ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ по физике на

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
по физике
на направления подготовки высшего профессионального
I. МЕХАНИКА
Кинематика
1. Механическое движение. Материальная точка. Абсолютно твердое тело.
Основная задача кинематики. Система отсчета. Радиус-вектор. Траектория. Путь и
перемещение. Законы движения.
2. Классификация механических движений. Скорость.
3. Относительность механического движения. Сложения скоростей.
4. Ускорение. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения.
5. Прямолинейное равномерное и равнопеременное движение.
6. Аналитическое и графическое представление движения: зависимости проекций скорости, ускорения, перемещения, а также координаты и пути от времени.
Свободное падение тел. Ускорение свободно падающего тела.
7. Криволинейное движение. Равномерное движение по окружности. Линейная и угловая скорости, связь между ними. Период обращения, частота. Ускорение
при движении тела по окружности. Принцип независимости движений. Движение тела, брошенного горизонтально и под углом к горизонту. Дальность полета. Высота
полета.
8. Поступательное и вращательное движение тела.
2. Динамика
1. Основная задача динамики. Взаимодействие тел.
2. Первый закон Ньютона. Понятие об инерциальных и неинерциальных системах отсчета.
3. Инертность тел. Масса. Плотность. Сила. Второй закон Ньютона. Принцип
независимости действия сил.
4. Третий закон Ньютона.
5. Фундаментальные взаимодействия. Классификация сил в механике.
6. Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле. Сила тяжести. Ускорение свободного падения Зависимость ускорения свободного падения от высоты. Вес
тела. Невесомость. Перегрузки.
7. Силы упругости. Закон Гука.
2
8. Силы трения. Сухое трение. Сила трения покоя. Сила трения скольжения.
Коэффициент трения.
9. Применение законов Ньютона к поступательному движению тел.
10. Применение законов Ньютона к движению материальной точки по окружности. Движение планет и искусственных спутников. Первая и вторая космические
скорости.
3. Закон сохранения в механике
1. Импульс тела. Импульс силы. Связь между приращением импульса тела и
импульсом силы. Импульс системы тел. Понятие замкнутой системы тел. Закон сохранения импульса.
2. Реактивное движение.
3. Механическая работа. Мощность. Мгновенная мощность.
4. Энергия. Механическая энергия: кинетическая и потенциальная.
5. Кинетическая энергия. Связь между приращением кинетической энергии
тела и работой приложенных к телу сил.
6. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия тел при гравитационном
взаимодействии. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Связь между изменением потенциальной энергии и работой.
7. Закон сохранения энергии в механике. Условия, необходимые для его выполнения. Коэффициент полезного действия.
8. Применение законов сохранения к абсолютно упругим и абсолютно неупругим столкновениям.
9. Границы применимости механики Ньютона.
4. Механика жидкостей и газов
1. Давление. Закон Лапласа. Гидравлический пресс. Гидростатическое давление. Давление жидкости на дно и стенки сосуда. Сообщающиеся сосуды.
2. Атмосферное давление. Опыт Торричелли. Нормальное и атмосферное давление. Внесистемная единица давления-миллиматр ртутного столба. Ртутный и металлический барометры.
3. Закон Архимеда для жидкостей и газов. Условие плавания тел.
П. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 1. Основы
молекулярно-кинетической теории строения вещества. Идеальный газ
1. Основные положение молекулярно-кинетической теории и их опытное
обоснование. Броуновское движение. Диффузия в газах, жидкостях, твердых телах.
Масса и размеры молекул. Моль вещества. Число Авогадро. Взаимодействие атомов
и молекул вещества.
2. Понятие о статистическом и термодинамическом методах в молекулярной
физике. Тепловое равновесие. Шкала температур Цельсия.
3. Модель идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической
теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия молекул и температура. Постоянная Больцмана. Абсолютная температурная шкала.
4. Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля. Объединенный газовый закон. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
3
2. Элементы термодинамики
1. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия термодинамической
системы. Количество теплоты и работа как меры изменения внутренней энергии.
Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.
2. Теплоемкость тела. Уравнение теплового баланса.
3. Физические основы работы тепловых двигателей. КПД теплового двигателя.
3. Изменения агрегатного состояния вещества
1. Парообразование, испарение и кипение. Удельная теплота парообразования.
Насыщенный и ненасыщенный пар. Зависимость давления и плотности насыщенного
пара от температуры. Зависимость температуры кипения от давления.
2. Абсолютная и относительная влажность. Точка росы. Кристаллическое и
аморфное состояние вещества. Плавление. Удельная теплота плавления.
III. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
1. Электростатика
1. Электрические заряды. Элементарный электрический заряд. Точечный заряд. Способы электризации. Проводники и диэлектрики. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость вещества.
2. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Однородное
электрическое поле. Напряженность электростатического поля точечного заряда. Силовые линии электрического поля. Принцип суперпозиции полей.
3. Работа сил электростатического поля по перемещению заряда. Потенциал и
разность потенциалов электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда.
Принцип суперпозиции. Связь разности потенциалов с напряженностью электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.
4. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле.
5. Электроемкость. Конденсаторы. Электроемкость простейших конденсаторов. Соединение конденсаторов.
6. Энергия электрического поля.
2. Постоянный ток
1. Электрический ток. Сила и плотность тока. Условия существования тока в
цепи. Электродвижущая сила. Напряжение. Закон Ома для участка цепи, не содержащей ЭДС. Омическое сопротивление проводника. Удельное сопротивление. Зависимость удельного сопротивления от температуры. Последовательное и параллельное
соединения проводников.
2. Закон Ома для замкнутой цепи. Источники тока, их соединение. Измерение
тока и напряжения в цепи амперметром и вольтметром.
3. Работа и мощность тока. Энергия электрического тока и ее преобразование
в другие виды энергии. Закон Джоуля-Ленца. КПД источника тока.
4. Электрический ток в электролитах. Законы Фарадея для электролиза. Применение электролиза.
5. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Электронные
лампы: диод и триод. Электронно-лучевая трубка.
4
3. Магнетизм
1. Магнитное поле. Действия магнитного поля на рамку с током. Индукция
магнитного поля. Линии индукции магнитного поля. Магнитное поле прямого тока,
соленоида, тороида (без вывода).
2. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных токов. Единица силы тока - ампер. Электроизмерительные приборы
магнитоэлектрической системы.
3. Сила Лоренца. Принцип действия циклотрона.
4. Магнетизм. Магнитная проницаемость вещества.
4. Электромагнитная индукция
1. Магнитный поток. Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции.
ЭДС индукции. Вихревое электрическое поле. Закон электромагнитной индукции.
Индукционный ток. Правило Ленца.
2. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида (без вывода). ЭДС самоиндукции.
3. Энергия магнитного поля.
IV. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
1. Механические колебания
1. Понятие о колебательном движении. Условия возникновения свободных
колебаний. Пружинный маятник. Математический маятник. Уравнения движения.
Гармонические колебания. Смещение. Амплитуда, фаза, период, частота. Скорость и
ускорение при гармонических колебаниях. Превращение энергии при колебательных
движениях. Графическое описание колебательных движений.
2. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Механический резонанс.
Резонанс в технике.
2. Электромагнитные колебания
1. Колебательный контур. Превращение энергии в колебательному контуре.
Формула Томсона. Затухающие электромагнитные колебания.
2. Переменный электрический ток. Действующие значения силы тока и напряжения.
3. Трансформатор. Передача и распределение электрической энергии.
3. Волны
1. Понятие о волновых процессах. Продольные и поперечные волны. Длина
волны, скорость распространения волн. Интерференция волн. Стоячие волны. Дифракция волн.
2. Звуковые волны. Громкость и высота звука. Ультразвук.
3. Электромагнитные волны, их свойства, излучение и прием электромагнитных волн. Изобретение радио А.С.Поповым.
V. ОПТИКА
1. Геометрическая оптика
1. Развитие взглядов на природу света. Закон прямолинейного распространения света. Понятие луча.
.5
2. Законы отражения света. Плоское зеркало. Сферические зеркала. Построение изображений в зеркалах.
3. Законы преломления света. Абсолютный и относительный показатели преломления. Ход лучей в плоскопараллельной пластика. Ход лучей в призме. Явление
полного отражения. Предельный угол полного отражения.
4. Тонкие линзы. Оптическая сила линзы. Зависимость оптической силы линзы от показателя преломления и радиусов кривизны линзы. Построение изображения
в собирающих и рассеивающих линзах. Формула линзы. Увеличение, даваемое линзами.
5. Оптические приборы: лупа, фотоаппарат, проекционный аппарат, микроскоп. Ход лучей в этих приборах. Глаз.
2. Элементы физической оптики
1. Волновые свойства света. Электромагнитная природа света.
2. Скорость света в однородной среде. Опыт Майкельсона. Дисперсия света.
Спектроскоп. Шкала электромагнитных волн. Инфракрасная и ультрафиолетовая части спектра.
3. Интерференция света. Когерентные источники и способы их получения.
Условия образования максимумов и минимумов в интерференционной картине.
4. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр.
5. Корпускулярные свойства света. Фотоэлектрический эффект. Работы А. Г.
Столетова, законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Фотоэлементы и их применение.
VI. АТОМЫ И АТОМНОЕ ЯДРО
1. Явления, подтверждающие сложное строение атома. Опыт Резерфорда по
рассеянию а-частиц. Строение атома: электронная оболочка и ядро. Постулаты Бора.
Виды спектров: сплошной, линейчатый, полосатый. Спектры испускания и поглощения. Излучение и поглощение энергии атомами.
2. Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц: камера Вильсона, счетчик Гейгера, фотоэмульсионный метод.
3. Составные части ядра атома - протоны и нейтроны. Энергия связи атомных
ядер. Цепная реакция. Выделение энергии при делении тяжелых ядер.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев Физика 10. Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение.
2. Г. Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев Физика 11. Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение.
3. Пособие для подготовки к Единому Государственному экзамену и централизованному тестированию по физике. Варианты заданий с решениями. - Ростов н/Д:
Феникс, 2003, -480 с.
4. Наумчик В. Н. Физика. Решение задач повышенной сложности. -Мн.: "Мисанта", 2003, - 320 с.
5. Физика : сборник задач : для выпускников и абитуриентов / В. С. Бабаев-М.:
Эксмо, "007-224с.
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
Экзамен по физике проводится в письменной форме.
В билеты включены вопросы и задачи по всему курсу физики в рамках программы средней
общеобразовательной школы.
Билет содержит десять заданий: три теоретических вопроса и семь стандартных задач. Задания относятся к
различным разделам курса.
Ответы на теоретические вопросы должны содержать законченное описание объекта, указанного в
билете:
• определение явлений, процессов, понятий и величин;
• математически и словесно сформулированные законы;
• пояснение физических величин, входящих в законы и соотношения;
• единицы физических величин в Международной системе единиц (СИ);
• физический смысл констант, входящих в фундаментальные законы;
• рисунки, схемы и графики (если это необходимо) с обязательными пояснениями к ним;
• границы применимости законов, теорий или рассуждений.
Если ответ содержит графики, то необходимо:
• дать общее представление функциональной зависимости;
• обозначить координатные оси;
• указать особенности зависимости, выделить особые участки, характерные точки графика, прокомментировать их
физический смысл.
При выполнении практического задания необходимо:
• выполнить рисунок или начертить схему (если это требуется для решения);
• сопровождать применяемые формулы и законы пояснениями, мотивирующими решение;
• представить результат в общем виде, т.е. преобразовать выражение для определяемой величины так,
чтобы в него входили лишь буквенные обозначения величин, заданных в условии задачи, и необходимые
физические константы;
• проверить размерность полученного результата;
• выполнить необходимые вычисления;
• построить графики (если необходимо);
• сформулировать полный ответ в соответствии с вопросом задачи.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ВОПРОСОВ,
ВКЛЮЧЕННЫХ В ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ЗАДАНИЯ 2010 г.
КИНЕМАТИКА
Механическое движение. Система отсчета. Траектория. Путь. Перемещение. Материальная точка.
Относительность движения. Скорость и ускорение. Равномерное и равнопеременное, прямолинейное и
криволинейное движение. Зависимости кинематических величин от времени и их графики. Движение точки по
окружности с постоянной по модулю скоростью. Движение тела, брошенного вертикально вверх,
горизонтально и под углом к горизонту.
ДИНАМИКА И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ
Инерциальные системы отсчета. Масса. Сила. Законы Ньютона. Принцип относительности Галилея.
Зависимость массы от скорости. Релятивистская форма записи второго закона Ньютона. Закон всемирного
тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Свободное падение тел. Невесомость. Сила трения. Сила трения покоя.
Модуль силы трения. Деформация, растяжение и сжатие. Сила упругости. Закон Гука для пружины и стержня.
Движение тел под действием силы упругости, силы трения. Давление. Закон Паскаля. Выталкивающая сила и
причины ее возникновения. Гидростатическое давление. Закон Архимеда. Условие плавания тел. Механическая
система. Импульс тела. Импульс силы. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Первая космическая
скорость. Механическая работа. Работа различных сил в механике. Энергия. Кинетическая и потенциальная
энергия. Полная механическая энергия. Закон сохранения энергии в механических процессах. Связь работы и
энергии. Мощность. Коэффициент полезного действия.
КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
Механические колебания. Гармонические колебания и их основные характеристики. Энергия механических
колебаний. Математический и пружинный маятник. Механические волны. Скорость и длина волны.
Электромагнитные колебания в контуре. Формула Томсона для периода электромагнитных колебаний.
Превращение энергии в колебательном контуре.
ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ
Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Масса и размер
молекул. Основное уравнение МКТ идеального газа. Абсолютная температура. Скорость и средняя
кинетическая энергия движения молекул.
Термодинамические системы. Термодинамические параметры. Уравнение состояния идеального газа
(Менделеева – Клапейрона). Изопроцессы в газах. Адиабатический процесс. Работа в термодинамике.
Внутренняя энергия и количество теплоты. Первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам.
Теплоемкость идеального газа. Уравнение теплового баланса. Тепловой двигатель и его коэффициент
полезного действия.
ЭЛЕКТРОСТАТИКА
Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие заряженных тел. Закон
Кулона. Электростатическое поле и его напряженность. Линии напряженности. Принцип суперпозиции полей.
Потенциал и разность потенциалов. Связь напряженности и потенциала в однородном электростатическом поле.
Работа сил электрического поля. Диэлектрики в электрическом поле. Электроемкость уединенного проводника.
Конденсаторы. Электроемкость и энергия плоского конденсатора. Последовательное и параллельное
соединение конденсаторов.
ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Электрический ток. Электродвижущая сила источника. Закон Ома для участка и для полной
цепи. Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление. Последовательное и параллельное
соединение проводников. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца. Коэффициент
полезного действия источника тока.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитное поле и его силовая характеристика. Магнитное взаимодействие токов. Силовые линии и поток
магнитной индукции. Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Сила Лоренца.
Обоснование силы, действующей на проводник с током. Сила Ампера. Анализ траектории движения
заряженной частицы в магнитном поле. Магнитный поток. Электромагнитная индукция. ЭДС индукции.
Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции. Возникновение ЭДС индукции в проводниках,
движущихся в магнитном поле. Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Магнитные
свойства вещества. Ферромагнетики.
ОПТИКА. ИЗЛУЧЕНИЕ. СПЕКТРЫ
Понятие о волновых и квантовых свойствах света. Скорость света, длина волны и показатель преломления.
Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение. Плоские зеркала. Изображение в
плоском зеркале. Линзы. Построение изображений в тонких линзах. Формула тонкой линзы. Волновые
свойства света. Интерференция. Оптическая разность хода. Условия минимумов и максимумов интенсивности
света. Когерентность. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия света.
ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМА, АТОМНОГО ЯДРА
И КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ
Строение атома. Модель атома Резерфорда – Бора. Постулаты Бора. Излучение и поглощение света атомом
водорода. Корпускулярная природа света. Энергия, импульс и масса фотона. Явления, объясняемые квантовой
теорией. Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Строение атомного ядра. Изотопы.
Дефект массы. Энергия связи атомных ядер. Зависимость удельной энергии связи от массового числа.
Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Виды радиоактивных излучений и их свойства.
ПРИМЕРЫ ОТВЕТОВ НА ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
Прямолинейное равномерное движение
Механическим движением тела (материальной точки) называется изменение его положения в
пространстве с течением времени относительно других тел.
По виду траектории движение бывает прямолинейное (траектория – прямая линия) и
криволинейное (траектория – кривая линия).
Траекторией движения материальной точки называется линия, которую описывает некоторая точка тела при
его движении.
По характеру изменения скорости и ускорения движение делится на равномерное и неравномерное
(равнопеременное и переменное).
Если за равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути, то движение называется
равномерным.
Модуль скорости при равномерном движении υ = const.
Прямолинейным равномерным движением называют движение при котором за равные промежутки
времени тело совершает одинаковые перемещения.
r
При равномерном прямолинейном движении постоянным является вектор скорости υ = const,
[ υ ] = м/с.
При равномерном прямолинейном движении а = 0 ,
r
υ х = υ , где υ х , υ
– проекция и модуль
r
скорости; а – вектор ускорения, [а] = м/с2.
Путь определяется формулой
S =υ t .
Координата х при движении вдоль оси ОХ определяется формулой
x = x0 ± υ t
где х0 – начальная координата, [х0] = [х] = м; t – время, [t] = с.
Тангенс угла наклона на графиках (рис., 2) характеризует величину скорости.
х, м
S, м
x = x0 +± υ t
S =υ t
υ2
υ1
α
х0
α1
t, с
0
υ, м/с
α2
t, с
0
Рис.1
Рис.2
a, м/с2
υ0
a=0
Sп
t, с
0
t, с
0
Рис.4
Рис.3
Так как tgα 2 > tgα1 , следовательно, υ 2 > υ 1 .
Площадь под графиком υ = const численно равна пути (рис.3), пройденному телом.
На рис.3, 4 Sп – площадь, [Sп] = м2; а – модуль ускорения, [а] = м/с2; υ0 – модуль скорости тела в
момент времени t = 0 c, [υ0] = м/с.
При равномерном движении в любой момент времени υ = υ0 = const, а = 0 (рис.4).
Поток вектора магнитной индукции
Основной силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция.
Магнитная индукция – векторная физическая величина, модуль которой определяется
максимальной силой, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с
током в 1 м, при силе этого тока в 1 А:
B=
Fmax
,
I ∆l
где Fmax – модуль максимальной силы, [Fmax] = Н; I – сила тока, [I] = А; ∆l – длина
участка проводника, [ ∆l ] = м.
Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) – скалярная физическая
величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь
поверхности, сквозь которую проходит магнитный поток (рис.5), и на косинус угла между
вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности:
Φ = ВS cos α = Вn S
или
r
n
α
r
B
r r
Φ = В⋅S ,
где Ф – магнитный поток, [Ф] = Вб;
В – модуль вектора магнитной
поверхности; Вn – проекция вектора
поверхности, [Вn] = Тл; S – площадь
S
r
B – вектор магнитной
r индукции;
индукции, [В] = Тл; n – нормаль к
магнитной индукции на нормаль к
r
Рис.5
поверхности, [S] = м2; S –
r
r
условный вектор площади, S = S n ; α – угол между векторами
B и n (рис.5).
Магнитный поток считают положительным, если угол α острый, и отрицательным, если угол тупой.
r
r
Энергия, импульс и масса фотона
В квантовой физике свет рассматривается как поток особых частиц. Они называются квантами
электромагнитного излучения или фотонами. В современной физике фотон является одной из элементарных
частиц.
Фотон – элементарная частица, лишенная массы покоя и электрического заряда, но обладающая
энергией и импульсом. Он также обладает массой, которая не связана с массой покоя.
В любой инерциальной системе отсчета скорость света в вакууме с ≅ 3 ⋅ 108 м/с. Фотон всегда
движется со скоростью, равной скорости света в вакууме. Фотон подобно частицам обладает определенной
порцией энергии.
Немецкий физик Макс Планк предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию
отдельными порциями. В соответствии с квантовой гипотезой Планка энергия каждой порции (фотона) прямо
пропорциональна частоте излучения:
Eф = hν .
Здесь Еф – энергия фотона, [Еф] = Дж; ν – частота излучения, [ ν ] = с–1. Коэффициент пропорциональности h
получил название постоянной Планка. Ее числовое значение h = 6,63 ⋅ 10–34 Дж⋅с.
Так как частота связана с длиной волны ν = с / λ , то
Eф =
hc
,
λ
где с – модуль скорости света в вакууме, [с] = м/с; λ – длина волны фотона, [λ] = м.
А.Эйнштейн с помощью теории относительности установил закон взаимосвязи массы и энергии:
Е = mc2.
Следовательно, массу фотона можно определить из равенства Eф = mф с 2 = h ν ; отсюда
mф= hν / с 2 .
Импульс фотона
pф = mф c = hν / с ,
где Е и m – энергия и масса тела (частицы) соответственно; mф – масса фотона, [mф] = кг; рф – импульс фотона,
[рф] = кг⋅м/с.
В монохроматическом свете все фотоны имеют одинаковую энергию, массу и импульс, так как
ν = const.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ
ТИПОВЫХ ЗАДАЧ
Задача 1. Скорость света в стекле 1,5·108 м/с. Определить абсолютный показатель
преломления стекла.
Дано:
СИ
υ = 1,5·108 м/с
3·108 м/с
c= 300 Мм/с
Решение. По определению абсолютного показателя преломления вещества
n = c / υ.
Проверка размерности:
n=?
[n] =
Вычисление: n =
3 ⋅ 10 8
1,5 ⋅ 108
м⋅с
= б/р .
c⋅м
=2
Ответ: абсолютный показатель преломления стекла равен 2.
Задача 2. При изобарном расширении газ совершил работу равную 6·107 Дж, а внутренняя
энергия газа увеличилась на 40 МДж. Какое количество тепла подвели к газу?
Дано:
Р= const
∆U = 40 МДж
А = 6⋅107 Дж
Q=?
СИ
4⋅ 107Дж
Решение. Так как по условию
задачи процесс является изобарным, то в
соответствии с первым законом
термодинамики количество тепла,
подведенное к газу, Q = ∆U + A.
Проверка размерности: [Q ] = Дж + Дж = Дж .
Вычисление: Q = 6 ⋅ 10 7 + 40 ⋅ 10 6 = 108 Дж.
Ответ: при изобарном процессе количество подведенного к газу тепла равно 108 Дж.
Задача 3. Внутреннее сопротивление источника тока 2 Ом, а его ЭДС равна 20 В. Чему равен ток короткого
замыкания в такой цепи?
Решение. В соответствии с законом Ома для полной цепи
Дано:
ε = 20В
ε
I=
.
r = 2 Ом
(R + r)
Iкз = ?
Учитывая, что I = Iкз при R = 0, получим
I кз = ε / r .
Проверка размерности: [I кз ] =
Вычисление: I кз =
В
=А.
Ом
20
= 10 А .
2
Ответ: ток короткого замыкания в цепи равен 10 А.
ОБРАЗЕЦ ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО БИЛЕТА
1. Закон сохранения импульса.
2. Электрический заряд.
3. Траектория, путь и перемещение материальной точки.
4. Определите давление газа в сосуде при температуре 0 °С, если концентрация молекул в газе
2,66 ⋅ 1025м–3.
5. Волна частотой 4 Гц распространяется в среде со скоростью 2 м/с. Определить длину
волны.
6. С какой силой F нужно действовать на тело массой 2 кг, чтобы оно падало вертикально вниз с
ускорением 15 м/с2 ?
7. Найти энергию кванта при частоте излучения 5 · 1014 Гц.
8.Через проводник сопротивлением R = 100 Ом протекает ток силы I = 3A. Какое количество тепла выделяется
в проводнике в единицу времени?
9. С какой скоростью движутся электроны в кинескопе телевизора при ускоряющей разности
потенциалов 18,2 кВ?
10. На прямолинейный проводник с площадью сечения 0,2 см2 в однородном магнитном поле с индукцией 0,1
Тл действует максимально возможная для данного поля сила Ампера, численно равная силе тяжести. Найти
плотность материала проводника, если сила тока 5 А.
ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ С ОТВЕТАМИ
1. Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью v0 c некоторой высоты h над
поверхностью земли. Через какой промежуток времени его перемещение будет равно нулю?
Ответ: t = 2v0/g.
2. На расстоянии 3 см от заряда 4 нКл, находящегося в жидком диэлектрике, напряженность поля равна
10 кВ/м. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?
Ответ: 2.
3. Найти угловую скорость вращения материальной точки по окружности радиусом 5 см, если
ее линейная скорость 5 м/с.
Ответ: 100 с–1.
4. Скорость звука в воздухе 330 м/c. Какова длина звуковой волны при частоте колебаний
100 Гц?
Ответ: 3,3 м.
5. Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см2, чтобы при
изменении магнитной индукции от 0,2 до 0,3 Тл в течение 4 мс в ней возбуждалась ЭДС 10 В?
Ответ: 80 витков.
6. Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина с
температурой нагревателя 727 °С и температурой холодильника 27 °С.
Ответ: 70 %.
7. Сопротивление вольтметра 3 кОм, его шкала рассчитана на 20 В. Какое добавочное сопротивление
надо подключить к вольтметру, чтобы можно было измерять напряжение до 220 В ?
Ответ: 3·104 Ом.
8. Фокусное расстояние собирающей линзы F = 10 см. Расстояние от предмета до переднего
фокуса p = 5 см. Высота предмета h = 2 см. Чему равна высота изображения предмета?
Ответ: 4 · 10–2 м.
9. Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией 0,02 Тл, имея
импульс 6,4 · 10–23 Н·с. Определить радиус окружности.
Ответ: 2 · 10–2 м.
10. Определить импульс фотона, при излучении с длиной волны 663 нм.
Ответ: 10–27Н·с.
Составитель доц. Н.Н.Смирнова
Научный редактор проф. Э.И.Богуславский