Здесь F – фокусное расстояние, d – расстояние от предмета до линзы,
f – расстояние от линзы до изображения.
Формула линзы позволяет, не рассматривая, хода лучей, вычислить расстояние до изображения, даваемого линзой, по заданному положению источника и известному фокусному расстоянию.
Принято считать фокусные расстояния собирающих линз положительными числами, а рассеивающих – отрицательными.
Расстояния от предмета до линзы и от действительного изображения считают положительными числами, а расстояние от линзы до мнимого изображения – отрицательным числом.
Линзу с фокусным расстоянием F › 0 называют собирающей, а с F ‹ 0 – рассеивающей.
Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется ее оптической силой D = 
.
Единица оптической силы линзы в СИ – диоптрий (дптр).
1 дптр – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 метр.
II. Задача на применение уравнения Менделеева-Клапейрона.
1. Укажите единицу измерения универсальной газовой постоянной в СИ:
А. К
Б. 
В. 
Г. 
2. Запишите уравнение Клапейрона-Менделеева для идеального газа.
3. На рисунке показаны две изохоры в координатах (р, Т) для одного и того же газа. Какая из них соответствует меньшему объему? Ответ обоснуйте.
4. Найдите Т кислорода при давлении р = 310 кПа, если его плотность
ρ = 2,34 
.
5. Когда из сосуда выпустили некоторое количество газа, давление в нем упало на n = 40 %, а абсолютная температура – на k = 10 %. Какую часть газа выпустили?
III. Экспериментальное задание: «Определение коэффициента трения дерева по дереву».
Оборудование: деревянный брусок (m = 100 г), деревянная линейка (трибометр), динамометр.
Порядок выполнения задания
1.С помощью динамометра определить вес Р деревянного бруска
2. Положить брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку и равномерно перемещать его по линейке с помощью пружины динамометра. Определить силу трения скольжения Fтр пружины
3. Определить коэффициент трения дерева по дереву по формуле, учитывая, что Fдавл = Р:
μ = 
= 
Билет 14
I. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции.
При изменении магнитного потока через контур в этом контуре начинает идти индуцированный (или наведенный) ток. Своим возникновением он обязан электрическому полю. Работу сил вихревого электрического поля при перемещении положительного единичного заряда вдоль замкнутого контура называют электродвижущей силой (ЭДС) индукции. Величина ЭДС этого поля зависит от скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, и определяется соотношением
│ε │= 
.
Изменение магнитного потока возможно посредством изменения:
· индукции магнитного поля;
· площади поверхности;
· положения контура в магнитном поле (угла ά).
Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем в 1831 г. Закон Фарадея:
ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:
Знак минус в формуле для ЭДС индукции объясняется правилом Ленца.
Правило Ленца:
возникающий в контуре ток имеет такое направление, что созданный им самим магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, направлен таким образом, что стремится компенсировать изменение потока внешнего магнитного поля.
Направление индукционного тока определяется правилом правой руки:
Если ладонь правой руки расположена так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а отставленный большой палец совпадал с направлением скорости проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление тока.
II. Задача по теме: «Волновые свойства света. Интерференция и дифракция света».
1. Период дифракционной решетки – это …
А. время, за которое совершается полное колебание
Б. сумма ширины щели и расстояния между щелями
В. ширина щели
Г. расстояние между щелями
2. Запишите условие образования интерференционных максимумов и минимумов.
3. Дифракционная решетка имеет N = 120 штрихов на 1 мм. Найдите длину световой монохроматической волны λ, падающей на решетку, если угол между двумя спектрами первого порядка составляет α = 8ْ
4. В опыте по интерференции расстояние между двумя мнимыми изображениями источника света составляет d = 0,5 мм, расстояние от источника до экрана D = 3 м. Найдите расстояние Δh между соседними интерференционными максимумами, если длина световой волны
λ = 0,6 мкм.
5. Есть две дифракционные решетки, содержащие 50 и 100 штрихов на
1 мм. Какая из них лучше и почему?
III. Экспериментальное задание: «Определение длины проволоки реостата (электрическим методом) ».
Оборудование: источник тока (лабораторный), реостат (6Ом), лабораторные амперметр и вольтметр, ключ, соединительные провода, 
линейка
Порядок выполнения задания.
1. К источнику тока последовательно подключить реостат (полностью введенный), амперметр, ключ. Параллельно реостату подключить вольтметр
2. Измерить силу тока I в проволоке реостата и напряжение U на ней
3. Определить сопротивление проволоки реостата по формуле: R = 
4. Измерить длину 
намотки, содержащей N = 20 витков
5. Вычислить диаметр проволоки по формуле: d = 
6. Найти площадь поперечного сечения проволоки по формуле: S = 
7. Определить длину проволоки реостата по формуле: = 
, где ρ –
удельное сопротивление нихромовой проволоки
Билет 15
I. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора.
В 1911 году Резерфорд предложил следующую ядерную модель – атом, в центре которого расположено ядро размером d ≤ 10-12 см. Вокруг ядра под действием электростатических сил движутся электроны. Атом нейтрален. Почти вся масса атома сосредоточена в ядре. Электроны движутся по орбитам вокруг ядра. Эту модель называют планетарной моделью атома.
За единицу заряда принят элементарный заряд, равный заряду электрона
e = 1,6 ∙ 10-19 Кл, за единицу массы – атомная единица массы (а. е.м.), равная
массы атома углерода. 1 а. е.м. = 1, 66 ∙10-27 кг, за единицу энергии –
электрон-вольт 1эВ = 1, 6 ∙ 10-19 Дж.
На основе планетарной модели атома невозможно объяснить факт существования атома, его устойчивость. Электроны движутся по орбитам с ускорениями и в соответствии с классическими законами электродинамики Максвелла они должны излучать электромагнитные волны с частотами, равными частотам их обращения вокруг ядра. Вследствие того, что излучение сопровождается потерей энергии, то электроны за время 10-8 с должны упасть на ядро, и атом прекратит свое существование, т. е. он неустойчив. Кроме того, спектр излучения атома должен быть непрерывным.
В действительности атомы устойчивы и могут существовать бесконечно долго в стационарных (невозбужденных) состояниях.
Для преодоления противоречий и недостатков модели атома Бор предложил квантовую модель атома и сформулировал следующие постулаты:
1. Атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия. Когда электрон находится в стационарном состоянии, атом не излучает.
2. Электрон в атоме может «скачком» переходить из одного стационарного состояния (k-го) в другое(n-е). При этом переходе испускается или поглощается квант электромагнитного поля с частотой, определяемой разностью энергий электрона в атоме в данных состояниях:
Ekn = h ∙ νkn = Ek – En
3. Возможен лишь дискретный ряд орбит, по которым электрон может двигаться в стационарном состоянии
m∙ υ∙ r = n ђ,
Где m – масса электрона, υ – скорость электрона, r – радиус орбиты,
= 
= 1,05∙ 10-34 Дж ∙ с, h – постоянная Планка.
II. Графическая задача на газовые законы.
1. Укажите график изохорного процесса
 | |
 |  |
 |
0 
0 
0 0
2. На рисунке изображены две изохоры одной и той же массы газа. Чем отличаются процессы, представленные этими изохорами?
3. На рисунке изображен график изменения состояния идеального газа. Назовите этот процесс и представьте в указанных координатах.
4.На рисунке показан график изменения состояния идеального газа. Представьте этот круговой процесс в указанных координатах и укажите соответствующие состояния.
5. Изобразите в координатах (p, V) и (V, T) замкнутый цикл, показанный на рисунке
III. Экспериментальное задание «Установление зависимости сопротивления проводника от его длины с помощью реостата».
Оборудование: источник тока (лабораторный), реостат (6Ом), амперметр (лабораторный), ключ, соединительные провода
Порядок выполнения работы
1. К источнику тока последовательно подключить реостат, амперметр, ключ
2.Определить силу тока I1 в цепи при полностью введенном реостате,
I2 – введенном на ¾ длины реостата, I3 – введенном на половину длины реостата, I4 – введенном на ¼ длины реостата.
3. Сравнить силы токов I1, I2, I3, I4 и сделайте вывод.
Билет 16
I. Тепловое движение молекул. Температура. Температура – мера средней кинетической энергии.
Определение температуры как физической величины основывается на понятии теплового равновесия.
Система находится в состоянии теплового равновесия, если переменные р, V, T, описывающие систему, одинаковы для всей системы и не меняются во времени.
Величина, которую мы называем температурой, характеризует состояние теплового равновесия системы тел:
Все тела, находящиеся друг с другом в тепловом равновесии, имеют одну и ту же температуру (Максвелловское определение температуры).
Температура является единственным термодинамическим параметром, принимающим одно и то же значение во всех частях равновесной системы.
Из опыта известно, что средняя кинетическая энергия газа не зависит от сорта газа и определяется только его температурой. Следовательно, с точки зрения молекулярно-кинетической теории температура – это величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул идеального газа
где k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура
k = 1, 38 ∙ 10-23 Дж / К
В настоящее время используют две температурные шкалы:
· термодинамическая шкала (шкала Кельвина);
· международная практическая температурная шкала (шкала Цельсия).
Обе шкалы можно градуировать и в градусах Цельсия, и в кельвинах. Соотношение между температурами по любой из этих шкал
T = t + 273,15
Где T – абсолютная температура в Кельвинах, t – температура в градусах Цельсия
Размер градуса Кельвина и Цельсия один и тот же.
В термодинамической температурной шкале, или абсолютной, в качестве одной из фиксированных точек взята температура
T0 = 0 К = - 273,15 ºС,
Названная абсолютным нулем.
Абсолютный нуль – такая температура, при которой в веществе полностью отсутствует тепловое движение молекул.
Единицу абсолютной температуры называют кельвином.
II. Задача на расчет энергии и импульса фотона.
1. Укажите единицу измерения энергии фотона в СИ:
А. Дж
Б. Дж ∙ с
В.
Г. В
2. Охарактеризуйте понятие фотона. Перечислите его свойства.
3. Найдите кинетическую энергию Ек электронов, вырванных с поверхности меди (Авых = 4,4 эВ), при облучении ее светом частотой
ν = 6 ∙1016 Гц.
4. С какой скоростью υ должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона длиной волны
λ = 520 нм?
5. Найдите число фотонов N, которое излучает за промежуток времени
Δt = 10 с нить электрической лампы мощностью
Р = 100Вт, если средняя длина волны излучения λ = 5 мкм, а КПД лампы η = 1 %.
III. Экспериментальное задание: «Исследование распределения напряжения на участках электрической цепи с последовательным соединением проводников».
Оборудование: источник постоянного тока (лабораторный), два резистора сопротивлением 2 Ом и 4 Ом, вольтметр лабораторный, ключ, соединительные провода.
Порядок выполнения задания
1. Собрать электрическую цепь, включив последовательно источник тока, два резистора, ключ
2. Вольтметром измерить напряжение U1 сначала на первом резисторе, затем U2 - на втором и U - на обоих резисторах
3. Проверить выполнение равенства: U = U1 + U2
Билет 17
I. Электронно-дырочный переход (р-n переход).Полупроводниковый диод и его применение для выпрямления тока.
Область контакта между полупроводниками р - и n - типа называют электронно-дырочным (р-n) переходом.При установлении контакта часть электронов вследствие диффузии из полупроводника n-типа переходит в полупроводник
р-типа, а часть дырок из р-типа – в n-тип и в результате полупроводник n-типа заряжается положительно, а р-типа отрицательно. Вследствие этого между двумя слоями объемного заряда возникает электрическое поле.
Это поле будет препятствовать диффузии электронов и она прекратится в тот момент, когда созданное поле возрастет настолько, что электроны не смогут перемещаться через поверхность контакта. Таким образом, в узкой области поверхности контакта образуется запирающий слой.
При перемещении полупроводника с р-n переходом в электрическую цепь так, что область с электронной проводимостью была соединена с положительным полюсом источника тока, ширина запирающего слоя увеличивается, так как электроны и дырки отодвигаются от запирающего слоя в разные стороны.
Ток в этом случае обусловлен наличием небольшой концентрации свободных электронов в р - полупроводнике и дырок – n - полупроводнике и называется обратным.
При перемещении полупроводника в электрическую цепь так, что положительный полюс соединен с областью р-проводимости, ширина запирающего слоя уменьшается, вследствие чего движение основных носителей облегчается и через р-n – переход будет течь ток, называемый прямым.
Таким образом, р-n переход обладает односторонней проводимостью, которая используется для выпрямления переменного тока в полупроводниковых диодах.
Схематическое изображение диода:
Вольтамперная характеристика полупроводникового диода имеет следующий вид:
Достоинства: малые размеры, длительный срок службы, высокая механическая прочность, высокий КПД.
Недостатки: не могут работать при температуре – 70 ºС, плохо работают при температурах выше 80 ºС.
II. Задача на расчет количества вещества, молекулярной массы с использованием основного уравнения молекулярно-кинетической теории.
1. Укажите единицу измерения количества вещества в СИ:
А.
Б.
В. моль
Г. кг
2. Что называется количеством вещества? Чему равна постоянная Авогадро, каков ее смысл?
3. Зная число Авогадро, найдите массу mмол молекулы и mат водорода.
4. Найдите давление p газа, если средняя квадратичная скорость молекул 500 м/с, а его плотность ρ = 1, 35 
.
5. В баллоне объемом V = 10 л находится газ при температуре t = 27 °С. Найдите изменение давления Δp вследствие утечки газа, если из баллона вышло N = 2 1022молекул, а температура сохранилась неизменной.
III. Экспериментальное задание: «Определение центра тяжести тела».
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, гвоздь, отвес (груз на нити), тело произвольной формы (пластинка).
Порядок выполнения задания
1.Закрепить гвоздь в лапке штатива
2. Подвесить пластинку и отвес на гвоздь
3. Вдоль нити отвеса провести вертикальную линию
4. Выбрать на пластинке другую точку подвеса, опять подвесить пластинку и отвес на гвоздь и провести линию вдоль нити отвеса (точки подвеса должны выбираться так, чтобы линии отвеса пересекались)
5. На пересечении линий отметить центр тяжести плоского тела произвольной формы
Билет 18
I. Электрический ток в жидкостях. Законы электролиза и его применение.
Электрический ток может выделять в некоторых проводниках их составные части. Явление выделения током химических составных частей проводника получило название электролиза. Проводники, в которых происходит электролиз, называются электролитами. Ряд жидкостей, водные растворы неорганических кислот, солей и оснований, являются электролитами. Носителями тока в них являются ионы. Ионы образуются в электролите в результате расщепления молекул на ионы противоположного знака. Распад молекул электролитов на ионы называется электролитической диссоциацией.
Электрическим током в жидкости называется направленное движение положительных ионов к катоду, а отрицательных ионов – к аноду.
Масса любого вещества, отложившегося на электроде, пропорциональна полному заряду, прошедшему через электролит.
М. Фарадей установил два основных закона электролиза.
Первый закон Фарадея:
Масса вещества m, выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна величине заряда q, прошедшего через электролит:
m = K∙ q = K∙ I ∙∆t
где k – электрохимический эквивалент, численно равный массе вещества, выделяющегося при электролизе зарядом в 1 Кл, прошедшем через электролит,
I – сила тока, протекающего через раствор за время ∆t
В СИ единицей электрохимического эквивалента является килограмм на кулон:
= 1 
.
Второй закон Фарадея:
Электрохимический эквивалент пропорционален химическому эквиваленту данного вещества
К = С 
Здесь М – молярная масса вещества, Z – валентность вещества, С – коэффициент пропорциональности, который имеет одно и то же значение для всех веществ.
Оба закона Фарадея можно выразить одной формулой:
m = ∙
,
где F = 
- постоянная Фарадея, численно равна заряду, который должен пройти через электролит, чтобы на электроде выделился 1 моль одновалентного вещества.
Величина F равна произведению заряда электрона на число Авогадро
F = e ∙NA = 96500
Закон Фарадея позволяет определить заряд одновалентного иона, т. е. заряд электрона.
Применение электролиза:
· в электрометаллургии – для получения чистых щелочных и щелочноземельных металлов (алюминий, магний, бериллий, натрий, кальций);
· для очистки металлов от примесей;
· в гальваностегии – для покрытия поверхностей металлов защитным слоем (никелирование, хромирование);
· в гальванопластике – для изготовления рельефных металлических копий предметов;
· для получения водорода;
· в химических источниках тока – аккумуляторах и гальванических элементах.
II. Задача на применение закона сохранения импульса.
1. В каких системах выполняется закон сохранения импульса?
А. в замкнутых
Б. в незамкнутых
В. в любых
Г. ни в каких
2. Сформулируйте и запишите закон сохранения импульса.
3. Определите скорость υ1отдачи винтовки массой m1 = 4 кг, если она выстреливает пулю массой m2 = 50 г со скоростью υ2 = 280 м/с.
4. Человек массой m1 = 60 кг переходит с носа на корму лодки. На какое расстояние s перемещается лодка длиной ℓ = 3 м, если ее масса m 120 кг?
5. Когда столкновение автомобилей более опасно для жизни пассажиров:
Если автомобили сцепляются друг с другом или отскакивают? Почему?
III. Экспериментальное задание: «Определение равнодействующей двух сил, направленных вдоль одной прямой».
Оборудование: демонстрационный динамометр, штатив с лапкой и муфтой, два груза равной массы
Порядок выполнения задания
1.Укрепить динамометр в лапке штатива
2. Один груз подвесить к динамометру, а второй – положить на предметный столик динамометра сверху
3. По показаниям динамометра определить равнодействующую двух сил: веса нижнего и верхнего грузов, приложенных к динамометру
Билет 19
I. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Типы самостоятельного разряда и их техническое применение.
Газы в нормальном состоянии являются диэлектриками, так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и поэтому не проводят электричества.
Проводниками могут быть только ионизированные газы, в которых содержатся электроны, положительные и отрицательные ионы.
Ионизацией называется процесс отделения электронов от атомов и молекул.
Ионизация возникает под действием высоких температур и различных излучений (рентгеновских, радиоактивных, ультрафиолетовых, космических лучей) вследствие столкновения быстрых частиц или атомов с атомами и молекулами газов. Образовавшиеся электроны и ионы делают газ проводником электричества.
Протекание тока через газ называется газовым разрядом.
Разряды, вызванные действием внешнего ионизатора, называются несамостоятельными газовыми разрядами.
Применение:
· в ионизационных камерах и газовых счетчиках быстрых заряженных частиц.
Напряжение, при котором несамостоятельный разряд переходит в самостоятельный, называют напряжением пробоя, а сам процесс – электрическим пробоем газа.
Газовый разряд, который продолжается после прекращения действия внешнего ионизатора, называется самостоятельным разрядом, т. к. ионы, необходимые для поддержания высокой электропроводности, создаются самим разрядом в результате внутренних процессов, происходящих в газе.
Возможны различные процессы ионизации:
· электронным ударом;
· термическая ионизация;
· фотоионизация;
Ионизация электронным ударом происходит при столкновении электрона с атомом только в том случае, когда электрон на длине свободного пробега ( λ ) приобретает кинетическую энергию, достаточную для совершения работы отрыва электрона от атома.
Термическая ионизация – процесс возникновения свободных электронов и положительных ионов в результате столкновений при высокой температуре.
Ионизация атомов и молекул под действием света называется фотоионизацией.
В зависимости от процессов образования ионов в разряде при различных давлениях газа и напряжениях, приложенных к электродам, различают несколько типов самостоятельных разрядов:
· тлеющий;
· искровой;
· коронный;
· дуговой.
Тлеющим называется разряд при низких давлениях. Для разряда характерна большая напряженность электрического поля и соответствующее ей большое падение потенциала вблизи катода.
Применение:
· в ионных и электронных рентгеновских трубках;
· как источник света в газоразрядных трубках;
· для катодного распыления металлов;
· для изготовления высококачественных металлических зеркал;
· в газовых лазерах.
Искровой разряд – соединяющий электроды и имеющий вид тонкого изогнутого светящегося канала (стримера) с множеством разветвлений. Возникает при давлениях порядка атмосферного.
Примеры:
· молния. Сила тока от 10 до 105 кА. Напряжение между электродами
(облако – Земля) достигает 108 – 109 В. Длительность порядка микросекунды. Длина светящегося канала до 10 км. Диаметр до 4 м.
· разряд конденсатора;
· искры при расчесывании волос
Коронный разряд наблюдается при давлении близком к атмосферному в сильно неоднородном электрическом поле. Газ светится, образуя «корону», окружающую электрод.
Примеры:
· в естественных условиях коронный разряд возникает под влиянием атмосферного электричества на верхушках деревьев, корабельных мачт (огни святого Эльма).
Применение:
· электрофильтры для очистки промышленных газов от примесей.
Коронные разряды являются источниками радиопомех и вредных токов утечки около высоковольтных линий передач (основной источник потерь).
Дуговой – разряд, характеризующийся большой силой тока (десятки и сотни ампер) и малой напряженностью поля (несколько десятков вольт) на разрядном промежутке между электродами. Разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии с поверхности катода.
Применение:
· электропечи для плавки металла;
· мощные источники света (прожекторы, проекционные киноаппараты);
· сварка и резка металлов.
II. Задача на определение координаты и скорости тела при равноускоренном движении.
1. Равноускоренное движение тела – это движение тела:
А. с равной по направлению скоростью
Б. с постоянной по величине скоростью
В. при котором его скорость за любые равные промежутки времени изменяется одинаково
Г. с равномерно изменяющимся ускорением
Д. с ускорением отличным от нуля
2. Уравнение движения тела имеет вид: x = - 600 +5t. Найдите координату тела через 5 минут движения.
3. Начальная скорость движения тела равна 30 м/с. Найдите скорость движения тела через 30 с движения, если тело движется с ускорением
a = -1 м/с2.
4. Тело переместилось из точки А с координатами x1 = 0 м, y1 = 2 м в точку В с координатами x2 = - 6 м, y2 = -6 м. Найдите модуль перемещения тела.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
