонстрируйте справедливость этой теоремы на примере поля, создаваемого точе чным заряженным телом.

14. В каких случаях для вычисления напряженности электрического поля более удо бно применять теорему Гаусса, чем принцип суперпоз иции? Проведите расчет поля беск онечной равномерно заряженной нити: 1) с помощью принципа суперпозиции; 2) используя теорему Гаусса.

15. Теорема Гаусса, ее применение для вычисления напряженности электрического поля бесконечной плоскости, равномерно заряже нной с поверхностной плотностью заряда (+).

16. Теорема Гаусса, ее применение для вычисления напряженности электрического поля бесконечной нити, равномерно заряженное с линейной плотностью заряда (+ ).

17. Теорема Гаусса, ее применение для вычисления напр яженности электрического поля шара, равномерно заряженного с объемной плотностью з аряда (+ ).

18. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда. Циркуляция ве ктора напряженности электростатического поля. Потенциальный характер электрос татического пола.

19. Как рассчитывают работу по перемещению точечного заряженного тела в эле ктростатическом поле? В однородном электрическом поле с напряженностью Е перемещ ают точечное тело с зарядом Q по двум траекториям: 1) замкнутой окружности радиуса R;

2) полуокружности того же радиуса. Найдите величину работы в обоих случаях.

20. Как можно определить форму траектории заряженного тела в электрическом п оле? Объясните, совпадает ли форма траектории с формой линий вектора напряженности.

Точечное тело с зарядом Q влетает в однородное электрическое поле с напряженностью Е так, что в начальные момент вектор скорости тела перпендикулярен линиям вектора н апряженности. По какой траектории будет двигаться это тело? (Действием гравитационных сил пренебречь).

21. Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов в проводниках. Н апряженность поля внутри проводника и вблизи его поверхности.

22. Электрическая емкость уединенного проводника. Получите формулу для емкости уединенного тара радиусом R.

23. Электрическая емкость конденсатора. Получите формулу для емкости плоского конденсатора.

24. Электрическая емкость конденсатора. Получите формулу для емкости цилиндр ического конденсатора.

25. Электрическая емкость конденсатора. Получите формулу для емкости сферич еского конденсатора.

26. Типы конденсаторов. Электроемкость конденсатора. Параллельные и посл едовательные соединения конденсаторов.

27. Какая система зарядов называется электрическим диполем? Дайте определение вектора дипольного момента. Как направлен э тот вектор по отношению к зарядам, соста вляющим диполь? Как классифицируют молекулы по величине дипольн ого момента?

28. Как вдали от диполя напряженность и потенциал зависят от расстояния до дип оля? Сравните эти зависимости с изменениями напряженности и по тенциала в поле точечного заряженного тела.

29. Поведение диполя в однородном и неоднородном электрических п олях.

30. Какая система зарядов называется электрическим диполем? Дайте определение вектора дипольного момента. Чем определяется величина эне ргии диполя во внешнем электростатическом поле?

31. Электрическое поле в диэлектрике. Вектор электрического смещения н вектор п оляризации. Теорема Гаусса дм диэлектриков.

32. В чем состоит явление поляризации диэлектриков? Что такое связа нные заряды?

Как величина вектора поляризации диэлектрика связана с поверхностной плотностью св язанных зарядов? Как напряженность электрического поля в диэлектрике влияет на вел ичину поверхностной плотности св язанных зарядов?

33. Дайте определение диэлектрической восприимч ивости диэлектрика. Как эта характеристика зависит от температуры? В чем состоят различия температурных завис имостей для полярных и неполярных диэлектриков?

34. Связь диэлектрической проницаемости с атомарными постоянными диэлектр ика (поляризуемостью молекул). Зависимость диэлектрической проницаемости от темпер атуры для полярных и неполярных диэлектриков.

35. Опишите различия свойств диэлектриков, состоящих из полярных и неполярных молекул..

36. Электрическая энергия взаимодействия системы точечных неп одвижных зарядов.

37. Электрическая энергия уединенного заряженного проводника. Напишите форм улы для вычисления энергии металлического шара радиусом R, которому сообщен заряд Q.

38. Получите формулу для вычисления электрической энергии заряженного конде нсатора.

39. Как изменится запасенная в плоском конденсаторе энергия, если между его пл астинами помещают диэлектрик и при этом: а) конденсатор из олирован, так что заряд на пластинах остается постоянным; б) конденсатор все время подключен к источнику п остоянного напряжения ?

40. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.

41. Получите выражение для объемной плотности энергии электростат ического поля на примере плоского конденсатора, пренебрегая краевыми э ффектами.

42. Сила и плотность тока. Связь плотности тока со скоростью направленного движ ения носителей зарядов. Условия существования тока. Законы постоянного тока (в инт егральной форме).

43. Законы постоянного тока (в интегральной форме). Удельное сопр отивление и полное сопротивление цилинд рического проводника Сторонние силы и ЭДС. Работа и мощность тока.

44. Удельная проводимость и удельное сопротивление проводников. Чем определяе тся величина сопротивления однородного цилиндрического проводника? Как влияют и зменения температуры на величину сопротивления проводника? Сопротивление при п араллельном и при последовательном с оединении проводников.

45. Источники постоянного тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила, напряж ение, разность потенциалов. Чему равна разность потенциалов на зажимах источника тока с ЭДС и внутренним сопротивлением если: а) источник замкнут на внешнюю цепь с сопротивлением R; б) источник отсоединен от внешней цепи?

46. Заряженный конденсатор как источник тока. Закон изменения величины тока во внешней цепи с сопротивлением R при разрядке конденсатора.

47. Какие постулаты лежат в основе в классической теории электропроводности м еталлов? Опишите затруднения, возникающие в этой теории при рассмотрении темпер атурной зависимости электрического сопротивления.

48. Получите с помощью классической теория электропроводности металлов закон Ома в дифференциальной форме.

49. Получите с помощью классической теории электропроводности металлов закон Джоуль-Ленца в дифференциальной форме.

50. Относительный характер эл ектрического и магнитного полей. Роль релятивис тских эффектов. Вектор магнитной индукции. Графическое описание магнитного поля (л инии вектора магнитной индукции). Приведите гр афические изображения полей прямого проводника и соленоида. Принцип с уперпозиции магнитных полей.

51. Запишите закон Био-Савара-Лапласа в скалярном и в векторном виде. Выведите формулу для индукции магнитного поля на оси кругового тока.

52. Запишите закон Био-Савара-Лапласа в скалярном и в векторном виде. Выведите формулу для индукции магнитного поля прямого бесконечного проводника с током.

53. Дайте определение магнитного момента контура с током. Какова ориентация ве ктора магнитного момента по отношению к плоскости контура? Каково направление ве ктора магнитного момента контура, свободно установившегося во внешнем магнитном п оле?

54. Вихревой характер магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Получите, исходя из этой теоремы. Выражение для индукции магнитного поля прямого бесконечного проводника стоком 55. Вихревом характер магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Получите, исходя из этой теоремы, выражение для и ндукции магнитного поля внутри бесконечно длинного соленоида.

56. Ток идет вдоль длинной полой металлической трубы. Используя теор ему о циркуляции вектора магнитной индукции, покажите, что: а) индукция магнитного поля внутри трубы равна нулю; б) индукция поля вне трубы т акая же, как индукция поля, создаваемого током, текущим во тонкому пров оду, совпадающему с осью трубы.

57. Сила, действующая в магнитном поле на прямой проводник с током и на прово дник произвольной формы.

58. Рассмотрите поведение витка с током в однородном магнитном поле. Выведите формулу для механического момента, действующего на виток.

59. Рассмотрите поведение витк а с током в неоднородном магнитном поле. Каков р езультат действия сил, приложенных к витку? Как рассчитать в еличину этих сил?

60. Рассмотрите поведение контура с током в магнитном поле. Получите выражение для энергии контура. Как рассчитать работу по перем ещению контура во внешнем ма гнитном поле?

61. Получите выражение для силы взаимодействия двух параллельных прямых дли нных проводников с током (в расчете на единицу длины прово дника).

62. Сила Лоренца (векторное и скалярное представления). Какова форма трае ктории заряженной частицы в однородном магнитном поле. Если частица влетает в поле: а) п араллельно линиям магнитной индукция, б) перпенд икулярно линиям индукции.

63. Сила Лоренца (векторное и скалярное представления). По какой тр аектории будет двигаться заряженная частица, влетевшая с некоторой скор остью в однородное магнитное поле под некоторым углом к линиям магни тной индукции?

64. Сила Лоренца (векторное и скалярное представления). Покажите что период вращения частицы, влетевшей в однородное магнитное по ле, и зависит от величины и направления ее начальной скорости.

65. Явления электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. ЭДС и ндукции в движущемся проводнике.

66. Явления электромагнитной индукции. Получите выражение для ЭДС индукции в плоском витке, равномерно вращающемся в однородном магни тном поле.

67. Электронный механизм возникновения ЭДС индукции в проводнике, движущемся в однородном магнитном поле.

68. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Дайте определение коэффициента самоиндукции (индуктивности). Получите формулу для вычисления индуктивности сол еноида.

69. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Токи при размыкании цепи, соде ржащей сопротивление и индуктивность.

70. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Токи при замыкании ЦЕПИ, содержащей сопротивление и индуктивность.

71. В чем состоит явление взаимной индукции? Дайте определение к оэффициента взаимной индукции (взаимной индуктивности). Приведите пр имер вычисления величины взаимной индуктивности.

72. Индукционные токи в массивных пров одниках (токи Фуко). Условия возникнов ения токов Фуко. Скин-эффект. Отрицательные и положительные следствия возникновения токов Фуко в технических устройствах.

73. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии. П олучите выражение для объемной плотности энергии магнитного поля на примере длинного соленоида, пренебр егая краевыми эффектами.

74. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии. Получите выражение для объемной плотности энергии магнитного поля бесконечно длинного прямого проводника с током в зависимости от расстояния г oт проводника до точки наблюдения.

75. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля для магнитных сред.

Дайте определение вектора напряженности магнитного поля и вектора намагниченности.

Какова их связь с вектором магнитной индукции? В каких единицах измеряется напр яженность магнитного поля?

76. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Опишите различия этих характеристик среды в диамагнитных, парамагнитных и фе рромагнитных веществах.

77. Какие свойства частиц (атомов, молекул) лежат в основе деления в еществ на параи диамагнетики? Как качественно можно объяснить намагн ичивание парамагнетиков по направлению внешнего по ля, а диамагнетиков против поля ? К какому типу магнетиков относятся инертные газы?

78. Ферромагнетики. Зависимость намагничивания от напряженности поля и темп ературы. Точка Кюри. Магнитный гистерезис. Применение "жестких" и "мягких" ферр омагнитных материалов в технике.

79. Перечислите свойства ферромагнетиков. Начертите графики зависимости о т напряженности магнитного поля: 1) магнитной проницаемости, 2) намагниченности, 3) и ндукции магнитного поля. В чем состоит явление ги стерезиса?

80. Уравнения Максвелла. Ток смещения.

81. Запишите в интегральной форме уравнение, выражающее одно из основных положений теории Максвелла: переменное во времени электрическое поле порождает ма гнитное поле.

82. Запишите в интегральной форме уравнение, выражающее одно из основных п оложений теории Максвелла: переменное во времени магнитное поле порождает электр ическое поле.

83. Уравнения Максвелла. Какие из этих уравнений описывают взаимосвязь между переменным электрически м и переменным магнитным полями ? Какое из слагаемых в этих уравнениях описывает ток смещения ?

84. Электрический колебательный контур. Период колебан ий колебательного конт ура.

85. Переменный электрический ток.

86. Запишите уравнение плоской электромагнитной волны. Как в электромагнитной волне связаны между собой напряженность электрического поля и индукция магнитного поля? Какова связь скорости распрос транения волны с электрическими и магнитными х арактеристиками среды?

87. Напишите выражение для напряженности электрического поля электромагнитной волны, выразив ее через 1) частоту, показатель преломления и скорость света в вакууме, 2) частоту и длину вол ны в вакууме. Какова ориентация вектора напряженности электр ического поля по отношению к 1) вектору магнитной индукции; 2) вектору скорости во лны?

88. Напишите выражение для индукции магнитного поля в электромагнитной волне, выразив ее через: 1) частоту и скорость распространения волны; 2) период колебаний и длину волны. Какова ориентация вектора магнитной индукции по отношению к 1) вектору напряженности электрического поля; 2) вектору скорости волны?

89. Как рассчитывают плотность потока энергии в электром агнитной волне (модуль вектора Пойнтинга)? Как определить направление вектора Пойнтинга? Какова ориент ация этого вектора по отношению к фронту волны, распространяющейся в вакууме?

2.2. Вариант экзаменационного билета за III семестр для студентов очного об учения.

Ухтинский государственный технический университет 1. Модуль силы взаимодействия между двумя точечными заряженными телами равен.

Чему будет равен модуль силы взаимодействия между телами, если заряд одного из них увеличить в 3 раза, а заряд второго уменьшить в 3 раза?

2. Как направлен вектор напряженности электрического поля в центре квадрата, созданного зарядами, которые расположены в его вершинах так, как это представлено на рису нке?

3. В противоположных вершинах квадрата со стороной 2 см размещены два заряда:

3 нКл и 2 6 нКл. Чему равны потенциалы в незанятых вершинах квадрата?

1) -1350 В 2) 1350 В 3) -2700 В 4) 4050 В 4. Дана система точечных зарядов в вакуу ме и замкнутые поверхности 1, 2и 3. Поток вектора напряженности электростатического поля равен нулю через… 1) поверхности 2 и 3 2) поверхность 1 3) поверхность 2 4) поверхность 5. Какая ускоряющая разность потенциалов требуется для того, чтобы сообщить скорость 30 Мм/с электрону?

1) –2,56 кВ 2) 2,56 кВ 3) –4,70 МВ 4) 4,70 МВ 6*. Конденсатор емкостью 1 300 пФ заряжен до напряжения 1 50 В. К нему параллельно присоединяют незаряженный конденсатор 2 200 пФ. Какое напряжение установится на конденсаторах после их соединения?

7*. Пластину из эбонита с диэлектрической проницаемостью 2 поместили в однородное электрическое поле напряженностью 1000 В/м так, что силовые линии пе рпендикулярны плоскости пластины. Найдите поверхностную пл отность связанных зарядов (в нКл/м2)на пластине.

8. Электрическая энергия уединенного заряженного проводника равна… 9. Потенциальная энергия системы трех точечных зарядов 20 нКл каждый, расположе нных в вершинах равностороннего треугольника со стороной 10 см равна:

1) 35 мкДж; 2) 70 мкДж; 3) 100 мкДж; 4) 200 мкДж.

10*. При подключении к полюсам источника ЭДС внешнего резистора с соп ротивлением 160 Ом в цепи идет ток силой 1 4 А, а при подключении внешнего резистора с сопротивлением, в два раза меньшим, чем 1 – ток силой 2 7,9 А. Тогда внутреннее сопротивление источника равно... Ом. (Ответ округлите до целых ).

11. Два резистора, имеющие сопротивления R1 = 3 Ом и R2 = 6 Ом, включены параллельно в цепь постоянного тока. Чему равно отношение мощностей P1/P2 – электрического тока на этих резисторах?

1) 1:1; 2) 1:2; 3) 2:1; 4) 4:1.

12. Электрическая цепь состоит из двух последовательно соединенных медных проводов сечениями 1 2 мм2 и 2 3 мм2. Найдите отношение скоростей дрейфа электронов в проводах.

1) 2/3; 2) 4/9; 3) 3/2; 4) 9/4.

13*. Обмотка длинного соленоида сделана из провода диаметром 0,8 мм. Витки обмотки плотно прилегают друг к другу. Найдите индукцию магнитного поля внутри солено ида при силе тока 1 A.

14. Магнитного момента, создаваемый точечным зарядом, движущимся по окружности радиуса с постоянной угловой скоростью равен… 15. Рамка радиуса 5 см, содержащая 50 витков проволоки, находится в магнитном поле с индукцией 0,05 Тл. По виткам течет ток 0,5 А. Определите угол, который составляет плоскость рамки с направлением индукции магнитного поля, если на рам ку действует вращающий момент 4,9 мН м.

16. Электрический заряд, влетающий в однородное магнитное поле перпендикулярно с иловым линиям, будет двигаться в этом поле по… 1) прямой 2) окружности 3) спирали 4) винтовой линии 17. В каких единицах в СИ измеряется магнитный поток?

18*. Два параллельных длинных провода с одинаково направленными токами 2 А каждый удаляют друг от друга от расстояния 5 см до 10 см. Как ую работу (в мкДж) на ед иницу длины проводов сове ршают при этом силы Ампера?

19. В однородном магнитном поле вокруг оси АС с одинаковой частотой вращаются две рамки (рис.). Отношение 1:2 амплитудных значений ЭДС индукции, генерируемых в рамках I и II, равно… 20. На рисунке приведена зависимость изменения силы тока в катушке от времени. Если на участке CD ЭДС самоиндукции равна 630 мВ, то индуктивность катушки L равна 1) 75 мГн 2) 125 мГн 3) 210 мГн 4) 275 мГн 5) 540 мГн 21. Укажите выражение для энергии магнитного поля.

22. Магнитная проницаемость дл я немагнитных веществ… 23. Укажите в интегральной форме уравнение, выражающее одно из основных положений теории Максвелла: пере менное во времени магнитное поле порождает электрическое 24. Какой график соответствует зависимости удельного со противления полупроводников -типа от температуры?

25. Период колебаний в колебательном контуре равен 0,04 мс. Если индуктивность к атушки из колебательного контура увеличить в 4 раза, то период станет равным 1) 10 мкс 2) 20 мкс 3) 60мк с 4) 80 мкс 5) 160 мкс 2.3. Ответы к экзаменационному билету № 513.

6) 30 В 7) 4, 10) 11) 12) 13) 1,57 мТл 14) 15) 16) 17) 18) 0, 19) 20) 21) 22) 23) 24) 25) 3.1. Вопросы к экзамену за IV семестр для студентов очного обучения.

1. Основные законы геометрической оптики.

2. Элементы фотометрии.

3. Когерентность световых волн. Время когерентности и длина когерентности. Практ ические способы получения волн с достат очно высокой степенью когерентности (пр иведите пример расчета получаемой интерференционной картины).

4. Интерференция световых волн. Покажите, что если разность фаз двух накладыва ющихся волн беспорядочно меняется во времени, то средняя по времени энергия р езультирующей волны равна сумме энергий исходных волн (считайте, что за время н аблюдения все значения разн ости фаз равновероятны).

5. Методы расчета интерференционной картины от двух точечных когерентных исто чников волн: расчет координат темных и светлых полос и расстояния между соседними полосами.

6. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона. Получите условия мин имумов и максимумов интенсивности при наблюдении в отраженном свете. Почему интерференционные полосы хорошо различимы лишь в очень тонких плен ках (например, в мыльных пузырях) и не наблюдаются в толстых слоях (например, листах оконного стекла)?

7. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины. В какой области пр остранства расположены максимумы интерференции (приведите рисунок)? С чем св язано возникновение окрашенных полос при наблюдении интерференции в белом св ете?

8. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона. Получите формулу для вычисл ения радиусов светлых и темных колец в отраженном свете.

9. Интерференция в тонких пленках – практические применения этого явления. Пр осветление оптики, требования к характеристикам пленок, наносимых на поверхности оптических деталей.

10. В чем заключается принцип Гюйгенса -Френеля, используемый для расчета дифракц ионной картины? Метод зон Френеля.

11. Получите методом зон Френеля формулу для нахождения положения максимумов и минимумов при дифракции Фраунгофера на одной щели.

12. Дифракционная решетка. Условия, определяющие положение главных максимумов, главных и добавочных минимумов.

13. Дифракционная решетка как спектральный п рибор. Разрешающая способность д ифракционной решетки.

14. Получите выражение для угловой дисперсии дифракционной решетки, используя у словие главных максимумов.

15. В чем состоят отличия дифракционной картины, полученной с помощью дифракц ионной решетки, от картины дифракции на щели?

16. Как изменится картина дифракции от дифракционной решетки если: 1) увеличить в два раза число щелей на единицу длины; 2) не меняя периода решетки, увеличить в четыре раза ширину решетки?

17. Явление дифракции на пространственной решетке. Дифр акция рентгеновских лучей на кристаллах.

18. Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Типы поляризации. Спос обы получения плоско поляризованного света.

19. Опишите принцип действия поляризационных приборов (поляризатора и анализат ора). Закон Малюса. Каково состояние поляризации света, падающего на анализатор, если при повороте анализатора интенсивность прошедшего света не меняется?

20. Поляризация естественного света на границе вакуум -диэлектрик. Выведите условие полной поляризации отраженной волны (закон Брюстера).

21. Поляризация света при прохождении через кристаллы. Двойное лучепреломление.

Поляризационные приборы и их назначение Какими способами можно вызвать явл ение двойного лучепреломления у некристаллических веществ (искусственная оптич еская анизотропия).

22. В чем состоит явление дисперсии света? Как количественно характеризуется диспе рсия? Зависимость между какими величинами называют дисперсионной кривой? Н арисуйте графики этой зависимости для случаев нормальной и аномальной дисперсии.

23. В чем состоит явление дисперсии света? Как дисперсия связана с поглощением света?

Нарисуйте графики зависимости или для случая, когда наблюдается тол ько одна линия поглощения. Укажите области нормальной и аномальной дисперсии.

Сформулируйте закон Бугера для поглощения света.

24. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Связь диспе рсии с поглощением.

25. Дайте определения групповой и фазовой скорости света. Каковы соотношения между этими скоростями при распространении с ветовых волн в вакууме и в веществах с нормальной и аномальной дисперсией?

26. Дайте определения излучательной и поглощательной способностей нагретого тела.

Найдите связь между излучательными и поглощательными способностями отнесе нными к единичному интервалу д лин волн и к единичному интервалу частот.

27. Какое излучение называют тепловым? Какое излучение называют равновесным те пловым излучением? Каков механизм возникновения теплового излучения 9 Каким телам свойственно тепловое излучение? Чем объясняется непрерывный характер спектра теплового излучения?

28. Сформулируйте закон Кирхгофа для теплового излучения Покалите с помощью зак она Кирхгофа что тело которое больше поглощает должно и больше излучать энергии при данной температуре и длине волны.

29. Какие тела называют абсо лютно черными телами (АЧТ) какие серыми? Как реализ уются модели АЧТ на практике? Сформулируйте закон Стефана Больцмана для тепл ового излучения АЧТ В чем отличия теплового излучения реальных тел от излучения 30. Нарисуйте кривую распределения энергии в спе ктре абсолютно черного тела (зав исимость излучательной способности от длины волны) и укажите на графике что собой представляют: 1) энергетическая светимость; 2) энергия излучаемая в единицу врем ени с единичной поверхности в интервале длин волн.

31. Как меняется форма спектра излучения абсолютно черного тела (АЧТ) при изменении температуры? Сформулируйте закон смещения Вина для теплового излучения АЧТ Какое смещение имеется в виду?

32. В чем заключалось затруднение объяснения законов теплового и злучения классической физикой так называемая ультрафиолетовая катастрофа? В чем смысл этого те рмина? Какую гипотезу об энергии гармонических осцилляторов выдвинул Планк для устранения катастрофы? Нарисуйте на одном графике классическую и планковскую зависимости излучательной способности от длины волны.

33. Кванты электромагнитного излучения – фотоны. В каких процессах проявляется квантовая природа электромагнитного излучения? Энергия и импульс фотона. Выр азите энергию и импульс фотона через его частоту и длину волны.

34. Двойственная природа электромагнитного излучения. В каких физических явлениях проявляются волновые свойства излучения, в каких - квантовые (фотонные) свойс тва? Как с величиной длины волны излучения связаны энергия и импульс фотонов эт ого излучения?

35. В чем состоит явление внешнего фотоэффекта? Опишите основные закономерности фотоэффекта. При каких условиях можно наблюдать явление внешнего фотоэффекта?

36. Напишите уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта и поясните смысл всех входящих в него величин. Что такое “красная граница” фотоэффекта, какова ее связь с работой выхода?

37. Нарисуйте график зависимости максимальной энергии электронов, испускаемых при фотоэффекте, от частоты падающего света. В какой точке этот график пересекает ось абсцисс?

38. Какие закономерности явления внешнего фотоэффекта не могут быть объяснены в рамках волновой теории света, а только в рамках квантовой (фотонной) теории? Как квантовая теория фотоэффекта объясняет тот факт, что скорости фотоэлектронов не зависят от интенсивности падающего света?

39. Опишите схему и результаты опытов Комптона по рассеянию рентгеновских лучей В чем эти результаты противоречили предсказаниям волновой теории электромагнитн ого излучения? Как объясняются закономерности эффекта Комптона с точки зрения квантовой теории?

40. Что такое комптоновская длина волны? Чем различаются комптоновские длины волн при рассеянии электромагнитного излучения на электронах и на протонах? Почему эффект Комптона не наблюдают при рассеянии видимого света?

41. Чем определяется величина изменения длины волны при комптоновском рассеянии?

Чему равно максимально возможное изменение длины волны при каких условиях опыта оно наблюдается?

42. Напишите уравнения законов сохранения энергии и импульса (в векторном и в ск алярном виде) для случая комптоновского р ассеяния под углом . Сделайте чертеж иллюстрирующий закон сохранения импульса Запишите формулу для расчета изменения длины волны рассеивающегося фотона в этом случае.

43. Опишите модель атома водорода Бора. Сформулируйте постулаты Бора. При каких условиях атом излучает фотоны? Как можно рассчитать длины волн испускаемого и злучения? В чем состоят ограничения элементарной боровской теории водородного 44. Выведите с помощью теории Бора формулу для энергии электрона в атоме водорода.

Объясните смысл отрицательного значения энергии в атоме.

45. Выведите с помощью теории Бора формулу для силы взаимодействия между электр оном и протоном в атоме водорода, находящемся в основном состоянии (с квантовым 46. Используя теорию Бора, получите формулу для потенциальной энергии взаимодейс твия электрона с протоном в атоме водорода, находящемся в основном состоянии (с 47. Используя теорию Бора, выведите формулу для расчета радиусов орбит электрона в атоме водорода. Как изменяется радиус орбиты при возбуждении атома из основного 48. Что такое энергия ионизации и потенциал ионизации атома? Используя теорию Бора, выведите формулу для расчета потенци ала ионизации атома водорода. Как величина потенциала ионизации водородоподобных ионов зависит от порядкового номера эл емента?

49. Что такое потенциал возбуждения атома? Используя теорию Бора, выведите формулу для расчета потенциала возбуждения атома водорода из основного состояния в с остояние с.

50. Что такое рентгеновское излучение чем оно отличается от теплового излучения света?

Каковы механизмы тормозного и характеристического рентгеновского излучения?

Опишите конструкцию рентгеновской труб ки Какие характеристики излучения изм еняются при изменении напряжения на трубке? При каких условиях спектр излучения трубки будет сплошным и гладким (то есть в нем будут отсутствовать характерист ические пики)?

51. Опишите механизм возникновения тормозного рент геновского излучения. Как вид спектра тормозного рентгеновского излучения зависит от напряжения приложенного к рентгеновской трубке? Что такое коротковолновая граница тормозного изл учения?

52. Объясните почему длина волны тормозного рентге новского излучения не может быть меньше некоторого граничного значения определяемого величиной напряжения на рентгеновской трубке. Как измеряя коротковолновую границу тормозного излучения можно определить величину постоянной Планка?

53. Опишите механизм возникновения характеристического рентгеновского излучения Объясните почему количество линии в спектре характеристического излучения зав исит от величины напряжения приложенного к рентгеновской трубке При каком н апряжении в спектре будет набл юдаться лишь одна линия?

54. Как классифицируют линии в спектрах характеристического рентгеновского излуч ения? Что означают обозначения линии “К ”, “К ”, “L ” и т.п.? Опишите механизмы образования различных линии. Как можно рассчитать частоты линии в спектре х арактеристического рентгеновского излучения данного атома?

55. Как возникает характеристическое рентгеновское излучение? Приведите формулу для расчета возможных частот характеристического излучения атома. Что называют п остоянной экранирования? Объясните поч ему величина постоянной экранирования резко возрастает ( от 1 до 7,5 ) при переходе от К - серии к L - серии излучения.

56. В чем состоит двойственная природа (дуализм) свойств физических объектов? Какие явления подтверждают дуализм свойств электромагнитного и злучения и дуализм свойств частиц вещества. Как длина волны связана с энергией (импульсом) физич еского объекта?

57. В чем состояло предположение де Бройля о свойствах частиц вещества? Каким обр азом в этом предположении были использованы известные сведения о кв антовой природе электромагнитного излучения? Как рассчитать величину длины волны де Бро йля?

58. Как длина волны де Бройля зависит от массы частицы и от ее энергии? Как отличаю тся длины волн де Бройля электрона и протона. ускоренных одной и той же разностью потенциалов. Чему равна длина волны де Бройля частицы, находящейся в состо янии покоя?

59. Каковы экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля о волновых свойс твах вещества? Объясните, почему наличие волновых свойств практически наблюдае тся лишь для частиц с очень малой массой.

60. В чем состоит явление дифракции электронов на кристаллах? Опишите схему эксп еримента по изучению дифракции электронов (приведите рисунки). Как в таком эксп ерименте можно измерить длину волны де Бройля электронов? П риведите расчетные формулы для определения длины волны.

61. В чем состоит принцип неопределенностей Гейзенберга? Для каких пар величин м огут быть записаны соотношения неопределенностей? Приведите примеры таких с оотношении.

62. Напишите соотношение неопределеннос тей для координаты и компоненты импульса.

Какие физические явления подтверждают справедливость этого соотношения?

63. Напишите соотношение неопределенностей для энергии и интервала времени. Какие физические явления подтверждают справедливость этого соотношения ?

64. Приведите примеры соотношении неопределенностей для различных пар физических величин. Каким образом соотношения неопределенностей позволяют объяснить тот факт что электрон не падает на ядро атома?

65. Почему понятие траектории движения неприменимо к описанию поведения микрочастиц? Какой принцип предсказывает величину неопределенности координаты ча стицы?

66. Что такое волновая функция частицы? Какие математические и физические огран ичения накладываются на волновую функцию? Каков смысл условия нормировки для волновой функции?

67. Что такое волновая функция частицы? Какой смысл имеет величина равная квадрату модуля волновой функции? Как называется эта величина? В каких единицах она и змеряется в случае трехмерного движения частицы?

68. Чем различаются уравнения Шредингера для свободных и связанных частиц? Как в ыглядит решение уравнения Шредингера (волновая функция) для свободно движуще йся частицы которая имеет импульс направленный вдоль оси и энергию ? Как определяется величина постоянного множителя входящего в выражение для этой волновой функции?

69. Напишите общий вид уравнения Шредингера для волновых функции частиц и поя сните смысл входящих в него величин и математических операции. Каким образом из общего уравнения Шредингера получается уравнение для стационарных состоянии?

70. Напишите уравнение Шредингера для стационарных состоянии и объясните смысл всех входящих в него величин и математических операции. Опишите методы решения этого уравнения. Что такое собственные функц ии и собственные значения?

71. Напишите уравнение Шредингера для стационарных состоянии. Какие величины в стационарном уравнении Шредингера должны быть заданы, а какие определяются путем его решения? Поясните что это за величины.

72. Напишите уравнение Шредингера для электрона в одномерной бесконечно глубокой потенциальной яме. Поясните смысл всех величин входящих в это уравнение. Оп ишите методы решения этого уравнения. Из каких физических соображении опред еляются граничные условия используемые при решении?

73. Найдите собственные функции и собственные значения уравнения Шредингера оп исывающего поведение частицы в одномерной прямоугольной бесконечно глубокой потенциальной яме.

74. Напишите уравнение Шредингера для электрона в одномерной бесконечно глубокой потенциальной яме. Определите возможные значения энергии электрона для ямы ш ириной L.

75. При решении уравнения Шредингера для электрона в одномерной бесконечно глуб окой прямоугольной потенциальной яме используются граничное условие волновая функция обращается в нуль при и, где – ширина ямы. Какую величину в уравнении Шредингера можно найти из этого условия? Напишите формулу для нахождения этой величины.

76. Запишите уравнение Шредингера для частицы в одномерной прямоуг ольной бесконечно глубокой потенциальной яме. Докажите что стационарные состояния частицы соответствует условию когда на ширине ямы укладывается целое число полуволн де Бройля.

77. Решением уравнения Шредингера для частицы в одномерной бесконечно глубокой потенциальной яме является волновая функция зависимость которой от координаты 78. В чем состоит явление туннельного эффекта в квантовой механике? Запишите ура внение Шредингера используемое для нахождения вероятности туннельного эффекта (коэффициента прохождения сквозь барьер). Опишите методы решения этого уравнения Приведите примеры физических явлении связанных с осуществлением туннел ьного эффекта.

79. Напишите уравнение Шредингера для гармонического осциллятора. Какие значения может иметь энергия осциллятора? Что такое нулевые колебания осциллятора? Чем у равна энергия нулевых колебании?

80. Напишите уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода. Поясните смысл всех величин входящих в уравнение. Опишите методы решения этого уравнения. На какие множители распадаются волновые функции являющиеся решениями этого уравнения?

81. При решении уравнения Шредингера для атома водорода волновую функцию эле ктрона представляют в виде произведения двух сомножителей. От каких переменных зависят эти сомножители? Какими целочисленными параметрами (квантовыми чи слами) определяется каждый из сомножителей?

82. Какой вид имеют волновые функции для электрона в атоме водорода? Как зная вид волновой функции можно вычислить радиальную плотность вероятности Р обнаружения электрона в атоме?

83. Что такое квантовые числа электронов в атоме? С ка кими физическими параметрами связаны различные квантовые числа? Напишите формулы выражающие эту связь 84. Получите выражение для отношения орбитального механического и орбитального магнитного моментов электрона в атоме (гиромагнитного отношения). Что такое ма гнетон Бора? В каких единицах (в системе СИ) измеряется эта величина?

85. Что такое спин электрона? Чему равна проекция спина на заданное направление (в единицах h)? Сколько ориентаций во внешнем поле может иметь спин? Чему равны спин электрона и спин протона? Как надо понимать часто употребляемую фразу:

“Спин электрона равен 1/2”?

86. Что называют собственным магнитным моментом электрона? Чему равно отношение собственного магнитного момента и спина электрона? Чем оно отличается от отн ошения орбитального магнитного и орбитального механического моментов электрона?

87. Перечислите четыре квантовых числа, определяющих состояние частицы в квантовой системе. Значения каких физических параметров определяют эти квантовые числа?

Какова взаимосвязь квантовых чисел? Укажите их воз можные значения.

88. Сформулируйте принцип Паули. Каким образом принцип Паули определяет характер заполнения электронных оболочек атомов? Сколько электронов, входящих в квант овую систему, могут иметь одинаковые квантовые числа: главное, орбитальное и ма гнитное?

89. Сколько электронов в атоме могут иметь одно и то же главное квантовое число n?

Получите формулу для определения этого количества электронов. Каково максимал ьное количество электронов в К, L, М и N электронных оболочках атомов?