Тема: Фундаментальные взаимодействия

Начало формы

Конец формы

Установите соответствие между типами фундаментальных взаимодействий и группами элементарных частиц, для которых данное взаимодействие является наиболее характерным. 1. Электромагнитное 2. Сильное 3. Слабое

1			заряженные частицы и фотоны
2			адроны
3			лептоны
			все частицы

 ЗАДАНИЕ N 2 сообщить об ошибке Тема: Законы сохранения в ядерных реакциях

Начало формы

Конец формы

Взаимодействие протона с нейтроном по схеме не может идти из-за нарушения закона сохранения …

			барионного заряда
			электрического заряда
			спина
			лептонного заряда

  ЗАДАНИЕ N 3 сообщить об ошибке Тема: Ядро. Элементарные частицы

Начало формы

Конец формы

В центральной части атома, занимая небольшой объем и обладая его основной массой, находится положительно заряженное ядро. Неверным является утверждение, что …

			масса ядра равна сумме масс образующих ядро нуклонов
			ядерные силы, удерживающие ядро, обладают зарядовой независимостью
			наиболее устойчивы ядра с четными числами протонов и нейтронов
			ядра с одинаковыми зарядовыми, но разными массовыми числами называются изотопами

Решение: Экспериментально установлено, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов (нуклонов), а его заряд равен суммарному положительному заряду протонов: , где  – число протонов в ядре (зарядовое число),   заряд протона. Ядерные силы, удерживающие ядро, обладают зарядовой независимостью – пары нуклонов одинаково притягиваются. Ядерные силы не являются центральными силами. Ядерное взаимодействие возникает в условиях обмена виртуальными мезонами между нуклонами. Чтобы разбить ядро на составляющие части – протоны и нейтроны, нужно совершить работу по преодолению ядерных сил, то есть сообщить ядру энергию, называемую энергией связи. По закону сохранения энергии такая же энергия связи выделится при соединении свободных нуклонов в ядро. Таким образом, при образовании ядра в результате выделения энергии должна уменьшиться и масса нуклонов. Масса ядра всегда меньше  суммы масс нуклонов, из которых оно состоит:  (дефект массы). Следовательно, масса ядра не является аддитивной величиной. У разных атомов число протонов и нейтронов в ядре различно. Ядра с одинаковым числом протонов и различным числом нейтронов называются изотопами. Среди них имеются стабильные ядра (с большой энергией связи). Наиболее устойчивы ядра с четными числами протонов и нейтронов ( и др.). В одной из существующих моделей ядра – оболочечной – имеют место дискретные энергетические уровни, заполненные нуклонами с учетом принципа Паули. Уровни объединены в оболочки, которые, будучи полностью заполненными, образуют устойчивые структуры.

 ЗАДАНИЕ N 4 сообщить об ошибке Тема: Ядерные реакции

Начало формы

Конец формы

Тяжелый изотоп водорода  может вызвать превращение легкого изотопа лития  в тяжелый изотоп . Такого рода превращения сопровождают …

			протоны
			нейтроны
			позитроны
			-частицы

 ЗАДАНИЕ N 5 сообщить об ошибке Тема: Средняя энергия молекул

Начало формы

Конец формы

Отношение средней кинетической энергии вращательного движения к средней энергии молекулы с жесткой связью .  Это имеет место для …

			водорода
			водяного пара
			гелия
			метана ( )

  ЗАДАНИЕ N 6 сообщить об ошибке Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия

Начало формы

Конец формы

Если количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику, уменьшится в 2 раза, то коэффициент полезного действия тепловой машины …

			увеличится на
			увеличится на
			уменьшится на
			уменьшится на

Решение: Коэффициент полезного действия тепловой машины определяется по формуле , где – количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя; – количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику. При уменьшении  в два раза коэффициент полезного действия . Найдем изменение . Коэффициент полезного действия тепловой машины увеличится на .

  ЗАДАНИЕ N 7 сообщить об ошибке Тема: Распределения Максвелла и Больцмана

Начало формы

Конец формы

Формула  описывает распределение одинаковых молекул массой  по высоте в изотермической атмосфере; здесь – концентрация молекул при ,  – их концентрация на высоте . Для этой зависимости справедливы следующие утверждения …

			приведенные на рисунке кривые соответствуют распределениям для одного и того же газа при разных температурах, причем :
			приведенные на рисунке кривые соответствуют распределениям для двух разных газов при одинаковой температуре, причем массы молекул удовлетворяют соотношению :
			приведенные на рисунке кривые соответствуют распределениям для одного и того же газа при разных температурах, причем :
			приведенные на рисунке кривые соответствуют распределениям для двух разных газов при одинаковой температуре, причем массы молекул удовлетворяют соотношению

Решение: Зависимость концентрации молекул идеального газа от высоты  для некоторой температуры  определяется распределением Больцмана: , где  концентрация молекул на высоте , масса молекулы,  ускорение свободного падения,  постоянная Больцмана. Из формулы следует, что концентрация газа уменьшается с высотой по экспоненциальному закону. При одной и той же температуре молекулы, имеющие меньшую массу, вследствие теплового движения более равномерно распределяются по высоте, и поэтому концентрация молекул газа на «нулевом уровне»  меньше, чем для более тяжелых молекул (при одинаковом общем количестве молекул). Для молекул, имеющих бόльшую массу, скорость изменения концентрации выше. С другой стороны для одного и того же газа чем выше температура, тем выше интенсивность хаотического теплового движения, и концентрация молекул газа на «нулевом уровне»  меньше концентрации тех же молекул при более низкой температуре. При этом скорость уменьшения концентрации при увеличении высоты при боле высокой температуре ниже, то есть экспоненциальный спад более пологий.

  ЗАДАНИЕ N 8 сообщить об ошибке Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах

Начало формы

Конец формы

Идеальному одноатомному газу в изобарном процессе подведено количество теплоты . При этом на увеличение внутренней энергии газа расходуется ________% подводимого количества теплоты.

60 |

Решение: Согласно первому началу термодинамики, , где  – приращение внутренней энергии,  – работа газа. Изменение внутренней энергии . Работа газа при изобарном процессе . Тогда . Доля количества теплоты, расходуемого на увеличение внутренней энергии, составит . Для одноатомного газа . Следовательно, .

  ЗАДАНИЕ N 9 сообщить об ошибке Тема: Интерференция и дифракция света

Начало формы

Конец формы

На узкую щель шириной  падает нормально плоская световая волна с длиной волны  На рисунке схематически представлена зависимость интенсивности света от синуса угла дифракции: Если расстояние от щели до экрана составляет , то ширина центрального максимума (в ) равна … (Учесть, что .)

20 |

Решение: Ширина центрального максимума равна расстоянию между минимумами первого порядка. Условие минимумов для дифракции на щели имеет вид , где  – ширина щели,  – угол дифракции,  – порядок минимума,  – длина световой волны. Из рисунка для минимума первого порядка . Тогда с учетом того, что , получаем .

 ЗАДАНИЕ N 10 сообщить об ошибке Тема: Тепловое излучение. Фотоэффект

Начало формы

Конец формы

На рисунке представлены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если Е – освещенность фотокатода, а  – длина волны падающего на него света, то справедливо следующее утверждение …

  ЗАДАНИЕ N 11 сообщить об ошибке Тема: Эффект Комптона. Световое давление

Начало формы

Конец формы

При наблюдении эффекта Комптона угол рассеяния фотона на покоящемся свободном электроне равен 90°, направление движения электрона отдачи составляет 30° с направлением падающего фотона (см. рис.): При этом фотон теряет _____% своей первоначальной энергии. (Ответ округлите до целого числа.)

42 |

Решение: Доля теряемой фотоном энергии при рассеянии на покоящемся свободном электроне равна , где – энергия падающего и рассеянного фотона соответственно. Здесь учтено, что энергия фотона равна , где – длина волны фотона. Согласно закону сохранения импульса, = , где  – импульс падающего фотона,  – импульс рассеянного фотона,  – импульс электрона отдачи: Из векторной диаграммы импульсов следует, что . Импульс фотона определяется соотношением . Тогда , и искомое отношение равно

  ЗАДАНИЕ N 12 сообщить об ошибке Тема: Поляризация и дисперсия света

Начало формы

Конец формы

Кривая дисперсии в области одной из полос поглощения имеет вид, показанный на рисунке. Соотношение между фазовой  и групповой  скоростями для участка bc имеет вид …

Решение: Групповая скорость  связана с фазовой скоростью  света в среде соотношением . Поскольку , получим: . Здесь учтено, что . Из приведенного на рисунке графика зависимости  для участка bc , поэтому для указанного участка .

 ЗАДАНИЕ N 13 сообщить об ошибке Тема: Волны. Уравнение волны

Начало формы

Конец формы

Световые волны в вакууме являются …

			поперечными
			продольными
			упругими
			волнами, скорость распространения которых в веществе больше, чем в вакууме

 ЗАДАНИЕ N 14 сообщить об ошибке Тема: Сложение гармонических колебаний

Начало формы

Конец формы

Складываются два взаимно перпендикулярных колебания. Установите соответствие между номером соответствующей траектории и законами колебаний точки вдоль осей координат  

1
2
3
4

  ЗАДАНИЕ N 15 сообщить об ошибке Тема: Свободные и вынужденные колебания

Начало формы

Конец формы

Амплитуда затухающих колебаний уменьшилась в  раз ( – основание натурального логарифма) за . Коэффициент затухания (в ) равен …

20 |

Решение: Амплитуда затухающих колебаний изменяется со временем по закону , где – коэффициент затухания. По условию . Тогда  и .

 ЗАДАНИЕ N 16 сообщить об ошибке Тема: Энергия волны. Перенос энергии волной

Начало формы

Конец формы

Если частоту упругой волны увеличить в 2 раза, не изменяя ее скорости, то интенсивность волны увеличится в ___ раз(-а).

4

 ЗАДАНИЕ N 17 сообщить об ошибке Тема: Электростатическое поле в вакууме

Начало формы

Конец формы

Электростатическое поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью ( – поверхностная плотность зарядов). Градиент потенциала поля в точке А ориентирован в направлении …

3

  ЗАДАНИЕ N 18 сообщить об ошибке Тема: Законы постоянного тока

Начало формы

Конец формы

Через лампу, подключенную к источнику тока с ЭДС 8 В и внутренним сопротивлением 1 Ом протекает ток 2 А. Зависимость тока от приложенного к лампе напряжения показана на графике …

			3
			4
			1
			2

Решение: Согласно закону Ома для замкнутой цепи, сила тока, который протекает по проводнику, рассчитывается по формуле , где  – ЭДС источника тока,  – сопротивление проводника (в данном случае лампы),  – внутреннее сопротивление источника тока. Сопротивление лампы . Из рисунка следует, что сопротивление лампы  соответствует графику 3.

  ЗАДАНИЕ N 19 сообщить об ошибке Тема: Электрические и магнитные свойства вещества

Начало формы

Конец формы

Парамагнетиком является вещество с магнитной проницаемостью …

			=1,00036
			=0,999864
			2600
			1

Решение: Все вещества можно разделить на слабомагнитные (парамагнетики и диамагнетики) и сильномагнитные (ферромагнетики). У парамагнетиков магнитная проницаемость >1, у диамагнетиков <1, причем как у тех, так и у других  мало отличается от единицы, то есть магнитные свойства этих магнетиков выражены очень слабо. Поэтому парамагнетиком среди перечисленных веществ является вещество с магнитной проницаемостью =1,00036.

 ЗАДАНИЕ N 20 сообщить об ошибке Тема: Явление электромагнитной индукции

Начало формы

Конец формы

На рисунке показана зависимость силы тока от времени в электрической цепи с индуктивностью 1 мГн: Модуль среднего значения ЭДС самоиндукции в интервале от 0 до 5 с (в мкВ) равен …

			6
			30
			0
			15

 ЗАДАНИЕ N 21 сообщить об ошибке Тема: Магнитостатика

Начало формы

Конец формы

Протон влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции и начинает двигаться по окружности. При увеличении кинетической энергии протона (если ) в 4 раза радиус окружности …

			увеличится в 2 раза
			увеличится в 4 раза
			уменьшится в 2 раза
			уменьшится в 4 раза

 ЗАДАНИЕ N 22 сообщить об ошибке Тема: Уравнения Максвелла

Начало формы

Конец формы

Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме имеет вид: , , ,  0. Следующая система уравнений: , , ,  0 – справедлива для …

			электромагнитного поля при наличии заряженных тел и в отсутствие токов проводимости
			электромагнитного поля в отсутствие заряженных тел и токов проводимости
			стационарных электрических и магнитных полей
			электромагнитного поля при наличии заряженных тел и токов проводимости

 ЗАДАНИЕ N 23 сообщить об ошибке Тема: Динамика поступательного движения

Начало формы

Конец формы

На рисунке приведен график зависимости скорости  тела от времени t. Если масса тела равна 2 кг, то изменение импульса тела (в единицах СИ) за 2 с равно …

2

  ЗАДАНИЕ N 24 сообщить об ошибке Тема: Законы сохранения в механике

Начало формы

Конец формы

Сплошной и полый цилиндры, имеющие одинаковые массы и радиусы, скатываются без проскальзывания с горки с одной и той же высоты. Если трением и сопротивлением воздуха можно пренебречь, то отношение скоростей , которые будут иметь эти тела у основания горки, равно …

			1

Решение: В рассматриваемой системе «тело – Земля» действуют только консервативные силы, поэтому в ней выполняется закон сохранения механической энергии, согласно которому , или , где J – момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс,  – угловая скорость вращения вокруг этой оси, h – высота, с которой скатывается тело. Отсюда с учетом того, что , получаем: . Отсюда . Моменты инерции сплошного и полого цилиндров равны соответственно:  и . Тогда искомое отношение скоростей .

  ЗАДАНИЕ N 25 сообщить об ошибке Тема: Кинематика поступательного и вращательного движения

Начало формы

Конец формы

Диск равномерно вращается вокруг вертикальной оси в направлении, указанном на рисунке белой стрелкой. В некоторый момент времени к ободу диска была приложена сила, направленная по касательной. До остановки диска правильно изображает направление угловой скорости вектор …

			4
			1
			2
			3

Решение: Направление вектора угловой скорости  связано с направлением вращения тела правилом правого винта. В данном случае вектор  ориентирован в направлении 4. После приложения силы движение становится замедленным.

  ЗАДАНИЕ N 26 сообщить об ошибке Тема: Работа. Энергия

Начало формы

Конец формы

На концах невесомого стержня длины l закреплены два маленьких массивных шарика. Стержень может вращаться в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через середину стержня. Стержень раскрутили до угловой скорости . Под действием трения стержень остановился, при этом выделилось 4 Дж теплоты. Если стержень раскрутить до угловой скорости , то при остановке стержня выделится количество теплоты (в Дж), равное …

1 |

Решение: Согласно закону сохранения энергии количество выделившейся теплоты равно убыли полной механической энергии, в данном случае – убыли кинетической энергии вращения: . Отсюда следует, что при уменьшении угловой скорости в 2 раза количество выделившейся теплоты уменьшится в 4 раза, то есть

 ЗАДАНИЕ N 27 сообщить об ошибке Тема: Элементы специальной теории относительности

Начало формы

Конец формы

Частица движется со скоростью 0,8 с (с – скорость света в вакууме). Тогда ее масса по сравнению с массой покоя ______%.

			увеличится на 40
			уменьшится на 40
			увеличится на 20
			уменьшится на 20

 ЗАДАНИЕ N 28 сообщить об ошибке Тема: Динамика вращательного движения

Начало формы

Конец формы

Рассматриваются три тела: диск, тонкостенная труба и сплошной шар; причем массы m и радиусы R шара и оснований диска и трубы одинаковы. Верным для моментов инерции рассматриваемых тел относительно указанных осей является соотношение …

 ЗАДАНИЕ N 29 сообщить об ошибке Тема: Уравнение Шредингера (конкретные ситуации)

Начало формы

Конец формы

Момент импульса электрона в атоме и его пространственные ориентации могут быть условно изображены векторной схемой, на которой длина вектора пропорциональна модулю орбитального момента импульса  электрона. На рисунке приведены возможные ориентации вектора . Значение орбитального квантового числа и минимальное значение главного квантового числа для указанного состояния соответственно равны …

			,
			,
			,
			,

 ЗАДАНИЕ N 30 сообщить об ошибке Тема: Уравнения Шредингера (общие свойства)

Начало формы

Конец формы

Стационарное уравнение Шредингера  описывает электрон в водородоподобном атоме, если потенциальная энергия  имеет вид …

 ЗАДАНИЕ N 31 сообщить об ошибке Тема: Спектр атома водорода. Правило отбора

Начало формы

Конец формы

На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома водорода: Излучение фотона с наименьшей длиной волны происходит при переходе, обозначенном стрелкой под номером …

			3
			2
			1
			4
			5

 ЗАДАНИЕ N 32 сообщить об ошибке Тема: Дуализм свойств микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга

Начало формы

Конец формы

Время жизни атома в возбужденном состоянии 10 нс. Учитывая, что постоянная Планка , ширина энергетического уровня (в эВ) составляет не менее …

8