ДДС.Ф.2 Основы теоретической физики (новое окно)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ФИЛИАЛ ДВФУ В Г.УССУРИЙСКЕ
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой
математики, физики и методики преподавания
______________ Горностаев О.М.
20 сентября 2011 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
Основы теоретической физики
Специальность - 050202.65
Информатика с дополнительной специальностью 050203.65 Физика
Форма подготовки очная
кафедра математики, физики и методики преподавания
курс 5, семестр 9
лекции – 40 час.
практические занятия – 38 час.
лабораторные работы - 0 час.
всего часов аудиторной нагрузки – 118 час.
самостоятельная работа – 78 час.
реферативные работы - 2
контрольные работы - 1
зачет – семестр
экзамен – 9 семестр
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования (номер государственной регистрации
№662 пед/ сп (новый) от 31 января 2005 г.) .
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры математики, физики и
методики преподавания 20. 09. 2011 г., протокол № 1.
Заведующий кафедрой:
Горностаев О.М., 20. 09. 2011 г.
Составитель: доценты
Корнилов В.С., Баурин В.Д.
Содержание комплекса:
1.Аннотация………………………………………………………………………………….......3
2.Рабочая учебная программа дисциплины (РУПД)………….……………………………….6
3.Учебно-методическое обеспечение дисциплины……………………………………..…...53
4.Карта обеспеченности литературой по дисциплине ………………………………….......56
5.Список имеющихся демонстрационных, раздаточных материалов, оборудования, компьютерных программ и т.д. …………………………………………………………….……62
2
1. Аннотация
Классическая механика
Содержание дисциплины: Учебная программа реализуется в объеме 20 часов и
является обязательной дисциплиной дополнительной специальности. Включает в себя
теоретический, практический и контрольный учебные разделы.
Теоретический материал представлен в виде лекционного курса по разделам: «Общее введение в курс теоретической физики и теоретической механики», «Кинематика
точки», «Основы Ньютоновской механики», «Динамика частицы», «Динамика системы
частиц», «Основы аналитической механики», «Некоторые задачи динамики».
Теоретический раздел предусматривает изложение тех понятий и идей, которые
являются общими для всей физики. Кроме того, предусмотрено изложение основ аналитической механики, знакомство с общими идеями и методами при решении задач классической механики.
Практический раздел представлен в виде семинарско - практических занятий по
темам теоретического раздела.
Контрольный раздел представлен формами рубежного и итогового контроля, который выявляет уровень результатов учебной деятельности студента.
После изучения данного курса ОТФ должны знать: теоретический материал по
данному курсу, владеть умениями и навыками применять изученный материал к решению задач.
Связь с другими дисциплинами: математика, (основы дифференциального и интегрального исчисления).
Специальность: 050202.65 «Информатика с дополнительной специальностью
«Физика».
Классическая электродинамика
Содержание дисциплины: Учебная программа реализуется в объеме 20 часов и является обязательной дисциплиной дополнительной специальности. Включает в себя теоретический, практический и контрольный учебные разделы.
Теоретический материал представлен в виде лекционного курса по разделам: электрический заряд и электромагнитное поле в вакууме; электростатическое поле в вакууме;
стационарное магнитное поле в вакууме; электромагнитные волны; основы специальной
теории относительности; релятивистская формулировка электродинамики; электромагнитное поле в веществе.
Практический раздел представлен в виде семинарско-практических занятий по указанным темам.
В контрольный раздел включены формы рубежного и итогового контроля, который
выявляет уровень результатов учебной деятельности студента.
Студент должен знать основы теоретической физики по данному разделу и владеть
системой умений и навыков применять изученный теоретический материал к решению
задач.
Связь с другими дисциплинами: математика.
Специальность: 050202.65 «Информатика с дополнительной специальностью «Физика».
3
Основы квантовой физики
Содержание дисциплины: Учебная программа реализуется в объеме 24 часов и является обязательной дисциплиной дополнительной специальности. Она включает в себя
теоретический, практический и контрольный учебные разделы.
Теоретический материал представлен в виде лекционного курса по разделам: предмет и место квантовой механики в курсе физики; состояния и наблюдаемые в квантовой
механике; динамические уравнения и законы сохранения; одномерное движение; движение в центрально-симметричном поле; элементы теории представлений; спин электрона;
многоэлектронные атомы и молекулы.
Теоретический раздел предусматривает освоение теоретических вопросов, необходимых для использования при выполнении практических заданий.
Контрольный раздел выявляет уровень результатов учебной деятельности студентов
за семестр или за учебный год.
Студент должен знать основы теоретического курса данной дисциплины, уметь
применять их при выполнении практических заданий.
Связь с другими дисциплинами: математика, философия, классическая механика.
Специальность: 050202.65 «Информатика с дополнительной специальностью «Физика».
Статистическая физика и термодинамика
Содержание дисциплины: Учебная программа реализуется в установленном объеме
80 часов и является обязательной дисциплиной дополнительной специальности. Рабочая
программа включает в себя пояснительную записку, тематический план дисциплины, содержание учебного материала (теоретический и практический разделы), требования к знаниям и умениям (компетенциям) студентов, формы рубежного (текущего) и итогового
контроля, список литературы. Тематический план дисциплины составлен в соответствии с
требованиями Государственного образовательного стандарта высшего педагогического
образования.
Теоретический материал представлен в виде лекционного курса по темам: основные
положения статистической физики; статистическая термодинамика; применения распределения Гиббса.
Теоретический раздел предусматривает освоение системы научно – практических и
специальных знаний, необходимых для использования в личностном и профессиональном
развитии, самосовершенствовании. Практический материал состоит из системы тренировочных задач, решение которых способствует более глубокому усвоению теоретического
материала. Контрольный раздел, содержащий контрольную работу, физический диктант
и тест, выявляет уровень результатов учебной деятельности студента.
Компетенции: знать основы статистической физики и термодинамики; владеть системой практических умений и навыков решения физических задач; использовать свои
знания для достижения профессиональных целей.
Связь с другими дисциплинами: «Математика», «Общая и экспериментальная физика», «Основы теоретической физики».
Специальность: 050202 «Информатика с дополнительной специальностью «Физика».
Физика ядра и элементарных частиц
Содержание дисциплины: Учебная программа реализуется в установленном объеме
76 часов и является обязательной дисциплиной дополнительной специальности. Рабочая
программа включает в себя пояснительную записку, тематический план дисциплины, со4
держание учебного материала (теоретический и практический разделы), требования к знаниям и умениям (компетенциям) студентов, формы рубежного (текущего) и итогового
контроля, список литературы. Тематический план дисциплины составлен в соответствии с
требованиями Государственного образовательного стандарта высшего педагогического
образования. Теоретический материал представлен в виде лекционного курса по темам:
свойства атомных ядер; ядерные модели и ядерные силы; радиоактивные превращения;
ядерные реакции; элементарные частицы.
Теоретический раздел предусматривает освоение системы научно – практических и
специальных знаний, необходимых для использования в личностном и профессиональном
развитии, самосовершенствовании.
Практический материал состоит из системы тренировочных задач, решение которых
способствует более глубокому усвоению теоретического материала. Контрольный раздел, содержащий контрольную работу и тест, выявляет уровень результатов учебной деятельности студента.
Студент должен знать основы физики ядра и элементарных частиц; владеть системой практических умений и навыков решения физических задач; использовать свои знания для достижения профессиональных целей.
Связь с другими дисциплинами: «Математика», «Общая и экспериментальная физика», «Основы теоретической физики».
Специальность: 050202.65 «Информатика с дополнительной специальностью «Физика».
5
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ФИЛИАЛ ДВФУ В Г.УССУРИЙСКЕ
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой
математики, физики и методики преподавания
______________ Горностаев О.М.
20 сентября 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Основы теоретической физики
Специальность - 050202.65
Информатика с дополнительной специальностью 050203.65 Физика
Форма подготовки очная
кафедра математики, физики и методики преподавания
курс 5, семестр 9
лекции – 40 час.
практические занятия – 38 час.
лабораторные работы - 0 час.
всего часов аудиторной нагрузки – 118 час.
самостоятельная работа – 78 час.
реферативные работы - 2
контрольные работы - 1
зачет – семестр
экзамен – 9 семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного
стандарта высшего профессионального образования (номер государственной регистрации №662 пед/ сп
(новый) от 31 января 2005 г.)
Рабочая программа дисциплины обсуждена на заседании кафедры математики, физики и методики
преподавания 20. 09. 2011 г., протокол № 1.
Заведующий кафедрой:
Горностаев О.М., 20. 09. 2011 г.
Составитель: доценты
Корнилов В.С., Баурин В.Д.
6
Содержание
1. Пояснительная записка……………………………………………………………………. 3
2. Тематический план………………………………………………………………………….4
3. Содержание учебного материала…………………………………………………............. 7
4. Требования к знаниям и умениям (компетенциям) студентов………………………… 24
5. Формы контроля: а) рубежный (текущий) контроль, б) итоговый контроль …………26
6. Список литературы……………………………………………………………………… 52
7
1. Пояснительная записка
Изучение курса физики по указанной специальности завершается разделом «Основы
теоретической физики» в объеме 156 часов; из них на аудиторную работу отводится 78
часов, из которых 38 часов – семинарско – практические занятия. На самостоятельную работу отводится 78 часов. Занятия проводятся в восьмом (весеннем) и девятом (осеннем)
семестрах.
Программа разработана в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего педагогического образования по специальности 050202.65
«информатика» с дополнительной специальностью «физика»».
Предусматривается такая последовательность изучения разделов курса теоретической физики: классическая механика, электродинамика, нерелятивистская квантовая механика, статистическая физика и термодинамика, физика ядра и элементарных частиц.
Целью изучения данной дисциплины является изложение идей курса общей физики
на более высоком теоретическом уровне с использованием методов математической физики при рассмотрении отдельных вопросов.
В процессе преподавания теоретической физики в педагогическом институте необходимо формировать у будущего учителя физики научное мировоззрение и умение пользоваться диалектическим методом, добиваясь при этом усвоения студентами общей структуры физической науки и структуры конкретных физических теорий. В курсе теоретической физики необходимо сосредоточить внимание студентов на наиболее общих понятиях, принципах и законах физики и научить студентов применять эти принципы и законы
для анализа конкретных физических процессов и явлений; следует познакомить студентов
с основными методами теоретической физики, обращая внимание на методологические
обобщения и связь изучаемых физических теорий с современной техникой. Курс теоретической физики в педвузе должен играть решающую роль в завершении формирования в
процессе обучения целостных представлений о современной физической картине мира.
Поскольку курсы общей и теоретической физики являются ступенями единой системы специального физического образования будущего учителя, должна быть обеспечена
преемственность этих курсов. Эта преемственность, прежде всего, достигается наличием в
программе по теоретической физике разделов, содержащих основной феноменологический материал. При чтении курса теоретической физики необходимо уделять должное
внимание анализу основных опытных фактов, подробно изучаемых в курсе общей физики.
Основной методической идеей раздела «Статистическая физика и термодинамика»
является органичное объединение в преподавании микроскопического и феноменологического подходов, как при введении основных понятий статистической физики, так и во
всем дальнейшем изложении. Основные положения статистической физики предлагается
рассматривать на основе элементарного квантовомеханического описания макроскопической системы. Это позволяет просто и ясно определить понятия микросостояния, статистического распределения и энтропии системы. Квантовомеханический язык является ведущим и при выводе распределения Гиббса и большого канонического распределения.
Программа раздела «Физика ядра и элементарных частиц» переработана с учетом
наиболее важных достижений физики высоких энергий в последнем десятилетии. Следует
обратить взимание на особую значимость этого раздела в формировании представлений о
современной физической картине мира. При изложении материала этого раздела неизбежно повышается роль феноменологического подхода, базирующегося на представлениях,
сформированных в процессе изучения предшествующих разделов курса.
8
2. Тематический план дисциплины
2.
3.
4.
Классическая механика.
Предмет и методы теоретической физики. Система отсчета. Пространство и время в классической
механике. Кинематика точки. Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона. Принцип относительности Галилея. Дифференциальные уравнения движения материальной точки. Две задачи
динамики.
Классическая электродинамика.
Классификация векторных полей. Уравнения
Максвелла для электромагнитного поля в вакууме. Свойства уравнений Максвелла. Их связь с
эмпирическими законами для электромагнитных
явлений. Уравнение непрерывности. Энергия
электромагнитного поля. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля. Электромагнитные потенциалы. Дифференциальные уравнения
для электромагнитных потенциалов.
Основы квантовой механики.
Несостоятельность классической физики при
объяснении атомных явлений. Открытие дискретных уровней энергии атома. Полуклассическая теория Бора атома водорода. Излучение абсолютно черного тела. Элементарная квантовая
теория света. Фотоэффект. Эффект Комптона.
Гипотеза де Бройля. Особенности поведения
микрообъектов. Волновая функция. Уравнение
Шредингера. Стационарные состояния. Простейшие одномерные задачи квантовой механики.
Соотношения неопределенностей Гейзенберга.
Основные положения статистической физики.
Два метода исследования макроскопических процессов. Элементы теории вероятностей. Микроскопическое состояние системы. Фазовое пространство. Статистический ансамбль Гиббса.
Макроскопические величины как средние по состояниям. Микроканоническое и каноническое
9
Лекции
1.
Наименование модулей, разделов, тем
(с указанием семестра)
Всего
№
Практические
занятия
Самостоятельная
работа студентов
Аудиторные
занятия
Трудоемкость (всего
часов)
(9 семестр)
12
4
4
24
16
4
4
32
12
4
4
24
12
4
4
24
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
распределения.
Статистическая термодинамика.
Параметры термодинамического состояния. Равновесное состояние в термодинамике. Внутренняя энергия, работа и теплота в термодинамике.
Температура. Первое начало термодинамики.
Второе
начало
термодинамики.
Интеграл
Клаузиуса. Энтропия. Основное термодинамическое равенство-неравенство. Третье начало термодинамики. Недостижимость абсолютного нуля
температур. Термодинамические потенциалы.
Дифференциальные уравнения термодинамики.
Термодинамика систем с переменным числом частиц. Химический потенциал. Каноническое распределение Гиббса для системы с переменным
числом частиц.
Применения распределения Гиббса.
Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. Интеграл состояний и средняя энергия системы. Теорема о равнораспределении энергии по
степеням свободы. Классическая теория теплоемкости. Квантовая теория теплоемкости двухатомного газа. Теория теплоемкости твердых тел
Эйнштейна и Дебая.
Равновесие фаз и фазовые переходы.
Критерий наличия равновесия и его устойчивости. Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы и
компоненты. Равновесие двухфазной системы.
Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Зависимость
давления насыщенных паров от температуры.
Фазовые переходы первого и второго рода.
Введение в физику ядра и элементарных частиц.
О единицах измерения физических величин.
Фундаментальные взаимодействия.
Атомный и ядерный уровень. Классические законы сохранения. Метод рассеяния. Установки со
встречными пучками.
Свойства атомных ядер.
Составные элементы атома и ядра.
Статические характеристики ядер. Ядерные модели. Ядерные силы. Свойства ядерных сил. Мезонная теория ядерных сил.
Радиоактивные превращения.
Радиоактивность. Радиоактивные семейства и
трансурановые элементы. Основной закон радиоактивного распада. -распад ядер. β – распад
ядер. Гамма излучение ядер.
Ядерные реакции.
Основные понятия и определения. Механизмы
10
16
4
4
16
32
8
4
4
8
16
4
4
4
4
8
4
4
2
4
8
10
2
2
10
20
10
2
2
10
20
8
4
2
2
19
12.
ядерных реакций. Нейтронная физика. Управляемый термоядерный синтез.
Элементарные частицы.
История открытия элементарных частиц.
Систематика частиц. Характеристики частиц.
Кварковая модель адронов
Итого за 9 семестр:
11
6
4
2
6
12
78
40
38
78
156
3. Содержание учебного материала по дисциплине «Основы теоретической физики»
3.1 Содержание лекционного курса
(9 семестр)
№
1.
Тема
Содержание
Введение в курс тео- 1.Предмет и методы теоретической физики.
ретической механики. 2.Модели классической механики.
3 Пространство и время в классической механике.
4.Системы отсчета.
2
2
2
2
Кинематика точки.
12
2.
3.
4.
5.
1.Кинематические характеристики частицы.
2.Преобразования скорости и ускорения частицы
при переходе от одной системы к другой.
3.Преобразования Галилея
Две задачи динамики. 1.ИСО.
2.Дифференциальные уравнения движения.
3.Особенности решения второй задачи динамики.
4.Начальные условия.
Уравнения Максвелла 1.Физический смысл каждого уравнения.
для электромагнитно- 2.Свойства системы уравнений.
го поля в вакууме в 3.Уравнения Максвелла для электростатики и
дифференциальной
магнитостатики.
форме.
Уравнения Максвелла 1.Переход от дифференциальной формы к интедля электромагнитно- гральной.
го поля в вакууме в 2.Физический смысл каждого уравнения.
интегральной форме. 3.Уравнения Максвелла в интегральной форме
Количество
часов
Ауд.
СРС.
Самостоятельная
работа студентов
1.Физический эксперимент.
2.Физические законы.
3.Фундаментальные
постоянные.
Основы векторной
алгебры.
Оборудование
Таблица: Основные этапы развития
физики.
-
Законы Ньютона.
2
2
2
2
2
2
Основные характеристики электрических и магнитных
полей.
Элементы
тической
поля.
математеории
-
-
№
6.
7.
8.
Тема
Энергия электромагнитного поля.
Потенциалы электромагнитного поля.
Экспериментальные и
теоретические предпосылки
квантовой
теории.
Волновая функция.
9.
13
Простейшие
одно10. мерные задачи квантовой механики.
№
1
Тема
Основные положения
статистической физики.
Содержание
для стационарных процессов.
1.Плотность энергии и плотность потока энергии
электромагнитного поля.
2.Закон сохранения энергии для электромагнитного поля.
1.Дифференциальные уравнения для электромагнитного поля.
2.Колибровочная инвариантность.
3.Условие Лоренца.
1.Несостоятельность классической физики при
объяснении атомных явлений.
2.Открытие дискретных уровней энергии атома.
3.Полуклассическая теория Бора атома водорода.
1.Вероятно – статистический смысл волновой
функции.
2.Уравнение Шредингера.
3.Стационарные состояния.
1.Частица в потенциальной яме.
2.Исследование волновых функций для частицы в
потенциальной яме.
Содержание
Два метода исследования макроскопических процессов (феноменологический и статистический).
Элементы теории вероятностей.
Количество
часов
Ауд.
СРС.
2
2
2
2
2
2
Самостоятельная
работа студентов
Закон
ДжоуляЛенца в дифференциальной форме.
Уравнения
бера.
Оборудование
-
Далам-
Излучение
абсолютно черного тела.
-
-
Гипотеза де Бройля.
2
2
2
2
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
2
2
Прохождение
частицы через потенциальный барьер.
-
Самостоятельная
работа студентов
Оборудование
Литература: [1] Гл.I,
§1, Гл.II, §3-4, §5-7;
[2] Гл. VI, §§ 60,61;
[3] Гл.I-II, Гл.V, § 16; [4] Гл. III, § 28; [5]
Часть I,Гл.I-II.; [6]
Гл.I, § 2-4, Гл.II, § 2-
№
Тема
Содержание
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
Самостоятельная
работа студентов
3; [7] Гл.2., Гл.3,
3.1-3.5.
2
14
3
4
Основные положения
статистической физики.
Основные положения
статистической физики.
Статистическая термодинамика.
Микроскопическое состояние системы. Фазовое
пространство. Статистический ансамбль Гиббса.
Макроскопические величины как средние по состояниям. Микроканоническое и каноническое
распределения.
Параметры термодинамического состояния. Равновесное состояние в термодинамике. Первое
начало термодинамики и его применение к изопроцессам.
2
2
2
2
2
2
Литература: [1] Гл.I,
§1, Гл.II, §3-4, §5-7;
[2] Гл. VI, §§ 60,61;
[3] Гл.I-II, Гл.V, § 16; [4] Гл. III, § 28; [5]
Часть I,Гл.I-II.; [6]
Гл.I, § 2-4, Гл.II, § 23; [7] Гл.2., Гл.3,
3.1-3.5.
Литература: [1] Гл.I,
§1, Гл.II, §3-4, §5-7;
[2] Гл. VI, §§ 60,61;
[3] Гл.I-II, Гл.V, § 16; [4] Гл. III, § 28; [5]
Часть I,Гл.I-II.; [6]
Гл.I, § 2-4, Гл.II, § 23; [7] Гл.2., Гл.3,
3.1-3.5.
Литература:
[1]
Гл.III, §8, §10, Гл.IV
§12,13, 14; [2] Гл. I,
§§1,3,19, Гл. II, §22;
[3] Гл.VI, §§ 5, 7; [4]
Гл.I, §7,Гл. II, §§1416,19, 21, Гл. III, §35;
[5] Гл.6, §§ 36-41,
Оборудование
№
Тема
Содержание
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
Самостоятельная
работа студентов
Гл.8, §§ 50-54; [6]
Гл.VI, §§ 1-5, §§7-9,
Гл.VIII, §1; [7] Гл.4,
4.1-4.5,
5
Статистическая термодинамика.
Второе начало термодинамики. Приведенное количество теплоты. Энтропия. Основное термодинамическое равенство-неравенство. Максимальная
работа процессов. Третье начало термодинамики.
2
2
15
6
Статистическая термодинамика.
Термодинамические потенциалы. Дифференциальные уравнения термодинамики.
2
2
Литература:
[1]
Гл.III, §8, §10, Гл.IV
§12,13, 14; [2] Гл. I,
§§1,3,19, Гл. II, §22;
[3] Гл.VI, §§ 5, 7; [4]
Гл.I, §7,Гл. II, §§1416,19, 21, Гл. III, §35;
[5] Гл.6, §§ 36-41,
Гл.8, §§ 50-54; [6]
Гл.VI, §§ 1-5, §§7-9,
Гл.VIII, §1; [7] Гл.4,
4.1-4.5, Гл.5, 5.5-5.6.
Литература:
[1]
Гл.III, §8, §10, Гл.IV
§12,13, 14; [2] Гл. I,
§§1,3,19, Гл. II, §22;
[3] Гл.VI, §§ 5, 7; [4]
Гл.I, §7,Гл. II, §§1416,19, 21, Гл. III, §35;
[5] Гл.6, §§ 36-41,
Гл.8, §§ 50-54; [6]
Гл.VI, §§ 1-5, §§7-9,
Гл.VIII, §1; [7] Гл.4,
4.1-4.5, Гл.5, 5.5-5.6.
Оборудование
№
7
Тема
Статистическая термодинамика.
Содержание
Химический потенциал. Термодинамика систем с
переменным числом частиц. Каноническое распределение Гиббса для системы с переменным
числом частиц.
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
2
2
16
8
Применения распределения
Гиббса.
Распределение Максвелла - Больцмана. Распределение по проекциям импульса и проекциям
скорости. Распределение по скоростям. Распределение Больцмана. Интеграл состояний и средняя
энергия системы.
2
2
Самостоятельная
работа студентов
Литература:
[1]
Гл.III, §8, §10, Гл.IV
§12,13, 14; [2] Гл. I,
§§1,3,19, Гл. II, §22;
[3] Гл.VI, §§ 5, 7; [4]
Гл.I, §7,Гл. II, §§1416,19, 21, Гл. III, §35;
[5] Гл.6, §§ 36-41,
Гл.8, §§ 50-54; [6]
Гл.VI, §§ 1-5, §§7-9,
Гл.VIII, §1; [7] Гл.4,
4.1-4.5, Гл.5, 5.5-5.6.
Литература:
[1]
Гл.V, §§17,19, 20;
[2] Гл. III, §36, Гл.IV,
§§41- 43, 45
– 48, Гл. V, §53; [3]
Гл.VI, § 6, Гл.VIII,
§§1-3, Гл.XI, §§1-3,
4; [4] Гл.III, §29,
Гл.IV, §§37,38, 44,
45, 47 - 50, Гл.VI,
§§64-66, 69-71; [5]
Гл.3, §§ 13-22, Гл.4,
§§ 23-26, Гл.5, §§29,
33, Гл.9, §59, Гл.10,
§65; [6] Гл.II, §§4,5,
Гл.V, §§3, 4, Гл.VI,
§§1-3; [7] Гл. 6, 6.2-
Оборудование
№
Тема
Содержание
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
Самостоятельная
работа студентов
6.3, 6.5 – 6.7.
9
Равновесие фаз и фазовые переходы.
Критерий наличия равновесия и его устойчивости.
Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы и
компоненты. Равновесие двухфазной системы.
Уравнение Клапейрона - Клаузиуса. Зависимость
давления насыщенных паров от температуры. Фазовые переходы первого и второго рода.
2
2
17
Применения распределения Гиббса.
Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. Классическая теория теплоемкости
газов и твердых тел. Основы квантовой теории
теплоемкости двухатомного газа. Теории теплоемкости твердых тел Эйнштейна и Дебая.
10
11
Введение в физику
ядра и элементарных
частиц.
О единицах измерения физических величин. Фундаментальные взаимодействия. Атомный и ядерный уровень. Классические законы сохранения.
Метод рассеяния. Установки со встречными пуч-
2
2
2
2
Литература:
[1]
Гл.V, §§17,19, 20;
[2] Гл. III, §36, Гл.IV,
§§41- 43, 45 – 48, Гл.
V, §53; [3] Гл.VI, § 6,
Гл.VIII, §§1-3, Гл.XI,
§§1-3, 4; [4] Гл.III,
§29, Гл.IV, §§37,38,
44, 45, 47 - 50, Гл.VI,
§§64-66, 69-71; [5]
Гл.3, §§ 13-22, Гл.4,
§§ 23-26, Гл.5, §§29,
33, Гл.9, §59, Гл.10,
§65; [6] Гл.II, §§4,5,
Гл.V, §§3, 4, Гл.VI,
§§1-3; [7] Гл. 6, 6.26.3, 6.5 – 6.7.
Литература:
[1]
Гл.VIII, §§28,29, 30,
32; [4] Гл.VIII, §§8184, Гл.. IX, §95; [6]
Гл.VIII, §§3, 5-7; [7]
Гл. 7, 7.5-7.7
Литература: [1] Гл.I,
§§ 1 - 2; [2] Введение
§§ 1 – 5, Часть 1, Гл.
I, §§ 6 – 15, Гл. II, §
Оборудование
№
Тема
Содержание
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
ками.
12
Свойства атомных
ядер.
Составные элементы атома и ядра. Статические
характеристики ядер (масса, энергия связи), спин,
четность, электромагнитные моменты, форма,
размер, структура атомных ядер). Ядерные модели. Ядерные силы. Свойства ядерных сил. Мезонная теория ядерных сил.
19; [7] Гл.1, §§
1.1 – 1.6, Гл. 2, §§
2.1, 2.3.
2
2
18
13
Свойства атомных
ядер.
14
Свойства атомных
ядер.
Статические характеристики ядер (спин, четность,
электромагнитные моменты, форма, размер,
структура атомных ядер). Ядерные модели.
Ядерные силы. Свойства ядерных сил.
Мезонная теория ядерных сил.
Самостоятельная
работа студентов
2
2
2
2
Литература:
[1]
Гл.II, §§ 1 – 10,
Гл.III, §§ 1 – 6, Гл.
V, §§ 1 - 8; [2] Часть
2, Гл. III, §§ 22 – 32,
Часть 2, Гл. IV, §§ 33
- 40; [3] Гл.III, §§ 11
– 20, Гл. IV, §§ 21 –
27, Гл. V, §§ 28 - 33;
[7] Гл.3, §§ 3.1, 3.2,
Гл.4, §§ 4.1 - 4.4.
Литература:
[1]
Гл.II, §§ 1 – 10,
Гл.III, §§ 1 – 6, Гл.
V, §§ 1 - 8; [2] Часть
2, Гл. III, §§ 22 – 32,
Часть 2, Гл. IV, §§ 33
- 40; [3] Гл.III, §§ 11
– 20, Гл. IV, §§ 21 –
27, Гл. V, §§ 28 - 33;
[7] Гл.3, §§ 3.1, 3.2,
Гл.4, §§ 4.1 - 4.4.
Литература:
[1]
Гл.II, §§ 1 – 10,
Гл.III, §§ 1 – 6, Гл.
Оборудование
№
Тема
Содержание
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
Самостоятельная
работа студентов
V, §§ 1 - 8; [2] Часть
2, Гл. III, §§ 22 – 32,
Часть 2, Гл. IV, §§ 33
- 40; [3] Гл.III, §§ 11
– 20, Гл. IV, §§ 21 –
27, Гл. V, §§ 28 - 33;
[7] Гл.3, §§ 3.1, 3.2,
Гл.4, §§ 4.1 - 4.4.
Радиоактивные
превращения.
16
Радиоактивные
превращения.
2
2
2
2
2
2
19
15
Радиоактивность. Радиоактивные семейства и
трансурановые элементы. Основной закон радиоактивного распада. -распад ядер. β – распад ядер.
Гамма излучение ядер.
17
Ядерные реакции.
-распад ядер. β – распад ядер. Гамма
излучение ядер.
Основные понятия и определения. Механизмы
ядерных реакций. Нейтронная физика.
Литература:
[1]
Гл.VI, §§ 1 - 6; [2]
Часть 2, Гл. V, §§ 41
- 47; [3] Гл. VI, §§ 34
- 44; [7] Гл.5, §§ 5.1
- 5.7.
Литература:
[1]
Гл.VI, §§ 1 - 6; [2]
Часть 2, Гл. V, §§ 41
- 47; [3] Гл. VI, §§ 34
- 44; [7] Гл.5, §§ 5.1
- 5.7.
Литература:
[1]
Гл.IV, §§ 1 – 10, Гл.
X, §§ 1 – 5, Гл. XI, §§
1 - 4; [2] Часть 2, Гл.
VI,
§§48-54;
[3]
Гл.VII, §§45 – 54, Гл.
VIII, §§ 55 - 63; [7]
Гл.VI, §§6.1 – 6.4.
Оборудование
№
18
19
Тема
Ядерные реакции.
Элементарные
частицы.
Содержание
Цепная ядерная реакция. Управляемый термоядерный синтез. Ядерная энергетика.
История открытия элементарных частиц. Систематика частиц. Характеристики частиц.
Кварковая модель адронов
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
2
2
2
2
Самостоятельная
работа студентов
Литература:
[1]
Гл.IV, §§ 1 – 10, Гл.
X, §§ 1 – 5, Гл. XI, §§
1 - 4; [2] Часть 2, Гл.
VI,
§§48-54;
[3]
Гл.VII, §§45 – 54, Гл.
VIII, §§ 55 - 63; [7]
Гл.VI, §§6.1 – 6.4.
Литература:
[1]
Гл.VII, §§ 1 - 8; [2]
Часть 3, Гл.VII, §§
55 – 61, Гл. VIII, §§
62 – 69; [3] Гл.IX, §§
64 - 73; [7] Гл. 7, §§
7.1-7.4
20
20
Элементарные
частицы.
Итого
Кварковая модель адронов. Фундаментальные
частицы.
2
2
40
38
Литература:
[1]
Гл.VII, §§ 1 - 8; [2]
Часть 3, Гл.VII, §§
55 – 61, Гл. VIII, §§
62 – 69; [3] Гл.IX, §§
64 - 73; [7] Гл. 7, §§
7.1-7.4
Оборудование
3.2 Содержание практических занятий
(8 семестр)
№
Тема
Кинематика точки.
Содержание
Решение задач.
1.
21
2.
3.
4.
5.
Количество
часов
Ауд.
СРС.
Дифференциальные движения материальной точки.
Первая задачи динамики.
Вторая задача динамики.
Решение задач.
Семинарские занятия по
теме : «Система уравнений
Максвелла для электромагнитного поля в вакууме.
Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в вакууме.
1.дифференциальная форма уравнений.
2.Физический смысл каждого уравнения.
3.интегральная форма.
4.Связь уравнений Максвелла с эмпирическими
законами.
Решение задач.
Решение задач.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Самостоятельная работа студентов
Повторить теорию.
1.Уравнения
движения точки.
2.Уравнения
траектории.
3.Скорость
и
ускорение точки.
Д/з 1
Д/з 2
Д/з 3.
Выучить теорию
к семинару.
Выучить уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной форме.
Оборудование
Тексты
задач.
Сборник
задач.
Тексты
задач.
Тексты
задач.
-
Тексты
задач.
№
6.
Тема
Семинарско – практическое занятие по теме:
«энергия электромагнитного поля»
Семинар по теме: «Потенциалы электромагнитного
поля».
7.
8.
22
Волновая функция. Вероятностно – статистический
смысл волновой функции.
Частица в потенциальной
яме.
( семинар)
9.
Контрольная работа.
10.
Итого
Содержание
1.Плотность энергии электромагнитного поля.
2.плотность потока энергии.
3.Закон сохранения энергии.
4.Решение задач.
1.Электромагнитные потенциалы.

2.Неоднозначность определения потенциала А .
3.Колибровочная инвариантность.
4.Условие Лоренца.
5.Дифференциальные уравнения для электромагнитных потенциалов.
Решение задач.
1.Что значит решить задачу о частице в, потенциальной яме.
2.Уравнение Гезинберга для стационарных состояний.
3.Решениеуравнения Шредингера.
4.особенности решения данной задачи.
5.Исследование волновых функций для частицы
в потенциальной яме.
На контрольной работе необходимо решить
предложенные задачи по трем темам
1,Дифференциальные уравнения движения.
2.Уравнения максвелла.
3.Волновая функция.
Количество
часов
Ауд.
СРС.
2
2
Самостоятельная работа студентов
Д/з 4.
Выучить теорию
по данной теме.
Оборудование
Тексты
задач.
Подготовиться к
семинару.
2
2
2
2
2
2
2
2
20
20
-
Д/з 5.
Подготовить
теорию по данной теме.
Подготовиться к
семинару.
-
-
Подготовиться к
контрольной работе.
-
(9 семестр)
№
Тема
Содержание
1
Основы статистической
физики
Элементы теории вероятностей.
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
2
2
23
2
Основы статистической
физики
Макроскопические величины как средние по состояниям.
3
Основы статистической
физики
Каноническое распределение Гиббса.
4
Статистическая термодинамика.
Равновесное состояние в термодинамике. Внутренняя энергия, работа и теплота в термодинамике.
2
2
2
2
2
2
Самостоятель- Оборудоная работа стувание
дентов
Задачи: [1] с.19
(1.1 – 1.5), с.54
(2.1 – 2.11); [3]
с.44 (1-14), с.112
(1-6); [7] с.97
(2.1-2.20), с.138
(3.1-3.9).
Задачи: [1] с.19
(1.1 – 1.5), с.54
(2.1 – 2.11); [3]
с.44 (1-14), с.112
(1-6); [7] с.97
(2.1-2.20), с.138
(3.1-3.9).
Задачи: [1] с.19
(1.1 – 1.5), с.54
(2.1 – 2.11); [3]
с.44 (1-14), с.112
(1-6); [7] с.97
(2.1-2.20), с.138
(3.1-3.9).
Задачи: [1] с.85
(3.1 – 3.13); [7]
№
Тема
Содержание
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
Первое начало термодинамики.
5
6
7
Статистическая термодинамика.
Второе начало термодинамики. Тепловые машины.
Статистическая термодинамика.
Третье начало термодинамики. Недостижимость абсолютного нуля температур. Термодинамические
потенциалы.
Статистическая термодинамика.
Дифференциальные уравнения термодинамики.
Термодинамика систем с переменным числом частиц. Химический потенциал.
2
2
2
2
2
2
24
8
Применение канонического распределения Гиббса.
9
Применение канонического распределения Гиббса.
10
Равновесие двухфазной
системы.
Распределение Максвелла.
Распределение Больцмана.
Уравнение Клапейрона - Клаузиуса. Зависимость
давления насыщенных паров от температуры. Фазовые переходы первого и второго рода.
2
2
2
2
2
2
Самостоятельная работа студентов
с.206 (5.1-2.22).
Задачи: [1] с.85
(3.1 – 3.13); [7]
с.206 (5.1-2.22).
Задачи: [1] с.85
(3.1 – 3.13); [7]
с.206 (5.1-2.22).
Задачи: [1] с.85
(3.1 – 3.13); [7]
с.206 (5.1-2.22).
Задачи: [1] с.19
(1.6 ), с.138 (5.2
); [3] с.75 (1-9),
с.136 (1-6); [7]
с.244 (6.1-6.12).
Задачи: [1] с.19
(1.6 ), с.138 (5.2
); [3] с.75 (1-9),
с.136 (1-6); [7]
с.244 (6.1-6.12).
Задачи: [1] с.214
(8.1 – 8.9); [7]
с.288 (7.1-7.18).
Оборудование
№
11
12
Тема
Семинарско – практическое занятие.
Свойства атомных ядер.
Содержание
О единицах измерения физических величин. Фундаментальные взаимодействия.
Атомный и ядерный уровень. Классические законы
сохранения. Метод рассеяния. Установки со
встречными пучками.
Составные элементы атома и ядра. Статические характеристики ядер (масса, энергия связи ядер,
удельная энергия связи).
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
2
2
2
2
25
13
14
Свойства атомных ядер.
Свойства атомных ядер.
Составные элементы атома и ядра. Статические характеристики ядер (спин, четность, электромагнитные моменты, форма, размер, структура атомных
ядер).
Ядерные модели. Ядерные силы. Свойства ядерных сил. Мезонная теория ядерных сил.
2
2
2
2
Самостоятельная работа студентов
Литература: [1]
Гл.I, §§ 1 - 2; [2]
Введение §§ 1 –
5, Часть 1, Гл. I,
§§ 6 – 15, Гл. II,
§ 19; [7] Гл.1,
§§ 1.1 – 1.6, Гл.
2, §§ 2.1, 2.3.
Задачи: [8] Гл. 1
(1 – 24).
Литература: [1]
Гл.II, §§ 1 – 10,
Гл.III, §§ 1 – 6,
Гл. V, §§ 1 - 8;
[2] Часть 2, Гл.
III, §§ 22 – 32,
Часть 2, Гл. IV,
§§ 33 - 40; [3]
Гл.III, §§
6
Литература: [1]
Гл.II, §§ 1 – 10,
Гл.III, §§ 1 – 6,
Гл. V, §§ 1 - 8;
[2] Часть 2, Гл.
III, §§ 22 – 32,
Оборудование
№
Тема
26
15
Радиоактивные
превращения.
16
Радиоактивные
превращения.
17
Ядерные реакции.
18
19
Семинарско–
практическое занятие.
Содержание
Радиоактивность. Радиоактивные семейства и
трансурановые элементы. Основной закон радиоактивного распада.
-распад ядер. β – распад ядер. Гамма излучение
ядер.
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
2
2
2
2
Основные понятия и определения. Механизмы
ядерных реакций. Нейтронная физика.
2
2
Контрольная работа.
2
2
История открытия элементарных частиц. Систематика частиц. Характеристики частиц. Кварковая
модель адронов. Фундаментальные частицы.
2
2
Самостоятель- Оборудоная работа стувание
дентов
Часть 2, Гл. IV,
§§ 33 - 40; [3]
Гл.III, §§ 11 – 20,
Гл. IV, §§ 21 –
27, Гл. V, §§ 28 33; [7] Гл.3, §§
3.1, 3.2, Гл.4, §§
4.1 - 4.4.
Задачи: [8] Гл.
2, 2.1 (1 – 47),
2.2 (1 – 20).
Задачи: [8] Гл.
2, 2.1 (1 – 47),
2.2 (1 – 20).
Задачи: [8] Гл.
3, 3.2 (1 – 30),
3.3 (1 – 16), Гл. 4
(1 – 14).
Литература: [1]
Гл.VII, §§ 1 - 8;
[2]
Часть
3,
Гл.VII, §§ 55 –
61, Гл. VIII, §§
62 – 69;
[3]
Гл.IX, §§ 64 - 73;
[7] Гл. 7, §§ 7.1-
№
Тема
Итого
Содержание
Кол-во
часов
Ауд.
СРС
38
38
Самостоятельная работа студентов
7.4
Оборудование
27
4. Требования к знаниям и умениям студентов
4.1 Требования к знаниям студентов
28
После изучения курса «Основы теоретической физики» в восьмом семестре студенты
должны знать:
- уравнения движения точки;
- дифференциальные уравнения движения и их решения;
- две задачи динамики;
- уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной форме и переход из одной
формы в другую:
- закон сохранения энергии для электромагнитного поля;
- электромагнитные потенциалы;
- вероятностно-статистический смысл волновой функции;
- уравнение Шредингера;
- смысл решения задачи о частице в потенциальной яме.
После изучения данного курса студенты должны применить теоретические знания к
решению задач по вышеуказанным темам.
После изучения курса «Основы теоретической физики» студенты 5 курса (9 семестр)
специальности «Информатика» с дополнительной специальностью «физика» должны
знать:
- статистический и термодинамический методы в физике;
- понятие макросистемы;
- понятие микро- и макросостояния;
- понятие статистического ансамбля Гиббса;
- постулат Гиббса;
- физический смысл функции распределения;
- изображение состояния в фазовом пространстве;
- каноническое распределение Гиббса;
- большое каноническое распределение Гиббса;
- распределение молекул по проекциям скоростей и импульсов;
- распределение молекул по модулю скорости (распределение Максвелла);
- распределение Больцмана;
- барометрическую формулу;
- связь интеграла состояний и средней энергии системы;
- теорему о равнораспределении энергии по степеням свободы;
- понятие равновесного состояния в термодинамике;
- понятие равновесного процесса;
- первое начало термодинамики и применение его к изопроцессам;
- второе начало термодинамики;
- теоремы Карно;
- приведенное количество теплоты;
- физический смысл энтропии;
- третье начало термодинамики;
- термодинамические функции;
- первое начало термодинамики для системы с переменным числом частиц;
- физический смысл химического потенциала;
- единицы измерения физических величин в ядерной физике;
- фундаментальные взаимодействия;
- метод рассеяния;
- установки со встречными пучками;
- составные элементы атомного ядра;
- изотопический спин;
- размер ядер;
- ядерные спины;
- энергия связи ядер;
- понятие ядерных сил;
- свойства ядерных сил;
- мезонную теорию ядерных сил;
- ядерные модели;
- основные закономерности ядерных реакций;
- модель составного ядра;
- прямые ядерные реакции;
- понятие радиоактивности;
- основной закон радиоактивного распада;
- α – распад и его закономерности;
- β – распад и его закономерности;
- гипотезу двухкомпонентного нейтрино;
- закономерности γ – излучения ядер;
- деление ядер под действием нейтронов;
- цепную ядерную реакцию;
- термоядерный синтез (УТС);
- элементарные частицы, их свойства и классификацию;
- кварковую модель адронов;
- фундаментальные частицы.
4.2 Требования к умениям студентов
При решении задач студент должен уметь:
- провести анализ задачи и выделить, что дано и что требуется определить;
- применить необходимые формулы;
- производить математические преобразования в выражениях для отыскания необходимой величины;
- проанализировать полученный результат.
29
5. Формы рубежного (текущего) и итогового контроля
Формы рубежного контроля в восьмом семестре: домашние задания, тесты, письменные контрольные работы по теории и по решению задач.
В конце семестра предусмотрен экзамен.
Допуск к экзамену студенты получают после того, как выполнят все задания рубежного контроля.
Вопросы к экзамену по дисциплине ОТФ в 9 семестре
30
1. Системы отсчета. Пространство и время в классической механике.
2. Кинематические уравнения движения, скорость и ускорение точки в декартовых координатах.
3. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Принцип относительности Галилея.
4. Второй и третий законы Ньютона. Принцип суперпозиции.
5. Дифференциальные уравнения движения материальной точки. Две задачи динамики.
6. Особенности общего решения второй задачи (привести пример).
7. Основные понятия электродинамики. Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме для электромагнитного поля в вакууме.
8. Система уравнений Максвелла в интегральной форме для электромагнитного поля в вакууме.
9. Связь уравнений Максвелла с эмпирическими законами электромагнитных явлений.
10. Закон сохранения заряда в дифференциальной форме.
11. Энергия электромагнитного поля. Закон сохранения энергии. Вектор УмоваПойнтинга.
12. Электромагнитные потенциалы. Дифференциальные уравнения для электромагнитных
потенциалов.
13. Открытие дискретных уровней энергии атома.
14. Полуклассическая теория Бора атома водорода.
15. Излучение абсолютно черного тела.
16. Элементарная квантовая теория света.
17. Задача о частице в одномерной прямоугольной потенциальной яме.
18. Гипотеза де Бройля. Особенности поведения микрообъектов.
19. Волновая функция. Смысл волновой функции.
20. Квантово-механический принцип суперпозиции.
21. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния.
22. Соотношения неопределенностей Гейзенберга.
23. Несостоятельность классической физики при объяснении атомных явлений.
24. Эффект Комптона.
В конце девятого семестра студенты сдают зачет и экзамен. Для получения зачета
необходимо:
- выполнить контрольную работу;
- написать реферат (темы прилагаются);
- выполнить тест (тесты прилагается);
-выполнить индивидуальное задание (варианты прилагаются).
Экзаменационные вопросы прилагаются.
Варианты (образцы) контрольной работы
Вариант 1
1. Найти распределение вероятностей для величины y, связанной с x соотношением
y 2  x , если dW ( x)  const  e x  dx .
2. Определить скорость, соответствующую максимуму функции распределения Максвелла при 1000С для воздуха, гелия и азота.
3. На какой высоте давление воздуха уменьшается в четыре раза?
4. Найти энергию связи в ядре
16
8
O , а также энергию, необходимую для разделения ядра
16
8
O на четыре одинаковые частицы.
5. Вычислить активность 2 г урана
238
92
U.
Вариант 2
1. Найти дисперсию x  при равномерном распределении величины x в интервале от а
до в.
2. Вычислить среднюю скорость для молекул воздуха, неона, кислорода при 5000С.
3. Вычислить массу воздуха в 1 м3 на уровне моря и на высоте 5532 м. Температура воздуха и его давление на уровне моря равны, соответственно, 00С и 105 Па.
238
4. Найти энергию связи ядер 235
92U и 92U . Какое из этих ядер более устойчивое?
2
5. Какая доля первоначального количества ядер 90 Sr
а) остаётся через 10 и 100 лет ; б) распадается за один день, за 15 лет ?
Вариант 3
1. Найти значение x и x при равномерном распределении величины x в промежутке от
а до в.
2. Система характеризуется распределением вероятностей dW ~ xydxdy , где x и y лежат
в интервалах 0  x  a , 0  y  b . Нормировать распределение вероятностей.
3. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул азота больше их
наиболее вероятной скорости на 50 м/с?
2
3
3
31
4. Найти энергию связи ядер 1 H , 2 He . Какое из этих ядер наиболее устойчивое ?
5. Определить период полураспада, если из 105 атомов радиоактивного вещества за 10 с
распадается 5 атомов.
Тест по статистической физике (ОТФ) для студентов( 9 семестр)
Выполнение теста заключается в указании правильного ( правильных) ответа (ответов) в
каждом вопросе.
Вариант №1
1). Для двух независимых событий А и В вероятность сложного события С равна:
а)  (C )   ( A)   ( B);
б)  (C )   ( A)   ( B);
в)  (C )   ( A)   ( B);
г)  (C )   2 ( A)   2 ( B).
2). Условие нормировки в случае непрерывного спектра значений случайной величины запишется как:

N
d
а)  f ( x)dx  1 ;
б)   i  1 ;
в) x   xf ( x)dx ;
г) f ( x) 
.
dx
i 1

3). Термодинамическая вероятность всегда:
а) равна единице; б) больше единицы; в) много меньше единицы;
г) много больше единицы.
4). Какие системы называются квазинезависимыми?
а) Системы, энергии которых очень большие.
б) Системы, энергии которых много больше энергии их взаимодействия друг с другом.
в) Системы, состоящие из большого числа частиц.
г) Системы, состоящие из большого числа частиц, размеры которых малы по сравнению с
размерами самих систем.
5). Каноническое распределение Гиббса для квантовой системы с постоянным числом частиц имеет следующий вид:
а) W ( Ei ) 
e
Ei
kT

e
( Ei )
E
 i
kT
б) dW 
;
( , n)e
n 
kT
( , n)e



e
( Ei )
i
в) W ( , n) 
e
n 
;
г) E 
E
kT
dГ
E

kT
;
dГ
 E  ( E )e
E
 ( E )e
kT
n


E
kT
E
kT
.
E
6). Процесс перехода системы из неравновесного состояния в равновесное состояние
называется:
а) флуктуацией;
б) релаксацией;
в) ионизацией;
г) корреляцией.
32
7). Что такое флуктуация?
а) случайный переход системы из неравновесного состояния в равновесное состояние;
б) случайный переход системы из одного равновесного состояния в другое;
в) случайное отклонение от среднего значения;
г) случайное отклонение от равновесного состояния.
8). Как связана энтропия системы с термодинамической вероятностью?
n
n
а) S   xd (x) ;
б) S  k ln WT ;
в) S  lim i ;
г) S  k  lim i .
N  N
N  N
9). Записать первое начало термодинамики для системы с постоянным числом частиц.
а) Q  dU  PdV ;
б) TdS  dU  A ;
в) dU  Q  A ;
г) U  Q  A .
10). Записать первое начало термодинамики для изохорического процесса.
а) Q  dU  PdV ;
б) dU  Q ;
в) Q  A ;
г) dU  A .
11). Записать второе начало термодинамики.
а) TdS  Q ;
б) TdS  dU  PdV ;
в) TdS  dU  PdV  dN ;
г) S  0 .
12). Записать интеграл Клаузиуса.
Q
E
kT


f ( x )dx  1 .
 0;
в)  e
dГ ; г)
T

L
13). Физический смысл энтальпии состоит в следующем:
а) изменение энтальпии системы при Р = const равно теплоте, полученной системой;
а)
 L(q, P) f (q, P)dГ ;
б)


б) это часть внутренней энергии системы, которая может быть превращена в работу;
в) это мера обесцененности энергии;
г) убыль энтальпии численно равна работе не связанной с изменением объема.
14). Первое начало термодинамики для системы с переменным числом частиц записывается следующим образом:
а) Q  dU  A  dN ;
б) dU  Q  PdV  dN ;
в) Q  dU  A ;
г) Q  dU .
15). Наивероятнейшая скорость находится по следующей формуле:
3RT
2 RT
8 RT
3RT
а)
;
б)
;
в)
;
г)
.




Вариант № 2
1). Вероятность попадания свойства системы в единичный интервал называется:
а) плотностью вероятности;
б) функцией распределения;
в) распределением вероятностей; г) условием нормировки.
2). Среднее значение случайной физической величины, изменяющейся непрерывно
находится по формуле:
x n  x n      xk nk
а) x  1 1 2 2
;
б) x   xd (x) ;
n1  n2      nk
в) F ( x)   F ( x) f ( x)dx ;
N
г) x   xi i .
i 1
33
3). Термодинамической вероятностью называется:
а) число различных макросостояний, в которых может находиться система;
б) число различных микросостояний, которыми может реализовываться макросостояние
системы;
в) число микрочастиц, из которых состоит макросистема;
г) число степеней свободы микрочастицы.
4). Постулат Гиббса формулируется следующим образом:
а) среднее по времени для некоторой функции канонических переменных равно среднему
значению этой физической величины по большому числу копий этой системы;
б) все микросостояния равновесной замкнутой системы равновероятны;
в) среднее по времени равно среднему по статистическому ансамблю;
г) абсолютный нуль температур недостижим.
5). Каноническое распределение Гиббса для классической системы с постоянным
числом частиц имеет следующий физический смысл:
а) вероятность того, что изображающая точка попадает в элемент объема фазового пространства dГ;
б) вероятность того, что обобщенные координаты и обобщенные импульсы заключены в
интервалах q, q  dq , P, P  dP , а энергия системы Е = Е(q,P);
в) вероятность того, что обобщенные координаты и обобщенные импульсы заключены в
единичных интервалах q, q  1 , P, P  1 , а энергия системы Е = Е(q,P);
г) вероятность того, что система находится в состоянии и энергией E i .
6). Что такое фазовая траектория?
а) линия, касательная к которой совпадает с направлением движения фазовой точки;
б) линия, по которой движется фазовая точка;
в) траектория движения одной из частиц системы;
г) траектория движения макросистемы.
7). Равновесным состоянием термодинамической системы называется:
а) такое состояние, параметры которого не изменяются со временем;
б) такое состояние, параметры которого не изменяются со временем и в котором достигнута полная однородность во всех возможных отношениях и отсутствуют какие либо градиенты и потоки;
в) такое стационарное состояние системы, в котором достигнута полная однородность во
всех возможных отношениях и отсутствуют какие либо градиенты и потоки;
г) такое состояние, в которое неизбежно переходит любая система, предоставленная сама
себе.
8). Записать статистический интеграл.
а)  e

E
kT

dГ ;
б)
 L(q, P) f (q, P)dГ ;
L
в)
 f ( x)dx  1 ;

г)  F ( x) f ( x)dx .
34
9). Сформулировать первое начало термодинамики для системы с постоянным числом частиц.
а) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение внутренней энергии
системы и совершение системой механической работы;
б) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение внутренней энергии
системы и совершение над системой механической работы;
в) Внутреннюю энергию системы можно изменить путем сообщения системе количества
теплоты и совершением над системой механической работы;
г) Невозможно построить такую периодически действующую машину, которая совершала
бы работу, не заимствуя энергию извне.
10). Сформулировать первое начало термодинамики для изохорического процесса.
а) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение внутренней энергии
системы и совершение системой механической работы;
б) Изменение внутренней энергии системы равно количеству теплоты, подведенной к системе;
в) Изменение внутренней энергии системы происходит за счет работы, совершаемой над
системой;
г) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на совершение системой механической работы.
11). Сформулировать второе начало термодинамики.
а) Теплота может передаваться сама собой от тела более нагретого к телу менее нагретому
без изменения в самих телах и окружающей среде;
б) Невозможен самопроизвольный переход тепла от тела менее нагретого к телу более
нагретому без изменения в самих телах или окружающей среде;
в) Невозможна такая периодически действующая машина, которая совершала бы работу
за счет охлаждения системы, и никаких изменений при этом в самой машине и окружающей среде не происходило бы;
г) Возможна такая периодически действующая машина, которая совершала бы работу за
счет охлаждения системы, и никаких изменений при этом в самой машине и окружающей
среде не происходило бы.
12). Записать вторую теорему Карно.
T  T2
T  T2 Q1  Q2
T  T2 Q1  Q2
а)   1
;
б) 1
;
в) 1
;
г) S  0 .


T1
T1
Q1
T1
Q1
13). Физический смысл свободной энергии следующий:
а) удельная энергия, приносимая в систему частицами одного сорта;
б) часть внутренней энергии системы, которая может быть превращена в работу;
в) мера обесцененности энергии;
г) убыль потенциала численно равна работе, не связанной с изменением объема.
14). Физический смысл химического потенциала состоит в следующем:
а) это удельная энергия, приносимая в систему частицами одного сорта;
б) это часть внутренней энергии системы, которая может быть превращена в работу;
в) это мера обесцененности энергии;
г) это работа, не связанная с изменением объема.
15). Функция распределения Максвелла по скоростям имеет следующий физический
смысл:
а) это относительное число частиц, скорости которых заключены в единичном интервале;
б) это вероятность того, что скорость молекулы заключена в единичном интервале от  до
  1;
в) это вероятность того, что скорость молекулы заключена в интервале от  до   d ;
г) это вероятность того, что скорость молекулы равна наивероятнейшей скорости.
Вариант № 3
1). Мера возможности наступления или не наступления какого-либо события называется:
а) термодинамической вероятностью; б) математической вероятностью;
в) функцией распределения;
г) плотностью вероятности.
2). Среднее значение случайной физической величины, изменяющейся дискретно,
находится по формуле:
x n  x n      xk nk
а) x  1 1 2 2
;
б) x   xd (x) ;
n1  n2      nk
N
г) x   xi i .
в) F ( x)   F ( x) f ( x)dx ;
i 1
35
3). Одновременное задание 3N обобщенных координат и 3N обобщенных импульсов
для системы, состоящей из N частиц, определяет:
а) макросостояние системы;
в) равновесное состояние системы;
г) какой - либо процесс, проходящий в системе;
б) микросостояние системы.
4). Статистическим ансамблем Гиббса называется:
а) большое число копий данной макросистемы в различных микросостояниях;
б) большое число микросостояний, которыми реализуется макросостояние;
в) большое число макросистем;
г) большое число микросистем.
5). Каноническое распределение Гиббса для классической системы с постоянным
числом частиц имеет следующий вид:
а) W ( Ei ) 
e
Ei
kT

e
( Ei )
E
 i
kT
б) dW 
;
e
( Ei )
i
в) W ( , n) 
( , n)e
n 
kT
( , n)e


n
e

n 
kT
;
г) E 
E
kT
dГ
E

kT
;
dГ
 E  ( E )e

E
 ( E )e

E
kT
E
kT
.
E
6). Что такое фазовое пространство?
а) Пространство трёх измерений; б) Пространство шести измерений;
в) Пространство 6N измерений; г) Пространство (6N)n измерений.
7). Стационарным состоянием термодинамической системы называется:
а) такое состояние, параметры которого не изменяются со временем;
б) такое состояние, параметры которого не изменяются со временем и в котором достигнута полная однородность во всех возможных отношениях;
в) такое состояние системы, в котором достигнута полная однородность во всех возможных отношениях;
г) такое состояние, в котором система может находиться сколь угодно долго.
8). Уравнения Гамильтона имеют вид:
n
dH
dH
dt
а) q i 
;
б) Wi  lim i ;
в) Pi  
;
г) dW (q, P)  lim
.
dPi
dq i
N  N
N  T
9). Любой способ передачи энергии, связанный с изменением внешних параметров системы, называется:
а) внутренней энергией;
б) теплотой;
в) работой;
г) энтропией.
10). Записать первое начало термодинамики для изотермического процесса.
а) Q  dU  PdV ;
б) dU  Q ;
в) Q  A ;
г) dU  A .
36
11). Записать первое начало термодинамики для изоэнтропийного процесса.
а) Q  dU  PdV ;
б) dU  Q ;
в) Q  A ;
г) dU  A .
12). Сформулировать первую теорему Карно.
а) Из всех тепловых машин, работающих при температурах нагревателя Т 1 и холодильника Т2 наибольшим коэффициентом полезного действия обладают обратимые машины;
б) Коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей по идеальному циклу
Карно при температурах нагревателя Т1 и холодильника Т2 не зависит от рода рабочего
тела, а определяется лишь температурой Т1 и Т2;
в) Коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей по идеальному циклу
Карно равен отношению работы, совершенной системой к количеству теплоты, сообщенной системе;
г) Работа, совершаемая в обратимом процессе больше работы, совершаемой в необратимом процессе.
13). Записать основное термодинамическое равенство - неравенство.
а) TdS  dU  A  dN ; б) TdS  dU  A ; в) TdS  dU  A ; г) TdS  dU  A  dN .
14). Физический смысл энтропии состоит в следующем:
а) это удельная энергия, приносимая в систему частицами одного сорта;
б) это часть внутренней энергии системы, которая может быть превращена в работу;
в) это мера обесцененности энергии;
г) убыль энтропии численно равна работе не связанной с изменением объема.
15). Сформулировать принцип максимальности работы.
а) работа, совершаемая в необратимом процессе больше работы, совершаемой в обратимом процессе;
б) работа, совершаемая в обратимом процессе больше работы, совершаемой в необратимом процессе;
в) максимальная работа совершается в изохорном процессе;
г) максимальная работа совершается в обратимом процессе.
Вариант № 4
1). Макроскопической называется система:
а) состоящая из бесконечно большого числа частиц;
б) состоящая из бесконечно большого числа частиц, размеры которых малы по сравнению с размерами самой системы;
в) состоящая из более чем трех частиц, размеры которых малы по сравнению с размерами самой системы;
г) состоящая из большого числа частиц, размеры которых малы по сравнению с размерами самой системы.
2). Для двух взаимоисключающих событий А и В вероятность сложного события С
равна:
а)  (C )   ( A)   ( B);
б)  (C )   ( A)   ( B);
в)  (C )   ( A)   ( B);
г)  (C )   2 ( A)   2 ( B).
3). Условие нормировки в случае дискретного спектра значений случайной величины запишется как:

N
d
а)  f ( x )dx  1 ;
б)   i  1 ;
в) x   xf ( x)dx ;
г) f ( x) 
.
dx
i 1

4). Элемент объема фазового пространства в общем случае находится по формуле:
а) dГ  (dq1  dq 2  dq3  ...  dq3 N )  (dP1  dP2  dP3  ...  dP3 N ) ;
37
б) dГ  (dq1  dq 2  dq3  ...  dq3 N )  (dP1  dP2  dP3  ...  dP3 N ) ;
в) dГ  (dq1  dq 2  dq3  ...  dq3 N )  (dP1  dP2  dP3  ...  dP3 N ) ;
г) dГ  (dq1  dq 2  dq3  ...  dq3 N ) /( dP1  dP2  dP3  ...  dP3 N ) .
5). Сформулируйте постулат о микроканоническом распределении.
а) Все микросостояния равновесной замкнутой системы равновероятны;
б) Все микросостояния системы равновероятны;
в) Все микросостояния замкнутой системы равновероятны;
г) Число микросостояний, которыми реализуется данное макросостояние равно единице.
6). Каноническое распределение Гиббса для квантовой системы с постоянным числом частиц имеет следующий физический смысл:
а) вероятность того, что изображающая точка попадает в элемент объема фазового пространства dГ;
б) вероятность того, что система имеет число частиц n и энергию  .
в) вероятность того, что обобщенные координаты и обобщенные импульсы заключены в
единичных интервалах q, q  1 , P, P  1 , а энергия системы Е = Е(q,P).
г) вероятность того, что система находится в состоянии и энергией E i .
7). Какой процесс называется квазистатическим?
а) Процесс, происходящий очень медленно;
б) Процесс, удовлетворяющий условию t пр.   рел. ;
в) Процесс, происходящий очень быстро;
г) Процесс, удовлетворяющий условию t пр.   рел. .
8). Среднеквадратичное отклонение находится по формуле:
а)  L 
L
;
L
в) L   LiWi ;
i
б)  L 
L  L 
2
;
г) L   L(q, P) f (q, P)dГ .
L
9). Какие параметры называются экстенсивными?
а) параметры, которые не зависят непосредственно от количества вещества в системе;
б) параметры, которые пропорциональны массе тела или количеству частиц;
в) параметры, зависящие от свойств системы;
г) параметры, определяемые действием тел, не входящих в систему.
10). Сформулировать первое начало термодинамики для изотермического процесса.
а) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение внутренней энергии
системы и совершение системой механической работы;
б) Изменение внутренней энергии системы равно количеству теплоты, подведенной к системе;
в) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение внутренней энергии
системы;
г) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на совершение системой механической работы;
11). Сформулировать первое начало термодинамики для изоэнтропийного процесса.
а) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение внутренней энергии
системы и совершение системой механической работы;
б) Изменение внутренней энергии системы равно количеству теплоты, подведенной к системе;
в) Изменение внутренней энергии системы происходит за счет работы, совершаемой над
системой;
г) Количество теплоты, подведенное к системе, идет на совершение системой механической работы;
12). Какой процесс называется обратимым?
а) Процесс называется обратимым, если при его обращении система проходит через те же
промежуточные состояния, что и в прямом процессе, но в обратной последовательности;
б) Обратимым является такой процесс, при обращении которого в окружающей среде не
происходит никаких изменений;
в) Обратимым является процесс передачи тепла от более нагретого тела к менее нагретому
телу;
г) Обратимым является процесс, для которого выполняется условие t процесса   релаксации .
13). Записать закон неубывания энтропии.
Q
а) S  0 ;
б) S  0 ;
в) 
г) dS  0 .
 0;
 T
14). Физический смысл термодинамического потенциала Гиббса состоит в следующем:
а) это удельная энергия, приносимая в систему частицами одного сорта;
б) это часть внутренней энергии системы, которая может быть превращена в работу;
в) это мера обесцененности энергии;
г) убыль потенциала численно равна работе не связанной с изменением объема.
15). Каноническое распределение Гиббса для квантовой системы с переменным числом частиц имеет следующий вид:
38
а) W ( Ei ) 
e
Ei
kT

e
( Ei )
E
 i
kT
e
б) dW 
;
e
( Ei )
i
в) W ( , n) 
( , n)e
n 
kT
( , n)e


n

n 
kT
;
г) E 
E
kT
dГ
E

kT
;
dГ
 E  ( E )e

E
 ( E )e
E

E
kT
E
kT
.
Перечень тем рефератов
Статистическая физика и термодинамика
39
1. Две гипотезы о природе теплоты, их истоки и развитие.
2. Дальнейшее развитие корпускулярной гипотезы о природе теплоты. Борьба между
корпускулярной гипотезой и теорией теплорода.
3. Экспериментальные и теоретические исследования тепловых явлений в первой половине XIX века.
4. Исследование Сади Карно. Зарождение термодинамики.
5. Открытие принципа эквивалентности теплоты и работы – первое начало термодинамики.
6. Открытие второго начала термодинамики.
7. Развитие феноменологической термодинамики во второй половине XIX века.
8. Дальнейшее развитие и обобщение принципов термодинамики в XX веке.
9. Развитие молекулярно-кинетической теории в XIX веке.
10. Механицизм и второе начало термодинамики.
11. Статистическое обоснование второго начала термодинамики.
12. Открытие и исследование броуновского движения. Дальнейшее развитие статистической теории Больцмана.
13. Становление и развитие статистической физики.
14. Методы вычисления флуктуаций.
15. Флуктуации основных термодинамических величин.
16. Кинетическое уравнение Больцмана.
17. Следствия из уравнения Больцмана.
18. Явления переноса. Диффузия.
19. Явления переноса. Теплопроводность.
20. Явления переноса. Термодиффузия.
21. Основные положения термодинамики неравновесных процессов.
22. Столкновения.
23. Неидеальные газы.
24. Растворы.
25. Химические реакции.
26. Свойства вещества при очень больших плотностях.
27. Фазовые переходы второго рода и критические явления.
28. Уравнения газовой динамики.
29. Поверхностное натяжение кристаллов и растворов.
30. Абсорбция и смачивание.
Физика ядра и элементарных частиц
31. Исторический очерк развития ядерной физики.
32. Связь ядерной физики с другими науками и техникой.
33. Взаимодействие заряженных частиц и излучения с веществом.
34. Источники частиц высоких энергий.
35. Детекторы частиц.
36. Ядерная космофизика.
37. Дозиметрия.
Индивидуальные задания
вариант
Номер задачи
1
1
27
53
79
105
131
157
183
209
235
261
2
2
28
54
80
106
132
158
184
210
236
262
3
3
29
55
81
107
133
159
185
211
237
263
4
4
30
56
82
108
134
160
186
212
238
264
5
5
31
57
83
109
135
161
187
213
239
265
6
6
32
58
84
110
136
162
188
214
240
266
7
7
33
59
85
111
137
163
189
215
241
267
8
8
34
60
86
112
138
164
190
216
242
268
9
9
35
61
87
113
139
165
191
217
243
269
10
10
36
62
88
114
140
166
192
218
244
270
11
11
37
63
89
115
141
167
193
219
245
271
12
12
38
64
90
116
142
168
194
220
246
272
13
13
39
65
91
117
143
169
195
221
247
273
14
14
40
66
92
118
144
170
196
222
248
274
15
15
41
67
93
119
145
171
197
223
249
275
16
16
42
68
94
120
146
172
198
224
250
276
17
17
43
69
95
121
147
173
199
225
251
277
18
18
44
70
96
122
148
174
200
226
252
1
19
19
45
71
97
123
149
175
201
227
253
2
20
20
46
72
98
124
150
176
202
228
254
3
40
21
21
47
73
99
125
151
177
203
229
255
4
22
22
48
74
100
126
152
178
204
220
256
5
23
23
49
75
101
127
153
179
205
231
257
6
24
24
50
76
102
128
154
180
206
232
258
7
25
25
51
77
103
129
155
181
207
233
259
8
26
26
52
78
104
130
156
182
208
234
260
9
1. Состав ядра. Дефект массы и энергия связи ядра.
Размер ядер. Ядерные силы
1. Напишите символические обозначения ядер изотопов водорода и назовите их.
2. Укажите сколько нуклонов, протонов, нейтронов содержат следующие ядра:
54
Fe ;
а) 26
б) 104
в) 238
47 Ag ;
92U .
3. Укажите сколько существует изобар с массовым числом А = 3. Напишите
символические обозначения ядер.
4. Укажите сколько нуклонов, протонов, нейтронов содержат следующие ядра:
23
а) 23 He ;
б) 105 B ;
в) 11
Na .
5. Какие изотопы содержат два нейтрона? Дать символическую запись ядер.
6. Найти число протонов и нейтронов, входящих в состав ядер трех изотопов магния:
24
25
26
12 Mg , 12 Mg , 12 Mg .
27
235
Al , 207
7. Найти число протонов и нейтронов, входящих в состав ядер: 13
82 Pb , 92U .
8. Укажите зеркальные ядра следующих ядер: 24 He , 47 Be , 158O .
9. Сколько протонов и нейтронов содержится в ядрах изотопов углерода 11C ,
14
C?
10. Какие ядра являются изобарами по отношению к ядрам 37 Li , 115B ?
11. Какие ядра являются изотопами по отношению к ядрам 146C ,
21
10
12
C,
13
C,
Ne ?
12. Какие ядра являются изобарами по отношению к ядрам 136C , 158O ?
64
Cu , 216
13. Определить диаметры следующих ядер: 29
84 Po .
14. Определить концентрацию нуклонов в ядре.
27
Al .
15. Определить диаметры следующих ядер: 38 Li , 13
16. Во сколько раз радиус ядра урана
U больше радиуса ядра атома водорода 11 H ?
238
92
17. Определить диаметры следующих ядер:
125
50
18. Найти процентное содержание изотопа
13
6
Sn ,
27
13
Al .
С в природном углероде, состоящем из изо-
41
топов 126 С и 136 С. Атомные массы природного углерода и массы атомов обоих изотопов взять из таблиц.
19. Хлор представляет собой смесь двух изотопов с относительными атомными массами
Ar1 = 34,969 и Ar 2 = =36,966. Вычислить относительную атомную массу Аr хлора, если
массовые доли 1 и 2 первого и второго изотопов соответственно равны 0,754 и 0,
246.
20. Бор представляет собой смесь двух изотопов с относительными атомными массами
Ar1 = 10,013 и Ar 2 = 11,009. Определить массовые доли 1 и 2 первого и второго
изотопов в естественном боре. Относительная атомная масса Аr бора равна 10,811.
21. Показать, что средняя плотность <  > ядерного вещества одинакова для всех ядер.
Оценить (по порядку величины) ее значение.
22. Найти плотность ядерного вещества. Считать, что в ядре с массовым числом А все
нуклоны плотно упакованы в пределах его радиуса.
23. Оценить, какую часть от объема атома кобальта составляет объем его ядра. Плотность
ρ кобальта равна 4,5 ∙103 кг/м3.
24. Два ядра 105 В сблизились до расстояния, равного диаметру ядра. Считая, что масса и
заряд равномерно распределены по объему ядра, определить силу F1 гравитационного
притяжения, силу F2 кулоновского отталкивания и отношение этих сил F1 .
F2
24
26
25. Определить диаметр следующих ядер: 12
Mg , 12
Mg .
26. В чем сущность капельной модели ядра?
27. Какие явления объясняет капельная модель ядра?
28. В чем сущность оболочечной модели ядра?
29. Какие явления объясняет оболочечная модель ядра?
30. Могут ли электроны находиться в ядре? Ответ обоснуйте.
31. Какие ядра называются магическими? Какие ядра называются дважды магическими?
32. К какому типу взаимодействий относятся ядерные силы?
33. В чем проявляется короткодействующий характер ядерных сил?
34. Что такое зарядовая независимость ядерных сил?
35. В чем проявляется нецентральный характер ядерных сил?
36. Что означает свойство насыщения ядерных сил?
37. Что называется виртуальными частицами, и какую роль они играют в объяснении
ядерных сил?
38. Вычислить дефект массы m и энергию связи Eсв ядра 115B . Определить удельную
энергию связи ядра 37 Li .
39. Используя известные значения масс нейтральных атомов 11H , 12 H ,
C и электрона,
12
6
определить массы m p протона, md дейтрона, mя ядра C .
12
6
40. Масса m α - частицы равна 4,00150 а.е.м. Определить массу ma нейтрального атома
гелия.
41. Зная массу ma нейтрального атома изотопа лития 37 Li определить массы m1 , m2 и m3
ионов лития: однозарядного 37 Li  , двухзарядного 37 Li  и трехзарядного 37 Li  .
42. Определить дефект массы m и энергию связи Есв ядра атома тяжелого водорода.
43. Энергия связи дейтрона (ядра тяжелого водорода) 2,2 МэВ. Определить массу ядра и
массу нейтрального атома в атомных единицах массы.
44. Вычислить дефект массы ядра 1736Cl .

45. Вычислить дефект массы ядра


31
15
P.
42
46. Вычислить дефект массы ядра
37
18
Ar .
47. Вычислить дефект массы ядра
65
30
48. Вычислить дефект массы ядра
136
54
Xe .
49. Вычислить дефект массы ядра
127
53
I.
Zn .
50. Определить удельную энергию связи ядра 126C .
51. Определить энергию связи ядра бора 115B .
52. Найти энергию связи ядра дейтерия 21 Н.
53. Вычислить энергию связи ядер 13 H и 23 He . Какое из этих ядер более устойчивое?
238
54. Найти энергию связи ядер 235
92U и 92U . Какое из этих ядер более устойчивое?
55. Атомное ядро, поглотившее  - фотон (  = 0,47 пм), пришло в возбужденное состояние и распалось на отдельные нуклоны, разлетевшиеся в разные стороны. Суммарная
кинетическая энергия Т нуклонов равна 0,4 МэВ. Определить энергию связи ядра.
56. Вычислить энергию связи, приходящуюся на один нуклон в ядре бериллия 49 Be .
57. Сравнить энергию связи, приходящуюся в среднем на один нуклон в ядрах дейтерия
131
2
1 H и ксенона 54 Xe .
58. Сравнить удельные энергии связи ядер железа
56
26
Fe и урана
238
92
U.
59. Определить разность энергий связи ядра 33S и зеркального ему ядра.
60. Определить разность энергий связи ядра 23 Na и зеркального ему ядра.
23
61. Определить энергию Е, которую нужно затратить для отрыва нейтрона от ядра 11
Na .
16
62. Найти энергию связи, приходящуюся на один нуклон в ядре атома кислорода 8 О.
63. Чему равна энергия отрыва нейтрона от ядер 42 Не и
17
8
О?
64. Определить удельную энергию связи ядра 126 С.
65. Определить энергию связи Есв, которая освободится при соединении одного протона и
двух нейтронов в атомное ядро.
66. Какую наименьшую энергию Е нужно затратить, чтобы оторвать один нейтрон от ядра
азота 147 N .
67. Найти минимальную энергию Е, необходимую для удаления одного протона из ядра
азота 147 N .
68. Определить, какую наименьшую энергию Е нужно затратить, чтобы оторвать один
протон от ядра фтора 199 F .
69. Какую наименьшую энергию связи нужно затратить, чтобы разделить ядро 24 He на две
одинаковые части ?
70. Определить, какую наименьшую энергию связи нужно затратить, чтобы разделить ядро 126C на три одинаковые части ?
2. Радиоактивные превращения
43
27
71. В ядре изотопа кремния 14
Si один из протонов превратился в нейтрон (β+ - распад).
Какое ядро получилось в результате такого превращения?
72. Ядро плутония 238
94 Pu испытало шесть последовательных α - распадов. Написать цепочку ядерных превращений с указанием химических символов, массовых и зарядовых чисел промежуточных ядер и конечного ядра.
73. В ядре изотопа углерода 146C один из нейтронов превратился в протон (β- -распад). Какое ядро получилось в результате такого превращения?
82
Br выбросило отрицательно заряженную β - частицу. В какое ядро
74. Ядро изотопа 35
превратилось ядро брома?
75. Запишите схему α - распада радия 226
88 Ra .
209
76. Вследствие радиоактивного распада 238
92U превращается в 82 Pb . Сколько α - и β - превращений он при этом испытывает?
77. Сколько α - и β - частиц выбрасывается при превращении ядра урана 233
92U в ядро вис-
мута 209
83 Bi ?
78. Определить порядковый номер и массовое число изотопа, который получится в результате α - превращения ядра 238
94 Pu ?
79. Элемент тория
Th в результате радиоактивного распада превращается в изотоп
232
90
свинца
208
82
Pb . Сколько α - и β - частиц выбрасывает при этом?
80. Радиоактивный элемент нептуния 241
93 Np , являющийся родоначальником искусственно полученного радиоактивного семейства нептуния, в результате распада превращается в стабильный изотоп висмута 209
83 Bi . Найти число α - и β - распадов.
27
27
Al . Ка81. Радиоактивный элемент кремния 14
Si распадается, превращаясь в алюминий 13
кая частица при этом выбрасывается ?
82. В какой элемент превращается уран 238
92U после трех α - и двух β – превращений?
62
Zn захватило электрон из К- оболочки и спустя некоторое время испу83. Ядро цинка 30
стило позитрон. Какое ядро получилось в результате таких превращений?
84. Вещество радиоактивного элемента, подвергнувшись ряду превращений, потеряло
одну α - и две β- частицы и превратилось в ядро урана 235
92U . Найти исходный радиоактивный элемент.
85. В какой элемент превращается радий 226
88 Ra после пяти α - и четырех β – распадов?
44
60
86. Изотоп кобальта 27
Co при   распаде превращается в стабильный элемент. Запишите
эту ядерную реакцию.
65
Zn захватило электрон из К - оболочки атома (К - захват). Указать, в яд87. Ядро цинка 30
ро какого элемента превратилось ядро цинка ?
88. Ядро бериллия 47 Be захватило электрон из К - оболочки атома. Какое ядро образовалось в результате К - захвата ?
37
Ar захватило электрон из К- оболочки атома. Какое ядро образовалось в ре89. Ядро 18
зультате К - захвата ?
90. Ядро 2451Cr захватило электрон из К - оболочки атома. Какое ядро образовалось в результате К - захвата ?
91. В атоме йода 128
53 I произошел β - распад ядра и затем К - захват. Какой элемент образовался в результате превращений ?
37
Ar захватило электрон из К - оболочки атома. Какое ядро образовалось в ре92. Ядро 18
зультате К - захвата ?
93. В атоме 1736Cl произошел β- - распад ядра и затем К - захват. Какой элемент образовался
в результате превращений ?
94. В атоме 2758Co произошел К- захват, а затем β+ - распад ядра. Какой элемент образовался в результате превращений ?
65
Zn произошел К - захват, а затем β+ - распад ядра. Какой элемент образовал95. В атоме 30
ся в результате превращений ?
63
Zn захватило электрон из К - оболочки атома. Какое ядро образовалось в ре96. Ядро 30
зультате К - захвата ?
97. Ядро 105 B захватило электрон из К - оболочки атома. Какое ядро образовалось в результате К - захвата ?
98. Ядро радия 226
88 Ra выбросило α - частицу. Найти массовое число А и зарядовое число Z
вновь образовавшегося ядра. По таблице Д. И. Менделеева определить, какому элементу это ядро соответствует.
3. Основной закон радиоактивного распада ядер
99. Какова вероятность того, что данный атом в изотопе радиоактивного йода 131I
распадается в течение ближайшей секунды?
100. Среднее время жизни атомов некоторого радиоактивного вещества  = 1,00 с. Определить вероятность Р того, что ядро распадется за промежуток времени t, равный
а)1,00 с; 6)10,0 с; в) 0,100 с.
226
101. Определить постоянные радиоактивного распада λ изотопов радия 219
88 Ra и 88 Ra .
45
102. Постоянная радиоактивного распада λ рубидия 89 Rb равна 0,00077 с-1. Определить
его период полураспада Т1/2.
103. Какая часть начального количества атомов распадается за один год в радиоактивном
изотопе тория 228Th ?
104. Какая часть начального количества атомов радиоактивного актиния 225 Ac останется
через 5 суток ? Через 15 суток ?
105. За один год начальное количество радиоактивного изотопа уменьшилось в три раза.
Во сколько раз оно уменьшится за два года ?
106. За какое время t распадается 1/4 начального количества ядер радиоактивного изотопа, если период его полураспада Т1/2 = 24 ч ?
107. За время t = 8 суток распалось k = 3/4 начального количества ядер радиоактивного
изотопа. Определить период полураспада T1/2 .
108. Период полураспада T1/2 радиоактивного нуклида равен 1ч. Определить среднюю
продолжительность жизни (τ) этого нуклида ?
109. Период полураспада натрия 24
11 Na равен T1/2 = 15,l ч. Найти среднюю продолжительность жизни атома натрия.
110. Какая часть начального количества радиоактивного нуклида распадается за время t,
равное средней продолжительности жизни (τ) этого нуклида ?
111. Что больше среднее время жизни τ радиоактивного ядра или период полураспада
T1/2? Во сколько раз ?
112. Какая часть атомов радиоактивного вещества остается не распавшейся по истечении
времени t, равного трем средним временам жизни τ атома ?
113. Какая часть атомов радиоактивного вещества распадается за время t, равное трем периодам полураспада T1/2?
114. Имеется пучок нейтронов с кинетической энергией 0,025 эВ. Какая доля нейтронов
распадается на длине пучка 2 м ?
1
115. Показать, что среднее время жизни ядер   , где λ - их постоянная радиоактивного

распада.
116. Найти вероятность распада радиоактивного ядра за промежуток времени t, если его
постоянная радиоактивного распада λ.
117. Вычислить постоянную радиоактивного распада, среднее время жизни и период полураспада радиоактивного изотопа, активность которого уменьшается в 1,07 раза за
100 дней ?
118. Образец содержит 1000 радиоактивных атомов с периодом полураспада T. Сколько
атомов останется через промежуток времени, равный Т/2?
119. Определить постоянную радиоактивного распада радия 226
88 Ra . Какая доля от первоначального числа атомов распадается за 3100 лет ?
32
P распадается 10
120. Подсчитать, за какой промежуток времени из 109 атомов фосфора 15
атомов. Период полураспада
32
15
P T1/2 = 14,3 дня.
121. Сколько атомов эманация радия (радона) распадается за 1 сутки из 106 атомов?
122. Определить период полураспада, если из 105 атомов радиоактивного вещества за 10
с распадается 5 атомов.
123. За время t = 1сут активность изотопа уменьшилась от
А1 = 118 ГБк до А2 = 7,4 ГБк. Определить период полураспада Т1/2 этого нуклида.
124. За какое время произойдет распад полония 210
84 Po массой 2 мг, если в начальный момент его масса 0,2 г?
192
125. Сколько ядер распадается за 1 с в препарате радиоактивного изотопа иридия 77 Ir и
сколько останется атомов этого препарата через 30 суток, если первоначальная его
масса равна 5 г ?
126. Так как свинец, содержащийся в урановой руде, является конечным продуктом распада уранового ряда, то из отношения массы урана к массе свинца в ней можно определить возраст руды. Определить возраст урановой руды, если известно, что на 1 кг
урана
238
92
U в этой руде приходится 320 г свинца
206
82
Рb.
127. Определить, какая доля радиоактивного изотопа 225
89 Ac распадается в течение времени
t = 6 сут.
128. Сколько α - частиц выбрасывает торий 232
90Th массой 1 г за 1 с ?
129. Сколько ядер распадается за 1 с в куске урана
U массой 1кг?
238
92
46
130. Через какое время в препарате полония 210
84 Po распадается 75% имеющихся атомов,
если непрерывно удалять радиоактивные продукты распада ?
131. Радиоизотоп 27Mg образуется с постоянной скоростью
q = 5·1010 ядер/с. Определить количество ядер 27Mg, которое накопится в препарате
через промежуток времени: а) значительно превосходящий его период полураспада;
б) равный периоду полураспада.
132. При помощи химического анализа минералов, содержащих уран, найдено, что на
3,5·10 -7 г 226Ra в состоянии равновесия приходится 1 г 238U. Найти постоянную радиоактивного распада 238U, если период полураспада радия 1620 лет.
133. Определить возраст породы, если ее образец содержит 2 мг гелия на 500 мг тория.
134. Определить количество 206РЬ, накопившегося в 1000 кг уранового минерала, содержащего 60% 238U. Возраст минерала принять равным 2,5·10 9 лет.
135. При радиоактивном распаде ядер изотопа А1 образуется радиоизотоп А2. Их постоянные распада равны λ1 и λ2. Полагая, что в начальный момент препарат содержал только ядра изотопа А1 в количестве N1(0), определить количество ядер изотопа А2 через
промежуток времени t .
136. При радиоактивном распаде ядер изотопа А1 образуется радиоизотоп А2. Их постоянные распада равны λ1 и λ2. Полагая, что в начальный момент препарат содержал
только ядра изотопа А1 в количестве N1(0), определить промежуток времени, через
который количество ядер изотопа А2 достигнет максимума.
137. При β - распаде изотопа 112 Pd возникает β - активный изотоп 112 Ag . Их периоды полураспада равны соответственно 21 и 3,2 ч. Найти отношение максимальной активности второго изотопа к первоначальной активности препарата, если в начальный момент препарат содержал только первый радиоизотоп.
138. Определить массу свинца, который образуется из 1,0 кг 238U за период, равный
возрасту Земли (2,5·109 лет).
139. Препарат содержит 226 Ra в количестве 10 мкг и продукты его распада, с которыми он
находится в состоянии переходного равновесия. Определить α - активность 222 Rn в
данном препарате.
140. Препарат содержит 226 Ra в количестве 10 мкг и продукты его распада, с которыми
он находится в состоянии переходного равновесия. Определить β – активность 210 Pb
данного препарата.
141. Радиоизотоп
27
Mg образуется с постоянной скоростью
q = 5,0 ·1010 ядер/секунду. Определить количество ядер 27Mg , которое накопится в
препарате через промежуток времени, значительно превосходящий его период полураспада.
142. Радиоизотоп 27Mg образуется с постоянной скоростью
q = 5,0 ·1010 ядер/сек. Определить количество ядер 27Mg , которое накопится в препарате через промежуток времени, равный периоду полураспада.
143. Радиоизотоп 124Sb образуется с постоянной скоростью
q = 109 ядер/сек. С периодом полураспада Т1/2 = 60 суток он превращается в стабиль124
Te . Найти через сколько времени после начала образования активный изотоп
ность радиоизотопа 124Sb станет равной 10 мКюри.
144. Радиоизотоп 124Sb образуется с постоянной скоростью
q = 109 ядер/сек. С периодом полураспада Т1/2 = 60 суток он превращается в стабильный изотоп 124Te . Найти какая масса изотопа 124Te накопится в препарате за четыре
месяца после начала его образования.
145. Радиоизотоп 99Mo с периодом полураспада 67 ч в результате β - распада превращается в стабильный изотоп 99Tc . При этом 75 % β - превращений идет через изомерное
состояние 99Tc m , период полураспада которого 6,04 ч. Определить число стабильных
ядер 99Tc в препарате через 20 ч после начала накопления, считая, что 99Mo образуется с постоянной скоростью 109 ядер/сек.
146. 226 Ra , являясь продуктом распада 238U , содержится в последнем в количестве одного атома на каждые 2,8·106 атомов урана. Найти период полураспада 238U , если известно, что он значительно больше периода полураспада 226 Ra , который равен 1620
годам.
147. Установить, возможны ли процессы: а)    распад ядер 51V (- 0,05602); б)   
распад ядер 39 Са (- 0,02929); в) К - захват в атомах 63Zn (- 0,06679).
В скобках указан избыток массы атома M(Z, А) - А, а.е.м.
47
4. Активность
148. Определить число N атомов, распадающихся в радиоактивном изотопе за время t = 10
с, если активность А = 0,1 МБк. Считать активность постоянной в течение указанного
времени.
149. Определить активность 1 г радия 226
88 Ra.
150. Активность какого количества радона равна активности 0,1 г радия?
151. Активность А препарата уменьшилась от A1 = 118 ГБк до
А2 = 7,4 ГБк за время t = 1 сут. Определить период полураспада Т1/2 этого нуклида.
152. Активность А препарата уменьшилась в k = 250 раз. Скольким периодам полураспада
Т1/2 равен протекший промежуток времени t ?
186
153. На сколько процентов снизится активность А изотопа иридия 77 Ir за время t , равное 30 суткам ?
154. Определить промежуток времени τ, в течение которого активность А изотопа стронция 90 Sr уменьшится в k1 = 10 раз ? В k2 = 100 раз ?
155. Определить активность А фосфора 32P массой m = 1мг.
156. Вычислить удельную активность кобальта 60Co .
157. Найти отношение массовой активности стронция 90 Sr к массовой активности радия
226
Ra .
158. Найти массу урана 238U , имеющего такую же активность А, как стронций 90 Sr массой m2 = 1 мг.
159. Определить массу m2 радона 222 Rn , находящегося в радиоактивном равновесии с радием 226 Ra массой m1 = 1 г.
160. Определить число радиоактивных ядер в свежеприготовленном препарате 82 Br , если
известно, что через сутки его активность стала равной 0,2 Кюри.
161. Сколько миллиграмм β - активного стронция 89Sr следует добавить к 1 мг неактивного стронция, чтобы удельная активность препарата стала равной 1370 Кюри/г ?
162. Вычислить удельную активность a кобальта 60Co.
163. Найти период полураспада Т1/2 радиоактивного изотопа, если его активность за время
t = 10 сут уменьшилась на 24% по сравнению с первоначальной.
164. Активность А некоторого изотопа за время t = 10 сут уменьшилась на 20%. Определить период полураспада Т1/2 этого изотопа.
165. Определить массу m изотопа 131
53 I, имеющего активность А = 37 ГБк.
166. Найти среднюю продолжительность жизни τ атома радиоактивного изотопа кобальта
60
27 Со.
167. Счётчик α – частиц, установленный вблизи радиоактивного изотопа, при первом измерении регистрировал N1 = 1400 частиц в минуту, а через время t = 4 ч – только N2
= 400. Определить период полураспада Т1/2 изотопа.
167. Во сколько раз уменьшится активность изотопа 32
15 Р через время t = 20 сут?
168. На сколько процентов уменьшится активность изотопа иридия
сут?
192
77
Ir за время t = 15
5. Энергия радиоактивного распада
169. Определить энергию Q α - распада полония
210
84
Po .
170. Покоившееся ядро полония Po выбросило α - частицу с кинетической энергией Т =
5,3 МэВ. Определить кинетическую энергию Т ядра отдачи и полную энергию Q, выделившуюся при α - распаде.
171. Покоившееся ядро радона 220
86 Rn выбросило   частицу со скоростью  = 16 Мм/с. В
какое ядро превратилось ядро радона? Какую скорость 1 получило оно в результате
отдачи?
172. Покоившееся ядро 213Ро испустило   частицу с кинетической энергией Т  =
8,34 МэВ. При этом дочернее ядро оказалось непосредственно в основном состоянии.
Найти полную энергию, освобождаемую в этом процессе. Какую долю этой энергии
составляет кинетическая энергия дочернего ядра? Какова скорость отдачи дочернего
ядра?
173. Распад ядер 212 Ро происходит из основного состояния и сопровождается испусканием двух групп   частиц: основной с энергией 5,3 МэВ и слабой по интенсивности с
энергией 4,5 МэВ. Найти энергию   распада этих ядер и энергию   квантов, испускаемых дочерними ядрами.
210
84
48
174. Оценить период полураспада четно - четного радиоактивного ядра, испускающего
  частицы с энергией 1 МэВ, если ядро 232
90 Th имеет период полураспада Т1/2 =
1,4·1010 лет и испускает   частицы с энергией 4 МэВ, а для препарата 212Ро Т  = 8,8
МэВ и период полураспада Т1/2 = 3·10-7 с.
175. Ядро 32Р испытывает    распад, в результате которого дочернее ядро оказывается
непосредственно в основном состоянии. Определить максимальную кинетическую
энергию β - частиц и соответствующую кинетическую энергию ядра отдачи.
176. Вычислить максимальное значение импульса электронов, испускаемых ядрами 10Ве,
если известно, что дочерние ядра оказываются непосредственно в основном состоянии.
177. Ядро 11С испытывает позитронный распад, в результате которого дочернее ядро оказывается непосредственно в основном состоянии. Вычислить: а) максимальную кинетическую энергию позитронов и соответствующую кинетическую энергию дочернего
ядра; б) значения энергий позитрона и нейтрино в случае, когда дочернее ядро не испытывает отдачи.
178. Ядро углерода 12C выбросило отрицательно заряженную β - частицу и антинейтрино.
Определить полную энергию Q β - распада ядра.
179. Неподвижное ядро кремния 1431Si выбросило отрицательно заряженную β - частицу с
кинетической энергией Т = 0,5 МэВ. Пренебрегая кинетической энергией Т ядра отдачи, определить кинетическую энергию Т1 антинейтрино.
180. Определить энергию Q распада ядра 106C , выбросившего позитрон и нейтрино.
181. Ядро атома азота 137 N выбросило позитрон с кинетической энергией Тe = 1 МэВ. Пренебрегая кинетической энергией ядра отдачи, определить кинетическую энергию T
нейтрино, выброшенного вместе с позитроном.
182. Радиоактивный препарат, имеющий активность 3,7·10-9 распад · с-1 , помещен в калориметр теплоемкостью 4,19 Дж/К. Найти повышение температуры в калориметре за 1
ч, если известно, что данное радиоактивное вещество испускает α - частицы с энергией 5,3 МэВ ?
6. Ядерные реакции
49
183. Ядерная реакция типа (n, р) обладает вредным биологическим действием, так как при
бомбардировке ядер азота 147 N, находящегося в организме в большом количестве, выбрасывается протон с большой энергией, вызывающий сильную ионизацию, а появляющееся новое ядро элемента с достаточной энергией вызывает изменения в молекулах организма. Написать указанный выше тип реакции в развернутом виде.
184. Ядро азота 147 N захватило α - частицу и испустило протон. Определить массовое число А и зарядовое число Z вновь образовавшегося ядра. По таблице Д. И. Менделеева
определить, какому элементу это ядро соответствует.
185. Два ядра гелия 24 He слились в одно ядро, и при этом был выброшен протон. Укажите, ядро какого элемента образовалось в результате такого превращения.
186. В ядро кислорода 168O ударяется α - частица и застревает в нем, выбивая нейтрон


( o1n ). Написать реакцию.
187. Найти энергию ядерной реакции: 49 Be 12H 105B  01n .
188. Найти энергию реакции 7 Lin, 4 He , если известно, что средние энергии связи на
один нуклон в ядрах 7 Li и 4 He равны соответственно 5,6 и 7,06 МэВ.
189. Вычислить с помощью таблиц массу 17 N , если известно, что энергия реакции
17
On, p 17 N Q = - 7,89 МэВ.
190. При облучении дейтериевой мишени γ - квантами с энергией  = 2,62 МэВ испускаются фотопротоны, у которых Hp = 63,7 кэ·см. Пренебрегая различием масс нейтрона и протона, найти энергию связи дейтрона.
191. Найти энергию нейтронов, возникающих при фоторасщеплении бериллия по реакции
9
Be n,  10 Be (Q = - 2,б5 МэВ) γ - квантами с энергией  = 1,78 МэВ.
192. Определить порядковый номер и массовое число частицы, обозначенной буквой Х в
символической записи ядерной реакции: 136C  24He 168O  X .
193. Определить порядковый номер и массовое число частицы, обозначенной буквой Х в
27
26
Al  X , p 12
Mg .
символической записи ядерной реакции: 13
194. Определить энергию ядерной реакции: 49 Be d , n 105 B .
195. Определить энергию ядерной реакции: 36 Li d , 24 He .
196. Определить энергию ядерной реакции: 37 Li  , n 105 B .
197. Определить энергию ядерной реакции: 37 Li p, n 47 Be .
198. Определить энергию ядерной реакции:
44
20
Ca p,  1941 K .
199. Найти энергию ядерной реакции: 23 Hen,  24 He .
200. Найти энергию ядерной реакции: 2 H d ,  24 He .
201. Найти энергию ядерной реакции: 2 H  p,  23 He .
202. Найти энергию ядерной реакции: 19 F  p,  16 O .
203. Найти энергию ядерной реакции: 14 N n, p 14 C .
204. Определить энергию Q ядерной реакции 9Ве(n,  )10Ве, если известно, что энергия
связи ядра 9Be равна 58,16 МэВ, а ядра 10Ве - 64,98 МэВ.
205. Найти энергию, поглощенную при ядерной реакции 147 N  24He 11H  178O .
206. Какую массу воды можно нагреть от 0°С до кипения, если использовать все тепло,
7
выделяющееся при реакции 3 Li(p, 2  ) при полном разложении 1 г лития?
6
3 Li
дейтронами образуются две   частицы. При этом
выделяется энергия, равная 22,3 МэВ. Зная массы дейтрона и   частицы, найти массу
207. При бомбардировке изотопа
50
6
изотопа лития 3 Li.
208. Реакция
образования
радиоактивного
изотопа
2
углерода
11
6
С
имеет
B(d, n) 116C , где d - дейтрон (ядро дейтерия 1 Н). Период полураспада изотопа
равен 20,4 мин. Какая энергия выделяется при этой реакции?
209. Найти порог ядерной реакции 73 Li(p, n) ZA X .
10
5
вид
11
6
С
210. Искусственный изотоп азота 137 N получается бомбардировкой ядер углерода 126 С дейтронами. 1) Написать уравнение ядерной реакции. 2) Найти количество теплоты, поглощенное при этой реакции. 3) Найти порог этой реакции. 4) Найти суммарную кинетическую энергию продуктов этой реакции при пороговом значении кинетической
энергии дейтронов. Ядра углерода считать неподвижными.
30
30
P14
Si  e    .
211. Вычислить энергетический эффект в реакции ядерного распада 15
212. Определить энергетический эффект реакций 14 N (n, p)14C и 10 B(n,  ) 7 Li , пользуясь
таблицей свойств изотопов.
213. Определить суммарную кинетическую энергию Т ядер, образовавшихся в результате реакции 13C d , 11B , если кинетическая энергия Т1 дейтрона равна 1,5 МэВ. Ядро
- мишень считать неподвижным.
214. При ядерной реакции 9 Be  , n12C освобождается энергия Q = 5,7 МэВ. Пренебрегая
кинетическими энергиями ядер бериллия и гелия, и принимая их суммарный импульс
равным нулю, определить кинетическую энергию Т1 и Т2 продуктов реакции.
215. Пренебрегая кинетическими энергиями ядер дейтерия и принимая их суммарный импульс равным нулю, определить кинетическую энергию Т1 и Т2 и импульсы Р1 и Р2
продуктов реакции: 12 H 12H 23He  01n .
216. При реакции 6 Lid , p 7 Li освобождается энергия Q = 5,028 МэВ. Определить массу
лития ( 6 Li ). Массы остальных атомов взять из таблицы.
217. При соударении γ - фотона с дейтроном последний может расщепиться на два нуклона. Написать уравнение ядерной реакции и определить минимальную энергию γ - фотона, способного вызвать такое расщепление.
218. При реакции 2 H d , p 3 H освобождается энергия Q = 4,033 МэВ. Определить массу
атома 3 H . Массы остальных атомов взять из таблицы.
219. При ядерной реакции 3 Hed , p 4 He освобождается энергия Q = 18,34 МэВ. Определить относительную атомную массу изотопа гелия 3 He . Массы остальных атомов
взять из таблицы.
220. Ядро бора 105 B может захватить нейтрон, в результате чего происходит расщепление
ядра бора на ядра лития и гелия. Написать ядерную реакцию и определить энергию,
освобождающуюся при этой реакции.
221. Ядро бериллия 49 Be , захватывая дейтрон, превращается в ядро бора 105 B . Написать
уравнение реакции и определить выделяющуюся энергию.
222. Какой минимальной кинетической энергией должен обладать нейтрон, чтобы он был
в состоянии при столкновении с ядром кремния вызвать ядерную реакцию
28
1
28
1
14 Si  0 n13 Al 1 H .
223. При обстреле атомов бора
10
5
B ядрами тяжелого водорода 12 H происходит ядерная
51
реакция: 105 B 12H  126C  324 He . Определить энергию, выделяющуюся при данном
превращении.
224. Определить минимальную энергию γ - квантов, необходимую для расщепления ядер
бериллия и ядер углерода по реакциям: 49 Be  h 224He  01n , 126C  h 324 He .
225. При облучении в реакторе стабильный кобальт
60
27
Co :
Co n Co .
59
27
1
0
60
27
Co испытывает
60
27
Co превращается в радиоизотоп
59
27
β - распад, превращаясь в никель
60
28
Ni .
60
Ni .
Найти энергию γ - излучения образовавшегося ядра 28
226. Найти кинетическую энергию   частиц, необходимую для осуществления реакции
!4
N (  , p)17О. Кто впервые осуществил эту реакцию? Какой источник   частиц при
этом использован?
227. Вычислить минимальную энергию фотона, требующуюся для возбуждения реакции
фотораспада покоящегося ядра 31 Н, расщепляющегося: а) на протон и два нейтрона; б)
на дейтрон и нейтрон.
228. Протон с кинетической энергией 0,9 МэВ испытал лобовое упругое соударение с покоившимся дейтроном. Найти кинетическую энергию протона после соударения.
229. Тонкая мишень из тяжелого льда облучается дейтронами. При энергии дейтронов 1
МэВ выход реакции 2H(d, n)ЗHe равен 0,8·10-5, сечение 0,02 барн. Найти сечение
данной реакции при энергии дейтронов 2 МэВ, при которой выход составляет 4·10-5.
230. Выход реакции (  , n) при облучении медной пластинки толщиной L = 1 мм  квантами определенной энергии составляет 4,2·10-4. Найти сечение данной реакции.
231. Тонкая пластинка сечением 1 см2 и массой 1 г облучалась в течение 4 ч потоком
нейтронов 2·1010 нейтрон/с. Через один час после прекращения облучения активность
пластинки, обусловленная изотопом 31Si, возникающим в результате реакции (n, р),
оказалась равной 105 мкКю. Найти сечение данной реакции.
232. В камере находится газообразный азот при нормальных условиях. Найти сечение реакции (n,р), если через камеру проходит узкий пучок монохроматических тепловых
нейтронов мощностью 2·108 нейтрон/с, и при этом за время 0,01 с на 1 см длины пучка возникает 95 протонов.
233. Определить кинетическую энергию Т и скорость  теплового нейтрона при температуре t окружающей среду, равной 27 0 С.
234. Найти отношение скорости u1 нейтрона после столкновения его с ядром 12C к
начальной скорости 1 нейтрона. Найти такое же отношение кинетических энергий
нейтрона. Считать ядро углерода до столкновения покоящимся; столкновение - прямым, центральным, упругим.
235. Ядро урана 235
92U , захватив один нейтрон, разделилось на два осколка, причем освободилось два нейтрона. Одним из осколков оказалось ядро ксенона
порядковый номер и массовое число второго осколка.
140
54
Xe . Определить
7. Ядерная энергетика
52
236. При делении одного ядра урана 235U выделяется энергия Q = 200 МэВ. Какую долю
энергии покоя ядра урана - 235 составляет выделившаяся энергия?
237. Определить энергию Е, которая освобождается при делении всех ядер, содержащихся в уране - 235 массой m = 1 г.
238. Сколько ядер урана - 235 должно делиться за время t = 1 c, чтобы тепловая мощность
Р ядерного реактора была равной I Вт?
239. Определить массовый расход mr ядерного горючего 235U в ядерном реакторе атомной электростанции. Тепловая мощность Р электростанции равна 10 МВт. Принять
энергию Q, выделяющуюся при одном акте деления, равной 200 МэВ. КПД электростанции составляет 20 %.
240. Найти электрическую мощность Р атомной электростанции, расходующей 0,1 кг урана – 235 в сутки, если КПД станции равен 16 %.
241. При сгорании ядерного топлива в атомной электростанции за 1 с выделяется приблизительно 28,5 МДж энергии. Сколько ядерного горючего расходуется за сутки, если
принять, что один атом урана 235
92U при делении на осколки выделяет 200 МэВ энергии?
Дж
242. Теплотворная способность нефти равна 4,4·107 кг . Какое количество нефти эквивалентно 1 кг
235
92
U?
243. Сколько ядер U должно делиться в 1 с, чтобы тепловая мощность ядерного реактора была равна 1 Вт?
235
92
244. Реактор ВВЭР - 1000 первого блока Южно - Украинской АЭС, установленный в 1982
г., имеет электрическую мощность 100 МВт. Определить суточный расход 235
92 U при
коэффициенте полезного действия реактора 33%.
245. Какова электрическая мощность водо - водяного реактора, расходующего 1,45 кг
235
92 U в сутки, если коэффициент полезного действия его составляет 32%?
246. Атомная подводная лодка движется со средней скоростью 37 км/ч и за сутки сжигает
15 г 235
92 U. Определить мощность энергетической установки лодки. Какое количество
ядерного топлива требуется лодке для прохождения 500 км?
247. На сколько лет хватит запаса термоядерной энергии в отношении реакции (d, d), если
использовать 1% дейтерия, содержащегося в воде океанов, объем которых порядка
1018 м3, при уровне потребления 10 Q в год. (1Q  1018 кДж).
Замечание: современный уровень потребления энергии человечеством около 0,1 Q в год.
Уровень 10 Q в год - величина, при которой климат на Земле существенно не изменится: эта величина составляет 1% солнечного излучения, поглощаемого и излучаемого Землей в год.
248. Оценить высоту потенциального барьера в случае сближения двух дейтронов и необходимую для реакции температуру дейтериевой плазмы в реакторе.
53
249. Предполагают, что в некоторых звездах энергия освобождается в ядерной реакции
слияния трех   частиц в ядро 126 С. Вычислить энергетический эффект этой реакции.
250. Серьезную угрозу человечеству несет американская программа создания нейтронного оружия. Определить энергию, выделяющуюся при взрыве нейтронной бомбы, если
при этом “сгорает” плазма, содержащая около 5 г дейтерия и 7 г трития. Какую мощность должна иметь ТЭС, вырабатывающая такое количество энергии за 1 ч?
251. Какая масса урана 235
92 U расходуется в сутки на атомной электростанции мощностью
5000 кВт? Коэффициент полезного действия принять равным 17%. Считать, что при
каждом акте распада выделяется энергия 200 МэВ.
252. При взрыве водородной бомбы протекает термоядерная реакция образования гелия и
трития. 1) Написать ядерную реакцию. 2) Найти энергию, выделяющуюся при этой
реакции. 3) Какую энергию можно получить при образовании 1 г гелия?
253. Мощность уранового реактора 1 МВт. Сколько урана 235
92U реактор потребляет за I ч,
если при делении каждого ядра урана выделяется энергия 200 МэВ?
254.Найти электрическую мощность атомной электростанции, расходующей уран
235
U массой 0,1 кг в сутки, если КПД станции 20 %.
8. Элементарные частицы
255. В 1976 году Нобелевская премия по физике присуждена за открытие новой элементарной частицы - джей-пси мезона. Оценить массу джей-пси мезона, распадающегося
на электрон и позитрон, если известно, что их энергии одинаковы Е1 = Е2 = 3,1 ГэВ, а
угол разлета между ними 60°.
256. Свободный нейтрон радиоактивен. Выбрасывая электрон и антинейтрино, он превращается в протон. Определить суммарную кинетическую энергию Т всех частиц,
возникающих в процессе превращения нейтрона. Принять, что кинетическая энергия
нейтрона равна нулю и что масса покоя антинейтрино пренебрежимо мала.
257. Электрон и позитрон, имевшие одинаковые кинетические энергии, равные 0,24 МэВ,
при соударении превратились в два одинаковых фотона. Определить энергию Е фотона.
258. Электрон и позитрон, имевшие одинаковые кинетические энергии, равные 0,24 МэВ,
при соударении превратились в два одинаковых фотона. Определить длину волны фотона  .
259. Нейтральный   мезон (  0 ) распадаясь, превращается в два одинаковых   фотона. Определить энергию Е фотона. Кинетической энергией и импульсом мезона пренебречь.
260. Для получения медленных нейтронов их пропускают сквозь вещества, содержащие
водород (например, парафин). Найти, какую наибольшую часть своей кинетической
энергии нейтрон массой m0 может передать: 1) протону (масса m0), 2) ядру атома
свинца (масса 207 m0). Наибольшая часть передаваемой энергии соответствует упругому центральному удару.
261. Для получения медленных нейтронов их пропускают сквозь вещества, содержащие
водород (например, парафин). Найти, какую наибольшую часть своей кинетической
энергии нейтрон массой m0 может передать протону (масса m0). Наибольшая часть
передаваемой энергии соответствует упругому центральному удару.
262. Для получения медленных нейтронов их пропускают сквозь вещества, содержащие
водород (например, парафин). Найти, какую наибольшую часть своей кинетической
энергии нейтрон массой m0 может передать ядру атома свинца (масса 207 m0).
Наибольшая часть передаваемой энергии соответствует упругому центральному удару.
263. При образовании электрона и позитрона из фотона энергия фотона была равна
2,62 МэВ. Чему была равна в момент
возникновения полная кинетическая
энергия позитрона и электрона?
264. Вычислить кинетические энергии протонов, импульсы которых равны 0,1; 1,0 ГэВ/с,
где с – скорость света.
265. Найти средний путь, проходимый пионами с кинетической энергией, которая в 1,2
раза превышает их энергию покоя. Среднее время жизни очень медленных пионов
равно 25,5 нс.
266. Выяснить с помощью законов сохранения лептонного и барионного зарядов,
возможен ли данный процесс: n  p  e   ~e .
267. Возможен ли данный процесс ~  p  n    с точки зрения законов сохранения

54
лептонного и барионного зарядов?
268. Возможен ли данный процесс    e  ~e    с точки зрения законов сохранения
лептонного и барионного зарядов?
269. Возможен ли данный процесс K          0 с точки зрения законов сохранения лептонного и барионного зарядов?
270. Возможен ли данный процесс    n  K   K 0 ?
271. Выполняется ли закон сохранения странности в процессе    p  0  K 0 ?
272. Зыполняется ли закон сохранения странности в процессе    p  K   K  ?
~
~
p  p  0  K 0  n ?
273. Выполняется ли закон сохранения странности в процессе ~
~
p  n  0    ?
274. Выполняется ли закон сохранения странности в процессе ~
275. Выполняется ли закон сохранения странности в процессе   p  0  n ?
276. Выполняется ли закон сохранения странности в процессе    n     K   K  ?
277. Выполняются ли законы сохранения в процессе K   p      ?
Вопросы к экзамену по дисциплине «Основы теоретической физики» для
студентов 5 курса специальности «информатика – физика».
(9 семестр)
1.
2.
3.
4.
55
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Статистический и термодинамический методы в физике. Макросистема.
Микро- и макросостояние системы.
Статистический ансамбль Гиббса. Постулат Гиббса.
Функция распределения. Изображение состояния в фазовом пространстве. Макроскопические величины как средние по состояниям.
Каноническое распределение Гиббса.
Большое каноническое распределение Гиббса.
Распределение молекул по проекциям скоростей и импульсов.
Распределение молекул по модулю скорости (распределение Максвелла).
Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
Интеграл состояний и средняя энергия системы.
Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.
Параметры термодинамического состояния.
Равновесное состояние в термодинамике. Равновесные процессы.
Внутренняя энергия, теплота и работа в термодинамике.
Первое начало термодинамики и применение его к изопроцессам.
Второе начало термодинамики. Теоремы Карно.
Приведенное количество теплоты. Интеграл Клаузиуса. Энтропия.
Третье начало термодинамики.
Термодинамические функции. Внутренняя энергия. Свободная энергия.
Термодинамические функции. Энтальпия. Термодинамический потенциал Гиббса.
Термодинамика систем с переменным числом частиц. Химический потенциал.
Единицы измерения физических величин в ядерной физике.
Фундаментальные взаимодействия.
Метод рассеяния. Установки со встречными пучками.
Составные элементы атомного ядра. Изотопический спин.
Размер ядер. Ядерные спины.
Энергия связи ядер.
Ядерные силы. Свойства ядерных сил.
Мезонная теория ядерных сил.
Ядерные модели. Капельная модель ядра.
Ядерные модели. Оболочечная модель ядра.
Ядерные реакции. Модель составного ядра.
Ядерные реакции. Прямые ядерные реакции.
Радиоактивность. Основной закон радиоактивного распада.
α – распад. Его закономерности.
β – распад. Его закономерности. Лептонный заряд. Гипотеза двухкомпонентного
нейтрино.
γ – излучение ядер.
Нейтронная физика. Деление ядер под действием нейтронов.
Цепная ядерная реакция.
Атомная энергетика.
Термоядерный синтез. УТС.
Элементарные частицы. Их свойства и классификация. Кварковая модель адронов.
Фундаментальные частицы.
56
6. Список литературы
Классическая механика, электродинамика, квантовая механика
1. Мултановский В.В. Курс теоретической физики. Классическая механика. М.: просвещение, 1989.
2. Жирнов Н.И. Классическая механика. М.: просвещение, 1980.
3. Мултановский В.В., Василевский А.С. Курс теоретической физики. Классическая электродинамика. М.: просвещение, 1990.
4. Наумов А.И. Электродинамика. М.: Прометей МГПИ им. В.И. Ленина, 1989.
5. Мултановский В.В., Василевский А.С. Курс теоретической физики. Квантовая механика, М.: Просвещение, 1991.
6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. М.: Наука,
ГИФМЛ, 1989.
Статистическая физика и термодинамика
1. Василевский А.С., Мултановский В.В. Статистическая физика и термодинамика, М.,
Просвещение, 1985 г.
2. Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика. Статистическая физика и кинетика, М.,
Наука, 1977 г.
3. Ноздрев В.Ф., Сенкевич А.А. Курс статистической физики, М., Высшая школа, 1969 г.
4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика, М., Наука, 1976 г.
5. Васильев А.М. Введение в статистическую физику, М., Высшая школа, 1980 г.
6. Ансельм А.И. Основы статистической физики и термодинамики, М., Наука, 1973 г.
7. Рейф Ф., Статистическая физика, М., Наука, 1972 г.
8. Фен Дж., Машины, энергия, энтропия, М., Мир, 1986 г.
9. Гельфер Я.М., История и методология термодинамики и статистической физики, М.,
Высшая школа, 1969 г.
10. Корнилов В.С., Корнилов А.В. Статистическая физика и термодинамика,
Пособие
для студентов педагогических институтов, Уссурийск, УГПИ, 2003 г.
Физика ядра и элементарных частиц
57
Основная литература
1. Ю.М. Широков, Н.П. Юдин. Ядерная физика. Наука. М., 1972.
2. А.И. Наумов. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Просвещение. М., 1984.
3. П.Е. Колпаков. Основы ядерной физики. Просвещение, М. 1969.
4. Ю.В. Новожилов. Элементарные частицы. Наука. М., 1974.
5. К.Н Мухин. Экспериментальная ядерная физика. Атомиздат., М. 1974.
6. И.В. Ракобольская. Ядерная физика. МГУ, М. 1971.
7. В.С. Корнилов, А.В. Корнилов. Физика ядра и элементарных частиц, Пособие для студентов педагогического института, Уссурийск, УГПИ, 2003.
8. В.С. Корнилов, А.В. Корнилов. Задачник – практикум по физике ядра и элементарных
частиц. Пособие для студентов физико – математического факультета, Уссурийск, УГПИ,
2003.
9. И.Е. Иродов. Сборник задач по атомной и ядерной физике, М., Энергоатомиздат, 1984.
10. С.В. Скачков, Л.В. Константинов и др. Сборник задач по ядерной физике, М., Гос. Издательство технико-теоретической литературы, 1958.
Дополнительная литература
11. Р. Натаф. Модели ядер и ядерная спектроскопия, Мир, М. 1968.
12. Г. Бете, Ф. Моррисон. Элементарная теория ядра. Иностранная литература, М. 1958.
13. В.Гольданский, Е. Лейкин. Превращения атомных ядер. АН СССР, М. 1958.
14. Б.С. Ратнер. Ускорители заряженных частиц. М. 1960.
15. Ю.В. Новожилов. Введение в теорию элементарных частиц.
16. под ред. Сергеева. Практикум по ядерной физике.
17. А.Б. Мигдал. Метод квазичастиц в теории ядра.
58
3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Методические рекомендации
1. Методические рекомендации для преподавателя:
а) при чтении курса ОТФ опираться на знания студентов, полученные ими при
изучении курса общей и экспериментальной физики;
б) осуществлять межпредметные связи (математика, информатика и т.д.);
в) развивать профессиональные умения и навыки, полученные студентами при
изучении курса общей и экспериментальной физики на практических и лабораторных занятиях;
г) использовать компьютерные информационные технологии при чтении лекций
и проведении практических занятий;
д) осуществлять обратную связь с аудиторией.
2. Методические указания для студентов:
а) посещать лекции преподавателя и делать в тетради необходимые записи;
б) прорабатывать материал каждой лекции, используя при этом указанную литературу;
в) при подготовке к практическим занятиям изучить теоретический материал по
данной теме и после этого приступить к решению задач;
г) посещать консультации преподавателей;
д) выполнять индивидуальные домашние задания и сдавать их в указанные преподавателем сроки;
е) при подготовке к занятиям и на занятиях использовать персональный компьютер.
Методические материалы к дисциплине
Статистическая физика и термодинамика
59
Корнилов В.С., Корнилов А.В.Статистическая физика и термодинамика. – Уссурийск: Изд – во УГПИ, 2007. – 220 с.
Гриф: «Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим центром
(ДВ РУМЦ) в качестве учебного пособия для студентов специальности 050203 «Физика»
вузов региона».
Гриф: «Допущено Учебно-методическим объединением по направлениям педагогического
образования Министерства образования и науки РФ в качестве учебного пособия для
студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 050200 Физикоматематическое образование».
ISBN 978-5-86733-130-6
В учебном пособии излагаются основы статистического и феноменологического методов изучения свойств макроскопических систем. Пособие содержит изложение теоретического материала, а так же снабжено задачами, решение которых позволит студентам
лучше освоить теоретический материал. Пособие рассчитано на студентов физических
специальностей педагогического вуза.
Между термодинамикой и статистической физикой существует глубокое различие в
подходе к изучаемому явлению. Статистическая физика исходит из определенного представления о структуре объекта, о свойствах и движении составляющих его частиц, из сведений о внутренней микроскопической природе явления. Напротив, термодинамика изучает свои объекты феноменологически, интересуясь только их макроскопическими харак-
теристиками. В пособии представлены два метода исследования свойств макроскопических систем.
Пособие написано в соответствии с программой курса статистической физики и термодинамики для физических специальностей педагогических вузов, содержит необходимые математические сведения; в нем рассмотрены отдельные положения статистической
физики, связанные с современными достижениями науки.
Авторы дают читателю представление об основных физических явлениях и важнейших физических законах. Основное внимание уделяется лаконичности изложения и физическому рассмотрению проблем. Особое место в пособии нашли применения законов статистической физики для описания свойств макроскопических систем.
При составлении настоящего пособия авторы так же ставили перед собой цель собрать в единое целое разбросанные в различных учебниках, учебных пособиях и монографиях задачи, классифицировать их и создать пособие, облегчающее работу студентов
по освоению предлагаемого лекционного материала. Поэтому практически каждый параграф завершается решением задач с методическими рекомендациями и задачами для самостоятельного решения.
Данное пособие должно способствовать получению студентами теоретических знаний и закреплению у студентов умений и навыков применения этих знаний при решении
задач.
Физика ядра и элементарных частиц
60
1. Корнилов В.С., Корнилов А.В. Задачник – практикум (физика ядра и элементарных частиц). – Уссурийск: Изд – во УГПИ, 2007. – 129 с.
Гриф: «Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим центром
(ДВ РУМЦ) в качестве учебного пособия для студентов специальностей 050202 «Информатика», 050203 «Физика» вузов региона».
Гриф: «Допущено Учебно-методическим объединением по направлениям педагогического
образования Министерства образования и науки РФ в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 050200 Физикоматематическое образование».
ISBN 978-5-86733-158-0
При составлении настоящего задачника - практикума авторы ставили перед собой
цель собрать в единое целое разбросанные в различных учебниках, учебных пособиях и
монографиях задачи, классифицировать их и создать пособие, облегчающее работу студентов по освоению лекционного материала. Данное пособие должно способствовать развитию навыков и приобретения культуры решения задач.
Учебное пособие по физике ядра и элементарных частиц составлено в соответствии с
действующей учебной программой. Оно включает разделы, в которых содержатся теоретическая часть, примеры решения задач с методическими рекомендациями и задачи, предлагаемые студентам для самостоятельного решения. Для того чтобы привить студентам
навыки в использовании справочной литературы, в некоторых задачах приведены не все
необходимые для их решения данные. При этом для нахождения необходимых величин
можно пользоваться кратким справочником, помещенным в виде приложений в конце задачника, где соответствующие величины приводятся лишь для тех элементов, которые
встречаются в задачах.
В приложении приводятся так же 26 вариантов индивидуального задания. Выполнение и сдача теории к задачам одного из вариантов в течение семестра является одним из
этапов в получении студентом зачета по данной дисциплине, что обеспечит более глубокую и систематическую подготовку к экзамену. Теоретическая часть, прилагаемая к каждому разделу или отдельному вопросу, несколько расширена, по сравнению с известными
учебными пособиями по данной дисциплине, что должно существенно облегчить студен-
там самостоятельное решение задач. При составлении учебного пособия часть задач заимствована из сборника задач по атомной и ядерной физике И. Е. Иродова и отдельные
задачи из других пособий, которые перечислены в списке литературы. Все задачи снабжены ответами.
Доступность предлагаемых задач проверена авторами в ходе учебного процесса со
студентами физико-математического факультета УГПИ.
2. Корнилов В.С., Корнилов А.В. Физика атомного ядра и элементарных частиц –211
с. (курс лекций). Электронная библиотека УГПИ.
Настоящее учебное пособие представляет собой курс лекций для студентов – физиков педагогических институтов по физике атомного ядра и элементарных частиц. Научный материал отобран с учетом требований, предъявляемых к будущей работе выпускников. Многие вопросы ядерной физики излагаются без использования сложного и громоздкого математического аппарата в простой и наглядной форме.
При изложении материала широко используются исторические сведения о развитии
ядерной физики.
Учебное пособие «Физика атомного ядра и элементарных частиц» составлено в соответствии с действующими учебными программами для педагогического института. Изложение проблем физики ядра начинается с исторической справки об этапах развития и
важнейших открытиях в данной области физической науки. Большое внимание в пособии
уделено изложению экспериментальных методов ядерной физики, которые традиционно
изучаются в курсе общей физики. Без включения этих вопросов изложение предмета теряет логическую стройность и целостность. Этим вопросам посвящена вторая глава. В главах 3, 4, 5, 6 рассматриваются важнейшие вопросы физики атомного ядра: свойства атомных ядер, ядерные модели и ядерные силы, радиоактивные превращения, ядерные реакции. Седьмая глава посвящена физике элементарных частиц. Предполагается, что читатель хорошо знаком со всеми предшествующими разделами общей и теоретической физики в объеме программ педагогических институтов. Часть излагаемого в пособии материала может быть использована студентами в процессе внеаудиторной работы: при написании курсовых работ, при подготовке докладов на тематических конференциях и т.д. Доступность предлагаемого материала проверена авторами в ходе учебного процесса обучения студентов физико - математического факультета УГПИ специальностей «физика –
информатика» и «информатика – физика».
Микроскопическая теория вещества
61
Корнилов В.С., Корнилов А.В. Физика твердого тела- 69 с. (курс лекций). Электронная библиотека УГПИ.
Настоящее пособие содержит элементарное изложение некоторых разделов физики
твердого тела. Оно написано в качестве учебного пособия для студентов старших курсов
физико-математического факультета педагогического института. Необходимым фундаментом пособия является курс современной ядерной физики.
Физика твердого тела сводится, в сущности, к установлению связи между свойствами
индивидуальных атомов и молекул и свойствами, обнаруженными при объединении атомов и молекул в гигантские ассоциации в виде регулярно-упорядоченных систем- кристаллов. Эти свойства можно объяснить, опираясь на простые физические модели твердых
тел. Однако набор вопросов, изложенных в пособии, не следует рассматривать как попытку отразить современные области научной активности по данной проблеме.
Список основной литературы
1. Мултановский, В.В. Классическая механика : учебное пособие для педагогических
и технических вузов / В.В. Мултановский .— 2-е изд., перераб. — М. : Дрофа, 2008
.— 384 c .
2. Корнилов, В.С. Статистическая физика и термодинамика : учебное пособие для вузов по спец. 050203 "Физика" / В.С. Корнилов, А.В. Корнилов .— Уссурийск : Издво УГПИ, 2007 .— 222 c .
3. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т. 3, Квантовая оптика. Атомная физика.
4. Физика атомного ядра и элементарных частиц : учебное пособие для вузов по техническим напр. и спец.: в 4-х т. / И.В. Савельев ; под общ. ред. В.И. Савельева. —
М. : КНОРУС, 2009 .— 368c
Список дополнительной литературы
1. Зисман, Г.А. Курс общей физики. Т. 1, Механика. Молекулярная физика. Колебания и волны : учебное пособие для вузов: в 3-х т. / Г.А. Зисман, О.М. Тодес .— Изд. 7е, стер. — СПб : Лань, 2007 .— 340 c .
2. Зисман, Г.А. Курс общей физики. Т. 2, Электричество и магнетизм : учебное пособие для вузов : в 3-х т. / Г.А. Зисман, О.М. Тодес .— Изд. 7-е, стер. — СПб : Лань,
2007 .— 352 c .
3. Зисман, Г.А. Курс общей физики. Т. 3, Оптика. Физика атомов и молекул. Физика
атомного ядра и микрочастиц : учебное пособие для вузов: в 3-х т. / Г.А.
Зисман,
О.М. Тодес .— Изд. 6-е, стер. — СПб : Лань, 2007 .— 499 c .
4. Татарников, В.М. Общая физика. Магнетизм, оптика, квантовая физика, физика
атомов : конспекты лекций, лаб. работы, задачи: [учебное пособие для пед. вузов] /
В.М. Татарников .— 2-е изд., перераб. — Уссурийск : Изд-во УГПИ, 2005 .— 262 c.
62
Электронные информационные образовательные ресурсы
1. Основы статистической физики и термодинамики / Ансельм А.И. – Лань, 2007. 448 с. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/692/
2. Основы теоретической физики. В 2-х тт. Том 1. Механика. Электродинамика / Савельев И.В. – Лань. – 2005. 928 с. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://e.lanbook.com/view/book/350/
3. Основы теоретической физики. В 2-х тт. Том 2. Квантовая механика / Савельев
И.В. – Лань. – 2005. 928 с. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://e.lanbook.com/view/book/621/
5. Список имеющихся демонстрационных,
раздаточных материалов, оборудования, компьютерных программ и т.д.
1.
Плакаты.
2.
Тестовые задания.
3.
Варианты контрольных работ.
4.
Компьютерная модель опыта Резерфорда.
5.
Виртуальные лабораторные работы по теоретической физике (компьютерное выполнение).
63