8.При какой циклической частоте внешней силы р будет наблюдаться резкое увеличение амплитуды колебаний (резонанс) для математического маятника длиной 10 м?

,

Из этого следует что частота внешней силы равна 1,если ускорение свободного падения взять равным 10.

9. Что такое дифракция. Наблюдается дифракция белого света на дифракционной решетке. Максимум какого цвета наблюдается под наибольшем углом? 0,38(фиол.) ≤ вид ≤ 0,76 (кр.) мкм.

Дифракция волн - явление, наблюдаемое при прохождении волн мимо края препятствия, связанное с отклонением волн от прямолинейного распространения при взаимодействии с препятствием.

НЕ ПОЛНОСТЬЮ!

10. Какая из частиц: ядро гелия, протон, нейтрон, электрон при одинаковой скорости движения имеет наибольшую длину волны де Бройля?

Электрон будет иметь самую большую длину волны потому что чем больше масса и скорость тем меньше длина волны, а скорость одинакова и масса самая маленькая у электрона из предложенных.

11. Правило отбора. Примеры его применения.

Правила отбора - правила, определяющие возможные квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, взаимодействующих элементарных частиц и др. Правила отбора устанавливают, какие квантовые переходы разрешены и какие запрещены — строго или приближённо.

Применяется для:

Магнитных квантовых чисел. Магнитное квантовое число в переходах между уровнями может изменяться лишь на определенное значение m=0, +-1

Гармонический осциллятор.

12. Закон радиоактивного распада. Период полураспада.

Закон радиоактивного распада  – физический закон, открытый английскими учёными Эрнестом Резерфордом и Фредериком Содди. По его формуле находят число нераспавшихся атомов радиоактивного вещества: N = N_o ·2 ^-t/T где N_o — число радиоактивных атомов в начальный момент времени, t – интервал, T – период полураспада. Чем меньше период распада, тем меньше времени живут атомы, тем быстрее происходит распад.

Период полураспада - это время, за которое число радиоактивных ядер определенного типа уменьшится в 2 раза.

Билет 3

1)Диск радиусом R вращается с угловой скоростью Чему равно угловое ускорение диска? Как направлены вектора угловой скорости и углового ускорения? Сделать чертёж. Ось вращения проходит через центр диска

Ѡ = 2-2t - угловая скорость (рад/с)

Ѡ = Ԑ = -2 – угловое ускорение

Ѡ – вдоль оси по правилу правого винта

Ԑ(со стрелочкой над буквой) – ускорение при ускоренном движение совпадает с Ѡ (со стрелочкой над буквой) при замедленно-противонаправленном (ей богу так и написано на листе ><).

2) При какой скорости движения электрона его релятивистская масса увеличивается в 3 раза?

m=3mo; 1 – U²/c² = ; U = 0, 94 * c

U = 0,94*3*10⁸ = 2,8*10⁸ м/с

3) Как изменится давление и состав воздуха с высотой? Ответ обосновать.

Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается т. н. барометрической формулой.

Для идеального газа, имеющего постоянную температуру   и находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёма ускорение свободного падения  одинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:

где   — давление газа в слое, расположенном на высоте  ,   — давление на нулевом уровне ( ),   — молярная масса газа,   — газовая постоянная,   —абсолютная температура.

4) Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам идеального газа.

Первое начало термодинамики - термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Так же представляет собой закон сохранения энергии для систем, в которых существенное значение имеют тепловые процессы.

Первое начало термодинамики:

• при изобарном процессе

• при изохорном процессе ( )

• при изотермическом процессе 

5)Чему равна разность потенциалов между точками 1 и 2 в однородном электрическом поле Е = 10 В/м.

Нет решения

6) Записать закон Ома для замкнутой цепи, дать определение входящих в него величин. В каком случае сила тока в замкнутой цепи будет максимальной?

Закон Ома для замкнутого участка цепи - величина тока в замкнутой цепи, которая состоит из источника тока обладающего внутренним сопротивлением, а также внешним нагрузочным сопротивлением будет равна отношению электродвижущей силы источника к сумме внешнего и внутреннего сопротивлений. 

где R Сопротивление внешней цепи измеряется в Омах

     r внутреннее сопротивление источника тока также измеряется в Омах

     I Сила тока в цепи. Измеряется в Амперах

     E Электродвижущая сила источника тока измеряется в Вольтах

Сила тока в замкнутой цепи будет максимальной при минимальном сопротивлении внешней цепи.

7

I

)Как должна быть направлена индукция однородного магнитного поля, чтобы сила Ампера, действующая на проводник с током, могла удержать проводник в поле силы тяжести. Запишите формулу для силы, действующей на элемент тока в векторном виде. В каком случае сила максимальна?

Нет решения

8) Чему равен период колебания математического маятника длиной 1,5 м?

9) Система уравнений Максвелла для стационарных электрического и магнитного полей.

уравнений электростатики:

                                            ,       ,        

и уравнений магнитостатики:

                                           ,      ,     

10) Какова минимальная толщина прозрачной пленки. если при наблюдении в падающих нормально к ней лучах белого света она кажется красной. Длина волны красного света 0, 75 мкм.

Нет решения

11) С какой точностью можно определить энергию электрона если неопределенность времени жизни атома в возбужденном состоянии 10^-8 с. Постоянная Планка h = 6,6210^-34 Джс.

Нет решения

12) Из каких частиц состоит ядро ? Какие силы действуют между нуклонами?

Нет решения

Билет 4.

1)Тело вращается вокруг неподвижной оси. Угловое ускорение Начальное значение угловой скорости Записать закон изменения угловой скорости. Показать на рисунке, как направлены вектора и .

Ѡ_о=

Закон изменения угловой скорости.

Ѡ=30-3t

(противоположно, т.к. вращение замедлено)

2)При какой скорости движения протона его релятивистская масса увеличивается в два раза?

m=2mo

1 – U²/c² =

U=0,87c=2,6*10⁸ м/с

3) Как изменится наиболее вероятная скорость движения молекул, если температуру газа увеличить в n раз?

4)молярная теплоёмкость идеального газа при постоянном объёме - , а при постоянном давлении

5)Чему равна разность потенциалов между точками 1 и 2 в однородном электрическом поле Е = 10 В/м.

U=El; E=10; l=3; U = 30

6) Как надо соединить три проводника сопротивлением 30 Ом каждый, чтобы общее сопротивление было 10 Ом?

Все три проводника нужно подключить параллельно

7)На рисунке показана траектория движения электрона в магнитном поле. Как направлена индукция магнитного поля?

По правилу правой руки, вектор магнитной индукции направлен к нам

8)Чему равно максимальное значение скорости точки, колеблющейся по закону ?

Нет решения

9)Система уравнений Максвелла для случая отсутствия токов смещения

Нет решения

10)Каким волновым явлением объясняется наблюдение радуги? Как определяется показатель преломления среды и от чего он зависит?

Диспрессией. Показатель преломления зависит от свойств вещества и длины волны излучения, для некоторых веществ показатель преломления достаточно сильно меняется при изменении частоты электромагнитных волн от низких частот до оптических и далее, а также может ещё более резко меняться в определённых областях частотной шкалы. По умолчанию обычно имеется в виду оптический диапазон или диапазон, определяемый контекстом. Абсолютный показатель преломления равен n=c/v, где с скорость света в вакууме, а v скорость света в среде. v=длина волны, умноженная на частоту.

11)Время жизни электронов в метастабильном состоянии 10^-3 с. Определить неопределенность энергии (ширину метастабильного уровня).

6,62*10^-31

12)Запишите реакцию - распада ядра

При альфа распаде излишек энергии из ядра уносится с альфа-частицей, которая представляет собой ядро гелия. Другими словами из капли ядра вылетает частица состоящая из двух протонов и двух нейтронов (ядро гелия). Энергия оставшегося ядра меньше чем исходного. Причем поскольку улетают два протона то заряд ядра уменьшается на 2 и мы получаем другой химический элемент.

Например:

 

При альфа распаде урана образуется торий, ядро которого тоже обладает излишком энергии (находится в возбужденном состоянии), и может в свою очередь претерпеть распад, результатом которого снова будет возбужденное ядро и т.д. Образуется цепочка распадов, в конце который, мы получим устойчивый изотоп, например в нашем случае

Билет 5

1)Какая сила трения действует на тело массой 5 кг, если под действием силы тяги 100 Н оно движется с ускорением 16 м/с² ?

F – Fтр = am

Fтр = F – am = 100 – 16*5= 20H

2) Время жизни -мезона 10^-8 с. Чему равно его время жизни в лабораторной системе отсчета, если его скорость v = 0,99 С, где С- скорость света в вакууме.

3)Чему равны работа 1 моля азота, изменение его внутренней энергии, полученное количество теплоты и изменение энтропии, если процесс адиабатный, а температура уменьшилась с 600 до 300 К.

Адиабатный процесс – отсутствие теплообмена с внешней средой.

4)Конденсатор присоединен к источнику напряжения. Расстояние между его обкладками увеличили в два раза. Как изменятся: заряд, емкость, разность потенциала, энергия конденсатора, объемная плотность энергии.

Конденсатор: d ↑ в 2 раза

- заряд не изменяется

- ёмкость ↓ в 2 раза

- разность потенциалов увеличивается

5)Как надо соединить три проводника сопротивлением 30 Ом каждый, чтобы общее сопротивление было 45 Ом?

R=30Ом

R_o=45Oм

6)Запишите закон Фарадея для явления электромагнитной индукции. Поясните. Какие способы изменения магнитного потока вы знаете?

7) Что является носителем тока в металлах? Особенности носителей тока в металлах.

8)Когерентность световых волн. Интерференция света. Условия наблюдения интерференционных максимумов и минимумов для разности хода и разности фаз.

9)Связь длины волны, частоты и фазовой скорости. Как направлен вектор скорости электромагнитной волны, если направления векторов и изображены на рисунке?

10)Как изменяется график зависимости спектральной излучательной способности абсолютно черного тела от длины волны при уменьшении его температуры в два раза?

11)Какие значения орбитального квантового числа возможны для электрона в атоме водорода, если n = 3?

12)Как рассчитать энергию связи ядра ?

Билет 6

1. Как изменится угловое ускорение под действием постоянного момента сил, если ось вращения сместить с центра диска на его край?

2. Чему равна энергия покоя электрона? (m = 9,110^-31 кг)

E=mc² 819 * 10^-16 Дж

3. Определить работу изобарического расширения газа от V₁ = 2л до V₂ = 6л, если Р = 5МПа .

A = p*ΔV A = 0,02 Дж

4. Потенциал электрического поля. Связь между напряжённостью и потенциалом.

Потенциалом данной точки поля называется работа, которую затрачивает электрическое поле, когда оно перемещает положительную единицу заряда из данной точки поля в бесконечно удаленную точку. Напряжённость в какой-либо точке электрического поля равна градиенту потенциала в этой точке, взятому с обратным знаком. Знак «минус» указывает, что напряженность E направлена в сторону убывания потенциала.

5.Конденсатор отсоединен от источника напряжения. Расстояние между его обкладками увеличили в два раза. Как изменятся: заряд, емкость, разность потенциалов, энергия конденсатора, объемная плотность энергии.

Заряд уменьшится в 2 раза . Ёмкость уменьшится в 2 раза. Разность потенциалов увеличится в 2 раза. Энергия конденсатора увеличивается в 2 раза. Объёмная плотность энергии увеличивается в 2 раза.

6. К источнику постоянного напряжения присоединили параллельно сопротивления 10 и 50 Ом. В каком из них и во сколько раз за одно и то же время выделиться больше теплоты?

Дано Решение:

R₁=10(Ом) W=UI=U*U/R=U²/R

R₂=50(Ом) W₁=U/10

t=const W₂=U/50

U=const 10 W₁=50W₂ (т.к U=const)

Найти: W₁=5W₂

Ответ: за одинаковое время в 5 раз больше теплоты

выделится в 1 резисторе.

7. Сформулируйте правило Ленца для явления электромагнитной индукции. Как будет направлен индукционный ток в проводнике, если магнитная индукция изменяется по закону: ?

Правило Ленца для явления электромагнитной индукции - индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

8. Носители тока в электролитах. Закон Фарадея для электролиза.

Носителями тока в электролитах являются положительные и отрицательные ионы, на которые диссоциируют (расщепляются) молекулы растворенного вещества.

Закон Фарадея для электролиза:

• Масса образующегося при электролизе вещества пропорциональна количеству прошедшего через раствор электричества. Этот закон вытекает из сущности электролиза. Как уже говорилось, в месте соприкосновения металла с раствором происходит электрохимический процесс — взаимодействие ионов или молекул электролита с электронами металла, так что электролитическое образование вещества является результатом этого процесса. Ясно, что количество вещества, получающегося у электрода .всегда будет пропорционально числу прошедших по цепи электронов, т.е. количеству электричества.

• При электролизе различных химических соединений равные количества электричества приводят к электрохимическому превращению эквивалентных количеств вещества.

9. Частоты слышимого звука 20 ≤  ≥ 20 000 Гц. Скорость звука в воздухе 340 м/с. В каких пределах находятся длины волн слышимого звука?

λ₁ = 340/20 = 17 м λ₂=340/20000 = 0.017 м

10. Сравнить энергию квантов фиолетового ( = 0,4 мкм) и красного ( = 0,8 мкм) света. Постоянная Планка Джс.

Для фиолетового Е = 2,648 * 10^-40 для красного Е = 5,296 * 10^-40

Вывод энергия красного кванта в 2 раза больше чем энергия фиолетового кванта.

11. Какие частицы входят в состав атомa ?

В состав атома входят 26 протонов 26 электронов и 30 нейтронов.

12. Какой переход электрона в атоме водорода запрещен правилами отбора?

а) 4f 3p, б) 4s 3p, в)3s 2s, г) 3p 2s.

в)3s 2s такой переход электрона в атоме водорода запрещен правилами отбора.

Билет 7.

1)Определить, какую работу надо совершить, чтобы по наклонной плоскости поднять тело массой 1 кг на высоту 1 м? Трением пренебречь. Как зависит эта работа от угла, который плоскость составляет с Землей?

A = mgh

A = 9,8 Джоулей

В данном случае работа от угла не зависит.

2)Чему равна энергия связи атомного ядра?

Энергией связи называют энергию, равную работе, которую надо совершить, чтобы расщепить ядро на свободные нуклоны. Е_связи = - А По закону сохранения энергия связи одновременно равна энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных свободных нуклонов.

3)Как изменяется температура, внутренняя энергия и энтропия при адиабатном сжатии газа? Чему равно количество теплоты? Запишите формулу для расчёта работы, совершённой в этом процессе.

При адиабатическом процессе изменение температуры равно нулю ∆Q=0,

Первый закон термодинамики для адиабатического процесса:  

A = –ΔU,

где ΔU – изменение внутренней энергии. В адиабатическом процессе газ совершает работу за счет изменения внутренней энергии. Внутренняя энергия идеального газа изменяется пропорционально его температуре. Для 1 моля одноатомного газа 

Энтропия газа в процессе не изменяется.

Количество Теплоты ∆Q=0

Работа газа в адиабатическом процессе также выражается через температуры T₁ и T₂ начального и конечного состояний: 

A = CV(T1 – T2).

4)Как надо изменить каждый из двух одинаковых зарядов, чтобы при увеличении расстояния между ними в два раза сила взаимодействия осталась прежней.

Ответ: увеличить в 2 раза каждый из зарядов или один любой увеличить в 4 раза.

5)К источнику постоянного напряжения присоединили последовательного сопротивления 10 и 50 Ом. В каком из них и во сколько раз выделиться больше теплоты за одинаковое время?

Дано Решение:

R₁=10Ом W=UI=U*U/R=U²/R

R₂=20Ом W₁=U/10

t=const W₂=U/50

U=const 10 W₁=50W₂ (т.к U=const)

Найти: W₁=5W₂

Ответ: за одинаковое время в 5 раз больше теплоты

выделится в 1 резисторе.

6)Какое явление поддерживает протекание тока в цепи при ее размыкании? Какая величина характеризует в этом случае свойства участка цепи?

при размыкании ток поддерживает явление самоиндукции. Свойства участка цепи характеризует ЭДС самоиндукции.

7)Ток в газах. Виды газового разряда. Условия возникновения и особенности носителей тока.

В обычных условиях газ - это диэлектрик, т.е. он состоит из нейтральных атомов и молекул и не содержит свободных носителей электрического тока. Газ-проводник - это ионизированный газ. Ионизированный газ обладает электронно-ионной проводимостью.

Воздух является диэлектриком в линиях электропередач, в воздушных конденсаторах, в контактных выключателях.

Воздух является проводником при возникновении молнии, электрической искры, при возникновении сварочной дуги.

Газовый разряд - это электрический ток в ионизированных газах. Носителями зарядов являются положительные ионы и электроны. Газовый разряд наблюдается в газоразрядных трубках (лампах) при воздействии электрического или магнитного поля.

Существует самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд.

Несамостоятельный газовый разряд - если действие ионизатора прекратить , то

прекратится и разряд.

Самостоятельный газовый разряд - в этом случае газовый разряд продолжается и после прекращения действия внешнего ионизатора за счет ионов и электронов, возникших в результате ударной ионизации.

Условия возникновения электрического тока:

1. наличие свободных носителей электрических зарядов. 2. электрическое поле (внешнее).

8)Какие волны могут распространяться в вакууме? С какой скоростью? Какова их природа?

В вакууме могут распространяться только поперечные электромагнитные волны. Они распространяются со скоростью света.

9)Экспериментальные законы фотоэффекта и их исследование. Как на опыте определяется количество фотоэлектронов? Их энергия?

Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света.

Законы фотоэффекта: 

1.Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока.

2.Максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света   (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если  , то фотоэффект уже не происходит.

10)Фотон и его характеристики.

Фотон — элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, квант электромагнитного поля.

Он не имеет массы покоя и электрического заряда, стабилен. Спин фотона равен 1, но из-за нулевой массы более правильное число — спиральность; по этой же причине внутренняя чётность фотона не определена. Является истинно нейтральной частицей. Зарядовая чётность отрицательная. Фотон участвует в электромагнитном и гравитационном взаимодействии.

11)Электрон находится в 3d состоянии (n = 3, l = 2). Чему равен момент импульса? Как он может быть ориентирован в пространстве?

12)Запишите реакцию β- распада ядра . Каким фундаментальным взаимодействием обусловлен β-распад? Какие превращения нуклонов происходят в ядре?

→ +

β-распад обусловлен слабым взаимодействием.

Появляется еще один протон, образуется изотоп Аргона.

Билет 8.

1)Сравните кинетическую энергию диска, вращающегося вокруг неподвижной оси и катящегося по горизонтальной плоскости. Линейная скорость точек на ободе диска одинакова.

Вращающегося , катящегося , кинетическая энергия катящегося диска больше. I-момент инерции

Сформулируйте постулаты Эйнштейна для релятивистской механики (специальной теории относительности).

2)Принцип относительности: никакие опыты (механические, электрические, оптичес­кие), проведенные внутри данной инерциальной системы отсчета, не дают возможности обнаружить, покоится ли эта система или движется равномерно и прямолинейно; все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной систе­мы отсчета к другой.

П. Принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

3)Как изменяется температура и энтропия при изобарном сжатии газа? Чему равна работа, совершённая газом, полученное им количество теплоты и изменение внутренней энергии?

Температура уменьшается, энтропия хрен знает.

А<0, теплоту газ отдает, изменение внутренней энергии<0

4)Как надо изменить каждый из двух одинаковых зарядов, чтобы при уменьшении расстояния между ними в три раза сила взаимодействия осталась прежней.

Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

|F|=|q₁|*|q₂|/l²

|F|=|q₁|*|q₂|*3²/l² – уменьшено расстояние в 3 раза.

|F|=|q₁|*|q₂|*3²/l²*3² –уменьшаем каждый заряд в 3 раза и получаем исходную силу взаимодействия

5)Сформулируйте правила Кирхгофа для расчета разветвленной цепи и правила знаков напряжения и э.д.с. Приведите пример..

Первое правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в каждом узле любой цепи равна нулю. При этом втекающий в узел ток принято считать положительным, а вытекающий — отрицательным. Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает .

Второе правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений на всех ветвях, принадлежащих любому замкнутому контуру цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура

6)В катушке индуктивностью 2 сила тока 1 А. Чему равна энергия магнитного поля катушки?

Энергия W_м магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна

                                      W_м = LI²/ 2 ,Wm= 2*1\2= 1

L=2

I=1

W=?

7)Полупроводники. Носители тока в полупроводниках. Собственные и примесные полупроводники.

Полупроводни́к — материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Основным свойством полупроводника является увеличение электрической проводимости с ростом температуры. Типичными полупроводниками являются кристаллы германия и кремния

При низких температурах основными носителями тока в полупроводнике являются «дырки»( перемещение положительного электрического заряда), а не основными носителями – электроны. Это в примесных проводниках, только они могут переносить ток при низких температурах. В собственных проводниках носителями тока являются електроны.

8)Уравнение свободных незатухающих гармонических колебаний. Собственная частота свободных колебаний.

-собственная частота свободных незатухающих колебаний(-сколько раз за p секунд тело пройдет через положение равновесия) где b=h/2m-коэффициент затухания ; w₀²=k/m-собственная частота свободных колебаний.

9)В каких пределах изменяется частота видимого света? 0,38(фиол.) ≤ вид ≤ 0,76 (кр.) мкм.

от 3,8·10¹⁴ до 7,6·10¹⁴ Гц

10)Запишите и поясните уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Отчего зависит работа выхода электронов из металла?

, где   — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества),   —  кинетическая энергия вылетающего электрона,   — частота падающего фотона с энергией  , h — постоянная Планка

= *h –работа выхода, она зависит от частоты излучения, для выхода существует _мин

11)Чему равна вероятность нахождения электрона в потенциальной яме в точках с в состоянии с главным квантовым числом n = 3. Изобразите график волновой функции (x) для этого состояния.

12)Запишите реакцию аннигиляции электрона и позитрона.

Аннигиляция – в переводе означает исчезновение. На самом деле при аннигиляции электрона и позитрона они не исчезают, а превращаются в два фотона с массой и энергией  аннигилирующих частиц. Этот процесс демонстрирует нам действие основного закона природы – закона сохранения массы и энергии.