книги / Физика

1Бк 1распад/с.

Задача 72

Определить энергию, которая выделяется при реакции деления m = 1 кг изотопа урана 92235 U, если при делении одного ядра выделяется Q1 = 200 Мэв.

Задача 73

Определить энергию реакции Q синтеза изотопов водорода

mn 1,008665а.е.м., с2 1а.е.м. 931,5Мэв (ответQ =17,6Мэв).

Задача 74

Определить энергию, которая выделяется при реакции

301

Задача 75

Протон состоит из трёх кварков 11 p uud , нейтрон из кварков 10 n udd . Электрический заряд u-кварка qu = +2/3,

заряд d-кварка qd = –1/3 заряда электрона e. Определить электрический заряд протона.

Указание: заряд протона или нейтрона равен сумме зарядов

Задача 76

Определить концентрацию n свободных электронов в металле при температуре T = 0 К и энергии Ферми EF = 1 эВ.

1эВ 1,6 10 19 Дж, 3,14.

302

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА»

МЕХАНИКА.МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА.ЭЛЕКТРОСТАТИКА

Механика

1.Кинематика материальной точки. Системы отсчёта. Траектория. Перемещение. Путь, скорость ускорение. Равномерное и равнопеременное движение.

2.Криволинейное движение. Нормальное и тангенциальное ускорение.

3.Движение материальной точки по окружности. Угловое перемещение, скорость, ускорение. Связь между линейными

иугловыми характеристиками.

4.Динамика материальной точки. Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона. Преобразования Галилея.

5.Фундаментальные взаимодействия. Силы: гравитационные, упругие, трения и др. Второй закон Ньютона. Масса инерционная и гравитационная. Третий закон Ньютона.

6.Импульс системы материальных точек. Уравнение движения центра масс. Закон сохранения импульса.

7.Уравнение движения тел переменной массы. Формула Циолковского.

8.Момент импульса и момент силы. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса. Движение свободного гироскопа и гироскоп в поле силы тяжести.

9.Вращение твёрдого тела относительно неподвижной оси. Основной закон динамики вращательного движения. Момент инерции тела.

10.Расчёт момента инерции тел простой формы. Момент инерции цилиндра и шара. Теорема Штейнера.

303

11.Кинетическая энергия материальной точки и абсолютно твёрдого тела. Теорема о движении центра масс системы.

12.Работа переменной силы, мощность. Потенциальные

инепотенциальные поля. Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия и её связь с силой.

13.Закон всемирного тяготения. Напряжённость и потенциальная энергия гравитационного взаимодействия.

14.Работа по перемещению тела в поле тяготения. Космические скорости (первая и вторая).

15.Соударение тел. Упругое и неупругое взаимодействие тел. Законы сохранения энергии и импульса для двух тел.

16.Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Сила Архимеда. Уравнение Бернулли.

17.Движение тел в жидкостях и газах. Уравнение Эйлера для идеальной жидкости. Уравнение Навье – Стокса для вязкой жидкости.

18.Твёрдое тело. Упругие деформации. Закон Гука. Механические напряжения. Модуль упругости. Коэффициент Пуассона. Энергия упругого деформирования.

19.Колебательное движение и его характеристики: смещение, амплитуда. Частота, фаза, скорость, ускорение. Периоды колебаний пружинного и физического маятников.

20.Векторная диаграмма для представления гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Энергия колебательного движения.

21.Сложение колебаний с одинаковыми и разными частотами. Биения.

22.Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.

23.Свободные затухающие колебания. Дифференциальное уравнение. Характеристики затухания, коэффициент затухания, декремент затухания, добротность колебательной системы.

24.Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение. Резонанс.

25.Волновое движение. Уравнение плоской незатухающей волны. Энергия упругой волны. Вектор плотности потока волны.

26.Сложение (интерференция) волн. Стоячие волны. Узлы и пучности.

304

Молекулярная физика и термодинамика

27.Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов.

28.Уравнение состояния идеального газа.

29.Распределения Максвелла для молекул по скоростям их теплового движения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

30.Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекулы. Их формулы.

31.Неравновесные явления переноса. Диффузия, теплопроводность, вязкость. Их уравнения.

32.Первый закон термодинамики. Работа. Теплота. Внутренняя энергия. Теплоёмкость и её виды.

33.Политропный процесс. Изобарный, изотермический, изохорный, адиабатный. Уравнения состояния.

34.Второй закон термодинамики. Энтропия. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно.

35.Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальныхгазов. ЭффектДжоуля–Томпсона.Фазовыепревращения.

Электростатика

36.Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость вещества.

37.Электрическое поле. Напряжённость поля. Поле точечного заряда. Графическое изображение электростатических полей. Принцип суперпозиции полей. Поле системы зарядов.

38.Энергетическая характеристика электрического поля – потенциал. Потенциал поля точечного заряда и системы зарядов. Связь с между напряжённостью электрического поля и потенциалом.

39.Работа сил электрического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряжённости. Потенциальный характер электростатического поля.

305

40.Поток вектора напряжённости электрического поля. Теорема Гаусса. Пример: вычисление напряжённости поля заряженной сферы и шара.

41.Теорема Гаусса. Вычисление поля заряженной плоскости и пары плоскостей.

42.Диэлектрики. Вектор поляризации. Электрический диполь. Электрический момент диполя. Полярные и неполярные молекулы.

43.Свободные и связанные заряды. Электростатическое поле в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость и восприимчивость. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектриках. Вектор электрической индукции. Сегнетоэлектрики.

44.Проводники в электрическом поле. Электростатическая защита. Электроёмкость проводников. Конденсаторы. Соединение конденсаторов.

45.Энергия заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Объёмная плотность энергии.

306

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЕТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА»

Постоянный электрический ток

1.Характеристики электрического тока: сила тока, вектор плотности тока. Формула Друде для электронной проводимости металлов. Закон Ома и закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме.

2.Основные характеристики электрической цепи: разность потенциалов, электродвижущая сила, сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость.

3.Законы Ома для участков цепи. Соединение сопротивлений и ЭДС.

4.Работа, мощность и тепловое действие постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца.

5.Разветвленные электрические цепи. Правила Кирхгоффа.

6.Работа выхода электрона из металла. Контактная разность потенциалов. Законы Вольта.

7.Термоэлектрические явления. Явление Пельтье. Эффект

Зеебека.

Магнетизм

8.Магнитное поле и его характеристики. Магнитная индукция В и напряжённость Н. Закон Био – Савара – Лапласа. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового витка стоком.

9.Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Единица силы тока в СИ – ампер.

10.Действие магнитного поля на движщийся заряд. Сила Лоренца. Эффект Холла. Циклотрон.

307

11.Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля. Напряжённость магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле соленоида.

12.Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током и контура с током в магнитном поле.

13.Явление электромагнитной индукции. Электродвижущая сила электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. Практическое применение электромагнитной индукции.

14.Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Индуктивность контура. Экстратоки замыкания и размыкания.

15.Взаимоиндукция. ЭДС взаимной индукции. Трансформаторы.

16.Энергия магнитного поля соленоида. Плотность энергии магнитного поля.

17.Диамагнетизм и парамагнетизм. Свойства диамагнетиков и парамагнетиков. Зависимость магнитной индукции от температуры.

18.Ферромагнетизм. Зависимость намагничивания ферромагнетиков от напряжённости магнитного поля и температуры (гистерезис, точка Кюри). Ферриты.

19.Колебательный контур. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями. Применение колебательного контура.

20.Переменный электрический ток и его получение. Активное и реактивное сопротивление цепи. Мощность, выделяемая в цепи перменного тока.

21.Токи смещения. Вихревое электрическое поле. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной форме.

22.Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме. Уравнение плоской электромагнитной волны. Скорость распространения электромагнитной волны в средах.

23.Энергия электромагнитной волны. Вектор Умова – Пойнтинга. Экспериментальное открытие электромагнитных волн Герцем. Шкала электромагнитных волн. Открытие радиосвязи А.С. Поповым.

308

Оптика

24.Свет как поперечная электромагнитная волна. Дифференциальное волновое уравнение. Выражение для гармонической электромагнитной волны. Длина волны. Скорость распространения света в вакууме и в средах.

25.Закон преломления электромагнитных волн на границе раздела двух сред. Показатель преломления. Принцип Ферма. Геометрическая и оптическая длина пути света в веществе.

26.Интерференция света. Условия получения интерференционной картины. Условия максимумов и минимумов при интерференции.

27.Когерентность. Получение когерентных волн в классических интерференционных опытах. Опыт Юнга. Расчёт интерференционной картины от двух источников.

28.Интерференция в тонких пленках. Линии равной толщины и равного наклона.

29.Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля.

30.Дифракция Фраунгофера на дифракционной решётке. Дисперсия и разрешающая способность.

31.Поляризация света. Виды поляризованного света. Закон

Малюса.

32.Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Плоскость поляризации. Вращение плоскости поляризации. Искусственная анизотропия.

33.Тепловое излучение. Абсолютно чёрное тело. Закон Стефана – Больцмана. Закон Вина.

34.Распределение энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела. Гипотеза и формула Планка.

35.Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Квантовый выход.

36.Энергия и импульс фотона. Эффект Комптона (упругое рассеяние гамма-квантов на свободных электронах). Давление света.

309

Атомная физика

37.Строение атома. Опыт Резерфорда по рассеянию альфачастиц. Опыт Франка и Герца. Спектры излучения и поглощения атома водорода.

38.Постулаты Бора. Квантование орбит. Полуклассическая боровская теория атома водорода.

39.Принцип корпускулярно-волнового дуализма микрочастиц. Принцип неопределенности Гейзенберга. Соотношение неопределенности для координат и импульсов.

40.Постулаты квантовой механики. Волновая функция. Уравнения Шредингера со временем. Стационарное уравнение Шредингера.

41.Квантово-механическое описание состояния электрона

ватоме. Четыре квантовых числа. Принцип Паули и принцип минимума при заполнении электронных оболочек. Объяснение периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

42.Спонтанное и вынужденное излучение света. Инверсия заселённостей энергетических уровней. Принцип работы лазера (оптического квантового генератора).

43.Основы зонной теории твёрдых тел. Металлы, полупроводники. Изоляторы. Распределение Ферми – Дирака и распределение Бозе – Эйнштейна.

44.Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников.

45.Полупроводниковые диоды и транзисторы.

Ядерная физика. Физика частиц. Космология

46.Характеристики атомного ядра. Атомная единица массы. Изотопы. Состав атомного ядра.

47.Энергия связи атомных ядер. Реакции деления тяжёлых ядер (урана). Термоядерные реакции синтеза легких ядер.

48.Радиооктивность. Виды радиоактивности. Радиоактивные семейства. Закон радиоактивного распада.

310