Вариант №5

1.5. Представьте содержание закона всемирного тяготения и доказательства его справедливости на Земле. Объясните явление приливов. Объясните причины и оцените величину изменения веса при переезде с экватора на полюс.

2.5. Представьте общую структуру механики. Материальная точка движется по прямой линии. Уравнение ее движения s= t⁴ +2t² +5. Определить мгновенную скорость и ускорение точки в конце второй секунды от начала движения, среднюю скорость и путь, пройденный за время движения.

3.5.Дайте понятие об обратимых и необратимых процессах. Определите понятия «динамический хаос», «бифуркации», «диссипативные структуры в окрестности точки бифуркации». Приведите примеры использования этих понятий. Как ведут себя флуктуации вблизи точки бифуркации? Какова их роль в рождении упорядоченной структуры?

4.5. Поясните, как изменились представления о пространстве и времени с созданием теории относительности. Какими фактами и явлениями эти представления подтверждены? Какова длина космического корабля для наблюдателя на Земле, если корабль длиной 200 м летит со скоростью 24 000 км/с относительно Земли?

5.5. В каких единицах измеряются энергия, работа и мощность? Как эти величины связаны между собой и что они характеризуют? Оцените, какую работу (Дж) может совершить человек, если в сутки человек потребляет 3000ккал, а на поддержании постоянной температуры тела расходуется 1700ккал.

6.5.Какая часть термодинамической системы называется фазой данного вещества? Дайте молекулярную картину процессов испарения и конденсации. Что такое насыщенный пар, и каковы его свойства? Опишите роль этих процессов в земной атмосфере. Почему при испарении жидкости ее температура понижается?

7.5. Раскройте содержание основного закона радиоактивного распада и его статистического смысла. Как определяется возраст археологической находки, нашей планеты? Определите, какая доля первоначального количества ядер изотопа ₂₇Со⁶⁰ распадется через 5 лет, если известно, что его период полураспада равен 5,3 года.

8.5. Приведите доказательства эволюции органического мира. В чем заключались возражения Кювье против эволюционной теории Ламарка? Перечислите компоненты механизма эволюции Дарвина. Раскройте сущность микро- и макроэволюции, приведите примеры действующих в них процессов.

9.5.Опишите пути поступления веществ в клетку. Как происходит обмен веществ и энергией в живой клетке? Чем он отличается от обменных процессов в неживой природе?

10.5. Для восстановления леса после пожара или после вырубки требуется около 100 лет. Биомасса на корню для тайги при чистой продуктивности зрелого таежного леса 800 г/м² в год составляет около 20 кг/м². Рассчитайте среднюю чистую продуктивность за 100 лет. Почему эта величина оказалась меньше 800 г/м²? Каковы в процентах потери в фотосинтетической продуктивности леса в результате пожара?

ВАРИАНТ №6

1.6. Приведите доказательства справедливости закона тяготения Ньютона в Солнечной системе. Найдите ускорение свободного падения на Луне и оцените свой вес на Луне, исходя из знания, что ее масса в 81 раз меньше, чем у Земли.

2.6.Поясните «парадокс длины» специальной теории относительности. Определите относительную скорость движения, при которой сокращение линейных размеров тела составляет 10%. Чем отличается общая теория относительности от специальной? Приведите экспериментальные подтверждения верности теории Эйнштейна.

3.6.В чем сущность второго начала термодинамики? Приведите не менее трех его формулировок. Приведите значения к.п.д. для типичных тепловых станций. Если пар поступает на турбину при температуре +177⁰С, а окружающий воздух имеет температуру +15⁰С, определите максимально возможный к.п.д. этой паровой турбины. Назовите макроскопические и микроскопические свойства энтропии. Вычислите изменение энтропии в процессе превращения 1 моль воды в пар при температуре кипения.

4.6. Развитие представлений о строении атомов. Сравните строение атома и Солнечной системы. В какой степени атом похож на солнечную систему? Дайте понятие об энергетических уровнях и переходах в модели Бора и в современной науке. Пусть кинетическая энергия невозбужденного электрона в атоме водорода 10 эВ. Найдите импульс электрона, длину волны де Бройля и сравните ее с размерами диаметра орбиты электрона (10^-10 м), рассчитанной на основе постулатов Бора. С точки зрения волнового движения можно ли говорить о движении его по определенной орбите?

5.6. Характеризуйте методы химической кинетики. Какими факторами можно изменить скорость химических реакций? Оцените, за сколько времени произойдет химическая реакция при температуре 70C, если при температуре 50C она протекает за 2 мин. 15 с, при этом известно, что в данном температурном интервале  = 3?

6.6.Понятие равновесия в механике и статистической термодинамике. Как ведут себя макросистемы вдали от равновесия? Поясните принцип локального равновесия. Используя принцип Ле Шаталье – Брауна ответьте, в какую сторону измениться равновесие в системе H₂ + I₂  2HI, при уменьшении концентрации йодоводорода?

7.6.Дайте общую характеристику жидкого состояния. Определите картину процессов при явлениях капиллярности, смачивании, вязкости, поверхностном натяжении. Как объясняют большую теплоемкость воды, большое поверхностное натяжение и свойство капиллярности? Какое значение имеют эти особенности воды в живой природе?

8.6. Поясните понятие равновесного излучения, модели абсолютного черного и абсолютно белого тела. В чем смысл гипотезы Планка о дискретном характере испускания света и ее значение? Насколько были решены при этом противоречия в теории теплового излучения? Определите температуру звезды Ригеля ( Ориона), в спектре которой максимум энергии приходится на длину волны 1930*10^-10 м.

9.6.Охарактеризуйте реакции синтеза ядер и условия их осуществления. Где такие условия имеют место в природе? Каковы перспективы использования реакций синтеза ядер в энергетике? Считая светимость Солнца постоянной, определите, какую долю массы Солнце потеряет за свою жизнь из-за излучения.

10.6.Охарактеризуйте биотический круговорот и оцените биосферную роль хозяйственной деятельности человека. Чистая первичная продуктивность тропических лесов составляет 2016 г сухой массы на 1 м². На сколько тонн в год уменьшается фотосинтетическая фиксация углерода и выделение кислорода в литрах, если их площадь уменьшается на 100 тысяч км² в год?

ВАРИАНТ №7

1.7. Поясните понятие «энергия». Какие виды энергии Вы знаете? В каких системах она сохраняется, как закон сохранения энергии связан со свойствами пространства-времени? Какими свойствами симметрии обладают пространство и время? По горизонтальной плоскости равномерно перемещается тело массой в 1кг без качения под действием силы в 1 Н. Найти коэффициент трения.

2.7. Какие движения легли в основу календаря, какие календари сейчас используются? Будет ли на Земле смена дня и ночи, если прекратится ее вращение вокруг своей оси? С какой скоростью и в каком направлении должен лететь самолет в районе экватора, чтобы местное солнечное время для его пассажиров остановилось? Определите по данным о Луне (расстояние от Земли 384 тыс. км, период обращения равен 27,3 сут.) и законам Кеплера высоту стационарного спутника (висящего над одной территорией).

3.7. Какими законами определяется тепловое излучение тел? Какими моделями при этом пользуются? Определить энергетическую светимость поверхности (мощность излучения) тела и температуру тела, если длина волны, на которую приходится максимум энергии в спектре излучения абсолютно черного тела, равна 0,58 мкм. ( = 5,710^-8 Вт/(мK⁴), b = 2,910^-3 м K кг/моль).

4.7. Какими корпускулярными свойствами обладают свет? Поясните смысл понятия «фотон». Какие явления, и каким образом были объяснены с помощью квантовой теории света? Если на цинковую пластинку падает пучок ультрафиолетовых лучей с длиной волны 0,2 мкм, то чему равна максимальная кинетическая энергия и максимальная скорость фотоэлектронов? Работа выхода для цинка равна 4 эВ.

5.7. Дайте представление о химической кинетике. Как можно ускорить (или замедлить) ход реакции, каково промышленное значение этого? На сколько градусов надо увеличить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 16 раз? Температурный коэффициент реакции  = 2.

6.7. Почему нельзя применить классическую механику для описания поведения частиц в микромире? Поясните смысл волновой функции и особенности представления о причинности в квантовой механике. Почему ограничение воздействия на микроуровне имеет смысл фундаментального закона природы?

7.7. Какие процессы поддерживают «жизнь» звезд? Дайте представление об эволюции звезд. Почему существенна величина массы звезды? Какова перспектива эволюции Солнца? Считая светимость Солнца постоянной, определите, какую долю массы Солнце потеряет за свою жизнь из-за излучения.

8.7.Дайте представление о процессах дыхания и фотосинтеза, сопоставьте продукты на входе и выходе, сделайте вывод об отличии этих процессов. В процессе дыхания при окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. В физиологических условиях в АТФ запасается энергия 12 ккал/моль. Известно, что при полном окислении глюкозы C₆H₁₂O₆ + 6O₂6CO₂ + 6H₂O выделяется энергия 686 ккал/моль. Найдите КПД дыхания.

9.7. Поясните «парадокс близнецов» специальной теории относительности. Космический корабль движется со скоростью, составляющей 0,8 скорости света, по направлению к Земле. Определить расстояние, пройденное им в системе отсчета, связанной с Землей, за 0,5 секунды по часам в космическом корабле.

10.7. Исходя из данных, что первичная атмосфера Земли не содержала кислорода, обоснуйте, почему жизнь не могла возникнуть на суше?

ВАРИАНТ №8

1.8. Поясните понятие «инерциальная и неинерциальная система отсчета». Чем отличается принцип относительности Галилея от принципа относительности Эйнштейна? Как осуществляется преемственность идей и концепций? Определите скорость частицы, если ее релятивистская энергия в 8 раз больше ее энергии покоя.

2.8. В чем состоит эффект Доплера и какова его роль в исследовании звезд, Вселенной. Как установили и измерили скорость вращения Солнца вокруг своей оси? Найти линейную скорость вращения точек на солнечном экваторе, если для зеленой линии водорода с ₀=500 нм доплеровское смещение равно 0,0035 нм.

3.8.Определите понятия теплоты и температуры. Как связаны эти величины, в каких единицах измеряются? Какие приняты шкалы температур? Какова концентрация молекул в стратосфере на высоте 30 км, если давление на этой высоте 10⁴ Па, а температура –20⁰С? Каков смысл абсолютного нуля температур?

4.8. Каковы источники энергии звезд? Дайте представление об эволюции обычных звезд и красных гигантов и поясните процессы, происходящие в их недрах. Какова перспектива эволюции Солнца? Солнце излучает в секунду 3,9·10²⁶ Дж энергии. Какой потере массы это соответствует?

5.8. Перечислите основные структурные составляющие мегамира в порядке уменьшения размеров. Какие единицы измерения расстояний приняты в мегамире? Что означает тот факт, что до ближайшей звезды  Центавра расстояние 4,35 св.г.? Принимая поперечник Солнечной системы в 12 млрд. км, оцените, какую долю он составляет от расстояния до ближайшей звезды.

6.8. Кто и когда построил модель структуры ДНК? Какие разновидности РНК, в чем значение каждой из них? Как происходит деление клеток, ядра и ДНК? Как реализуется система воспроизводства на молекулярном уровне?

7.8.Поясните процессы в расплавах и растворах. Почему при растворении обычно температура понижается? Каковы особенности растворения в воде? Какую роль играют гидрофильные и гидрофобные процессы в живых организмах? «Если на систему оказать воздействие, то в ней разовьются процессы, направленные на ослабление этого воздействия». К каким системам это высказывание может относиться – к живым? Или - к неживым неупорядоченным системам?

8.8. Как можно повлиять на скорость протекания химических реакций? Напишите выражение скорости химической реакции, протекающей в гомогенной системе по уравнению: A + 2B = AB₂, и определите, во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если: а) концентрация A увеличится в два раза; б) концентрация B увеличится в два раза; в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза.

9.8. На основании каких экспериментальных результатов исследований Э. Хаббл пришел к выводу о «разбегании» галактик? Какова скорость такого «разбегания» в соответствии с законом Хаббла? Зависит ли картина разбегания от положения наблюдателя? Оцените, с какой скоростью удаляются друг от друга два квазара, если их фотографии были получены в диаметрально противоположных точках небесной сферы, и по доплеровскому смещению линий в спектрах этих квазаров были определены скорости их удаления от земного наблюдателя в 150 000 и 200 000 км/с.

10.8. Какие формы естественного отбора Вам известны? Каковы основные отличия современного биологического эволюционизма от первоначальной дарвиновской концепции?

ВАРИАНТ №9

1.9. Как описываете движение тел в кинематике? Чем это описание отличается от описания движения в динамике? Движение двух тел описывается уравнениями x₁ = 0,75 t³ +2,25 t² + t, x₂ =0,25t³ +3t² +1,5t. Определите величину скоростей этих тел в момент времени, когда их ускорения будут одинаковыми, а также значение ускорения в этот момент времени.

2.9. Какими основными свойствами симметрии обладает пространство? Поясните, понятия однородности и изотропности пространства. Какой закон сохранения связан с изотропностью пространства? Платформа в виде сплошного диска радиусом 1,5 м и массой 180 кг вращается по инерции около вертикальной оси с частотой 10 мин^-1. В центре платформы стоит человек массой в 60 кг. Какую линейную скорость относительно пола будет иметь человек, когда он перейдет на край платформы?

3.9. Как была впервые измерена скорость света? Оцените, сколько времени идет свет от Солнца до Земли? До Плутона? Если бы скорость света была 30 км/ч, то изменилась бы механика Ньютона или нет? Возможно ли движение со скоростями, большими скорости света? При каких условиях предсказания теории относительности и классической механики существенно отличаются?

4.9. Определите понятия работы и энергии, единицы их измерения. Санки массой 20 кг поднимают по гладкому склону на высоту 2,5 м, прикладывая силу 120 Н, направленную вдоль склона, составляющего угол в 30⁰ с горизонтом. Какую работу совершает эта сила при подъеме? Как меняется потенциальная энергия санок? Чему равна кинетическая энергия санок на вершине горы?

5.9. Опишите спектр электромагнитного излучения. Определите длину волны электромагнитного излучения, энергия кванта которого равна энергии покоя электрона. Масса покоя электрона равна 9,1*10^-31 кг.

6.9. Дайте понятие внутренней энергии. Как измеряется внутренняя энергия? В чем сущность первого начала термодинамики? На сколько градусов повысится температура воды при падении с плотины Саяно-Шушенской ГЭС (высота 222 м), если считать, что 30% потенциальной энергии воды расходуется на нагревание?

7.9.Что такое – фазовое равновесие, перегретая жидкость, процессы сублимации и десублимации? Опишите физическую картину процесса кипения. Как зависит точка кипения от внешнего давления? Приведите примеры проявления этих процессов в природе.

8.9. Характеризуйте дискретность и непрерывность материи. Полевая форма материи и отличия ее от вещества. Какими общими свойствами обладают поле, вещество и вакуум, позволяя тем самым утверждать, что вакуум – одна из форм существования материи? Каковы были представления о взаимодействии у Аристотеля, в механической и электромагнитной НКМ? Фундаментальные типы взаимодействий в физике. Почему они так называются и в каких диапазонах времени и пространства проявляются наиболее сильно?

9.9.Основные выводы учения Вернадского о биосфере. Охарактеризуйте понятия: «экосистема», «биогеоценоз», «экологическая ниша», «биоценоз». Чем определяется их устойчивость, какие связи существуют между организмами в экосистеме, и как они моделируются?

10.9. Живые организмы – открытые системы, и они могут поддерживать энтропию на постоянном уровне. Для этого необходимо, чтобы внутреннее производство энтропии S_i не превышало ее отток во внешнюю среду S_e. Внутренне производство энтропии пропорционально объему, а отток - площади поверхности организма, так как через нее осуществляется взаимодействие с внешней средой. Для клетки можно составить уравнение баланса энтропии:

.

Объем с ростом клетки увеличивается быстрее, чем поверхность, и наступает момент, когда производство и отток энтропии сравниваются. В этот момент клетка должна делиться, так как дальнейший рост приведет к увеличению производства энтропии и гибели клетки. Найдите радиус, при котором клетка должна делиться.

ВАРИАНТ №10.

1.10. Чем отличаются принципы относительности Галилея и Эйнштейна? Можно ли считать, что теория относительности опровергла механику Галилея - Ньютона? В чем состоит содержание принципа соответствия? Почему невозможны сверхсветовые скорости движения материальных объектов? Рассчитайте, на какое расстояние сместится неподвижная лодка (длиной 5 м и массой 280 кг), если человек (массой 70 кг) перейдет с ее носа на корму? Сопротивлением воды пренебречь.

2.10.Как изменяются кинетическая, полная и потенциальная энергии планеты при ее движении вокруг Солнца? В какое время года линейная скорость движения Земли по орбите наибольшая и почему? С каким законом это связано? На Белоярской атомной электростанции (вблизи Екатеринбурга) Первый блок имел мощность 100 000 кВт. Какая масса ядерного горючего расходовалась в сутки?

3.10. Перечислите волновые свойства света. В чем заключается эффект Доплера для световых волн? Если в опытах на Земле частота излучения водорода составляет 4,6*10¹⁴ Гц, а в спектре далекой галактики она уменьшилась на 1,9*10¹⁴ Гц, определите, с какой скоростью приближается (или удаляется) по отношению к нам эта галактика.

4.10. Характеризуйте концепции близкодействия и дальнодействия. Кто и как создавал теорию электромагнитного поля? Почему в народном хозяйстве используют не постоянный, а переменный ток? Сравните гравитационное и электромагнитное поля.

5.10. Как описывается состояние микрочастицы в квантовой физике? Каково отличие в описании состояния в классической и квантовой механике? При электрическом разряде в трубке, наполненной криптоном , излучаются световые кванты, соответствующие разности энергий двух состояний атома E₂ - E₁ = 3,27810^-19 Дж. Найдите длину волны этого излучения, служащего эталоном единицы длины.

6.10.Чем отличается живое от неживого? Оцените значение открытий Пастера. В чем сходства и различия растений и животных? Каковы методы генной инженерии и чем отличаются ее возможности от возможностей классической селекции?

7.10. Охарактеризуйте проблему поиска «первичных объектов» и концепцию атомизма. В чем единство дискретности и непрерывности? Поясните понятие элементарной частицы. Как классифицируются элементарные частицы, и как они исследуются? Что такое «античастицы»? В чем состоит гипотеза кварков?

8.10.Докажите, что популяция является единицей эволюции. Почему разные популяции одного вида отличаются по частоте генов? Поясните, как происходит эволюция видов с точки зрения генетики. Какова роль мутаций и окружающей среды в эволюции живого? Продолжается ли в настоящее время эволюция человека как вида? Что дала человечеству работа по программе «Геном человека»?

9.10.Дайте понятия о простых, сложных, устойчивых, неустойчивых, изолированных и открытых системах, об обратимых и необратимых процессах. «Если на систему оказать воздействие, то в ней разовьются процессы, направленные на ослабление этого воздействия». К каким системам это высказывание может относиться – к живым? Или - к неживым неупорядоченным системам?

10.10. Опишите основные этапы развития биосферы. Какую роль играют живые организмы в формировании облика нашей планеты? Составьте хронологическую таблицу геологических периодов и впишите в нее основные ароморфозы, относящиеся к каждому периоду. Как представляет наука начало жизни на Земле?