вопросы к экзамену по физике,первый семестр

Вопросы к экзамену по физике (ч. I, 2011 г).

1. Кинематика поступательного движения. Системы отсчета. Траектория, длина пути, перемещение. Скорость и ускорение. Средняя, средняя путевая, мгновенная скорость. Нормальное, тангенциальное и полное ускорение.

2. Кинематические характеристики вращательного движения вокруг неподвижной оси: угловая скорость, угловое ускорение.

3. Динамика поступательного движения. Законы Ньютона. (Савельев И.В. Т.1 § 7, 9, 11). Основные физические величины и их размерности. (Савельев И.В. Т.1 § 10). Виды сил в механике. (Савельев И.В. Т.1 § 13–16).

4. Кинетическая и потенциальная энергия. Механическая работа и мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Работа в поле этих сил. Закон сохранения энергии.

5. Импульс механической системы. Закон сохранения импульса.

6. Момент силы относительно точки и относительно оси вращения.

7. Момент импульса материальной точки относительно точки и относительно оси вращения. Момент импульса тела относительно оси. Закон сохранения момента импульса.

8. Основной закон динамики вращательного движения. Моменты инерции однородных тел правильной геометрической формы. Теорема Штейнера о параллельных осях.

9. Кинетическая энергия, работа и мощность при вращательном движении. Сопоставление основных формул и законов поступательного и вращательного движения.

10. Кинематика гармонических колебаний. Величины, характеризующие гармонические колебания: период, частота, амплитуда, фаза. Связь между периодом колебаний и циклической частотой. Зависимости смещения, скорости и ускорения от времени. Соответствующие графики.

11. Уравнение гармонических колебаний в дифференциальной форме. Зависимость смещения от времени. Связь между циклической частотой и массой колеблющейся точки. Энергия гармонических колебаний (кинетическая, потенциальная и полная). Соответствующие графики.

12. Математический и физический маятники. Формулы для периода малых колебаний. (Савельев И.В. Т.1 § 54).

13. Сложение гармонических колебаний одинакового направления и одинаковой частоты. Векторная диаграмма. (Савельев Т.1 § 55).

14. Сложение двух одинаково направленных колебаний с близкими частотами. Биения. Амплитуда и частота биений. Период биений. (Савельев И.В. Т.1 § 56).

15. Сложение двух взаимно перпендикулярных колебаний с одинаковыми и с кратными частотами. Фигуры Лиссажу. (Савельев И.В. Т.1 § 57).

16. Затухающие колебания. Уравнение затухающих колебаний в дифференциальной форме. Зависимость смещения и амплитуды затухающих колебаний от времени. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент колебаний. (Савельев И.В. Т.1 § 58).

17. Вынужденные колебания. Уравнение вынужденных колебаний в дифференциальной форме. Смещение, амплитуда и частота вынужденных колебаний. Явление резонанса. График зависимости амплитуды от частоты.

18. Волны. Распространение волн в упругой среде. Поперечные и продольные волны. Фронт волны и волновые поверхности. Длина волны. Уравнение бегущей волны. (Савельев Т.2 § 93-95).

19. Образование стоячих волн. Уравнение стоячей волны. Амплитуда стоячей волны. (Савельев И.В. Т.2 § 99)

20. Два подхода к изучению макросистем: молекулярно-кинетический и термодинамический. Основные параметры макросистем. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева). (Савельев И.В. Т.1 § 79–81, 86).

21. Уравнение состояния реального газа (уравнение Ван-дер-Ваальса). Теоретическая изотерма Ван-дер-Ваальса и экспериментальная изотерма реального газа. Критическое состояние вещества. (Савельев И.В. Т.1 § 91, § 123–124).

22. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа. Два способа изменения внутренней энергии. Количество теплоты. Теплоемкость. Связь удельной и молярной теплоемкостей.

23. Работа при изменении объема. Первое начало термодинамики. Формула Майера. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа.

24. Классическая теория теплоемкости идеального газа. Теорема Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекулы. Вычисление внутренней энергии идеального газа и его теплоемкостей через число степеней свободы. (Савельев И.В. Т.1 § 97).

25. Применение первого начала термодинамики к адиабатическому процессу. Уравнение Пуассона. (Савельев И.В. Т.1 § 88).

26. Тепловой двигатель. Цикл Карно. КПД теплового двигателя. Теорема о сумме приведенных теплот. Энтропия. (Савельев И.В. Т.1 § 104, 105).

27. Содержание второго и третьего начала термодинамики.

28. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

29. Распределение молекул во внешнем потенциальном поле сил. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. (Савельев И.В. Т.1 § 92, 100).

30. Распределение молекул идеального газа по скоростям. Опыт Штерна. (Савельев И.В. Т.1 § 99). Распределение Максвелла. (Савельев И.В. Т.1 § 98). Вычисление средней арифметической, средней квадратичной и наиболее вероятной скоростей.

31. Среднее число столкновений молекул идеального газа в единицу времени. Средняя длина свободного пробега молекул идеального газа.

32. Явления переноса. Формальное уравнение явлений переноса. Диффузия, внутренне трение, теплопроводность. Физическое истолкование и единицы измерения коэффициентов переноса.

33. Электрическое поле. Электрический заряд и его свойства. Закон Кулона.

34. Вектор напряженности электрического поля. Поле точечного заряда (шара). Принцип суперпозиции полей. Графическое изображение электрических полей.

35. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса в электростатике и ее применение для расчета электрических полей. Поле бесконечно заряженной плоскости, двух параллельных плоскостей, поле линейного заряда, поле заряженной сферы и заряженного шара. (Савельев И.В. Т.2 § 14)

36. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциал электрического поля. Разность потенциалов. Потенциал поля точечного заряда (шара). Потенциал поля, созданного системой зарядов. Связь между напряженностью и потенциалом. Градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности.

37. Проводники в электрическом поле. Условия равновесия зарядов на проводнике. Напряженность и потенциал поля внутри проводника при равновесии зарядов. Поле вблизи поверхности заряженного проводника. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Теорема Кулона (связь между индукцией поля и поверхностной плотностью заряда).

38. Электрическая емкость уединенного проводника и конденсатора. Факторы, от которых она зависит. Электроемкость уединенного шара, плоского, сферического и цилиндрического конденсатора. Емкость батареи конденсаторов.

39. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии. Сила взаимодействия между пластинами конденсатора.

40. Диэлектрики в электрическом поле. Полярные и неполярные диэлектрики. Электрический диполь. Дипольный момент. Поляризация диэлектриков. Поляризуемость. Вектор поляризованности.

41. Связь между вектором поляризованности и поверхностной плотностью связанных зарядов. Соотношение между основными векторами электрического поля в диэлектрике.

42. Сегнетоэлектрики. Диэлектрический гистерезис. Пьезоэффект. Применение диэлектриков в технике. (Савельев И.В. Т.2 § 23)

43. Электрический ток. Условия поддержания тока в цепи. Сила тока и плотность тока. Сторонние силы. ЭДС источника тока. (Савельев И.В. Т.2 § 31, 33)

44. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводника. Зависимость сопротивления от температуры. Явление сверхпроводимости. (Савельев И.В. Т.2 § 34)

45. Закон Ома в дифференциальной форме. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи. (Савельев И.В. Т.2 § 34, 35)

46. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа и их применение к расчету цепей. Дополнительное сопротивление и шунт. (Савельев И.В. Т.2 § 36)

47. Мощность тока. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца. (Савельев И.В. Т.2 § 38)