Рабочая программа

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

им.

«Утверждаю»

Декан факультета СЭФ______

___________________

(подпись) (фамилия, и. о.)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине ____________Общая физика______________________________

(наименование дисциплины)

специальность ____080502 Экономика и управление

на предприятии городского хозяйства__________________________

(номер и наименование направления)

Кафедра _______физики_______________________________________________

Распределение часов

Форма обучения	очная	очно-заочная	заочная
Лекции	68
Практические занятия	-
Лабораторные занятия	34
Индивидуальные занятия	8
Самостоятельная работа в т. ч. курсовая работа	98
Всего часов	200
Форма контроля (зач., экз.)	1сем.-зач., 2 сем.-экз.

Программу составила _____ ____

(подпись) (фамилия, и. о.)

Рабочая программа рассмотрена на_ научно-методическом семинаре кафедры

"____" ______________ 2005 г.

Заведующий кафедрой_________________________

(подпись) (фамилия, и. о.)

Согласовано

Зав. кафедрой экономики ______

1. Предисловие.

Настоящая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, утвержденным Заместителем Министра образования РФ 17.03.2000 г. и Учебным планом подготовки специалиста по специальности 080502 – Экономика и управление на предприятии городского хозяйства.

1.1. Цель преподавания дисциплины.

Формирование знаний общих физических законов, умений и приложений накопленных знаний к решению конкретных физических задач, развитие навы­ков инженерно-физического эксперимента.

1.2. Задачи дисциплины.

Формирование логически обоснованного массива теоретических знаний с учетом фактора единства теории и практики, а также фактора взаимосвязи с другими учебными дисциплинами.

1.3. Рекомендации по изучению дисциплины.

Предлагаемая рабочая программа по курсу общей физики призвана отразить высокий статус физической науки как лидера современного естествознания и как теоретической основы новейших промышленных технологий. Научно-техническая революция, которую переживает человечество, прежде всего, обусловлена достижениями физики нашего времени. Поэтому, сохраняя общую ретроспективу курса, необходимо дать представление о достижениях физики последнего времени.

Изложение материала ведется без громоздких математических выкладок, должное внимание обращается на физическую суть явлений и описывающих их понятий и законов, а также на преемственность современной и классической фи­зики.

Распределение учебной нагрузки по семестрам

Семестр	Всего часов в семестре	аудиторных часов	внеаудиторных часов	форма контроля
всего	лекции	практ.	л/р	всего	РГР	к/р
I	100	51	34	-	17	49	1	2	Зачет
II	100	51	34	-	17	49	1	2	Экзамен
Всего	200	102	68	-	34	98	2	4

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.

1 семестр (34 часа)

2.1. Научный метод познания. Фундаментальные закономерности современного естествознания как фундамент новых наукоемких технологий. Роль физики в социальном и экономическом развитии общества. Основные направления развития научно-технического прогресса в отрасли.

2.2. Предмет механики. Пространство и время. Классическая механика. Модели в механике. Кинематика материальной точки: законы движения, перемещение, путь, траектория, скорость, ускорение и его составляющие. Примеры решения задач.

2.3. Динамика материальной точки. Инерциальные и неинерциальные системы. Законы Ньютона. Силы в природе: сила тяготения, сила тяжести, вес тела, сила упругости, сила трения. Примеры решения задач.

2.4. Закон сохранения импульса. Центр масс. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. Теорема об изменении кинетической энергии. Потенциальная энергия. Консер­вативные системы. Закон сохранения энергии. Примеры решения задач.

2.5. Механика твердого тела. Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела. Момент инерции. Кинетическая энергия вращения. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Момент импульса и закон его сохранения. Примеры решения задач.

2.6. Элементы механики жидкостей. Давление в жидкости и газе. Закон Архимеда. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Вязкость. Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей. Примеры решения задач.

2.7.Элементы специальной теории относительности. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия из них. Основной закон релятивистской динамики. Закон взаимосвязи массы и энергии. Примеры решения задач.

2.8.Электростатическое поле и его характеристики. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Примеры решения задач.

2.9.Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Гаусса к расчету некоторых электростатических полей.

2.10. Потенциал электростатического поля. Напряженность как градиент потенциала. Примеры решения задач.

2.11.Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Электростатическое поле в диэлектриках. Теорема Остроградского - Гаусса для электростатического поля в среде. Сегнетоэлектрики. Провод­ники в электрическом поле. Конденсаторы. Энергия электрического поля. Примеры решения задач.

2.12.Электрический ток, сила и плотность тока. Закон Ома для участка цепи. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа для расчета разветвленных цепей.

2.13.Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме.

2.14.Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Явление самоиндукции. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Примеры решения задач.

2.15.Механические колебания. Гармонические колебания и их характеристики. Гармонический осциллятор. Пружинный, физический и математический маятники. Сложение гармонических колебаний. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс.

2.16.Электромагнитные колебания. Свободные гармонические колебания в колебательном контуре. Затухающие и вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток. Закон Ома для цепи переменного тока.

2.17.Волновые процессы. Продольные и поперечные волны. Упругие волны. Уравнение бегущей волны. Волновое уравнение. Интер­ференция волн. Электромагнитные волны.

2 семестр (34 часа)

2.18. Оптика. Развитие представлений о природе света. Волновая оптика. Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Методы наблюдения интерференции.

2.19. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраунгофера на одной щели и дифракционной решетке.

2.20.Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. Дисперсия света. Поляризация света. Двойное лучепреломление.

2.21.Квантовая природа излучения. Тепловое излучение, его характеристики. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина. Формулы Рэлея-Джинса и Планка.

2.22.Фотоэффект. Масса и импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнит­ного излучения.

2.23. Модели атома Томсона и Резерфорда. Теория атома водорода по Бору. Линейчатый спектр атома водорода. Постулаты Бора.

2.24.Элементы квантовой механики. Корпускулярно-волновая двойственность свойств частиц вещества. Волны де Бройля. Соотношения неопределенностей. Уравнение Шредингера. Атом водорода в квантовой механике. Молекулярные спектры.

2.25.-2.26. Исходные понятия и определения термодинамики и молекулярной физики. Тепловое движение. Статистический и термодинамический метод ис­следования. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Опытные за­коны. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Основное уравнение МКТ.

2.27.Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Барометрическая формула. Распределе­ние Больцмана. Явление переноса в термодинамически неравновесных системах.

2.29. Основы термодинамики. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении его объема. Теплоемкость. Применение первого начала термодина­мики к изопроцессам. Адиабатный процесс. Политропные процессы.

2.30.Круговой процесс. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия, ее статистический смысл. Синергетика и экономика.

2.31.Второе начало термодинамики. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно.

2.32.Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ. Сжижение газов.

2.33.Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капилляр­ные явления. Примеры решения задач.

2.34. Твердые тела. Моно - и поликристаллы. Типы кристаллических твердых тел. Дефекты в кристаллах. Испарение, сублимация, плавление и кристаллиза­ция. Аморфные тела. Фазовые переходы I и II рода. Диаграмма состояния. Тройная точка.

3. ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ.

Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ.

I семестр (17 часов)

4.1. Знакомство с методами измерения физических величин и оценкой погреш­ностей измерения.

4.2. Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека.

4.3. Проверка законов сохранения энергии при движении тел вдоль наклонной плоскости.

4.4. Определение времени и энергии удара.

4.5. Изучение прецессии лабораторного гироскопа.

4.6. Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки.

4.7. Зависимость полезной мощности и КПД от сопротивления нагрузки.

4.8. Изучение правил Кирхгофа для электрических и магнитных цепей.

II семестр (17 часов)

4.9. Определение ускорения свободного падения с помощью универсального маятника.

4.10. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

4.11. Изучение дисперсии света.

4.12. Изучение резонанса в колебательном контуре.

4.13. Изучение основных законов фотоэффекта.

4.14. Изучение молекулярных спектров поглощения.

4.15.Определение отношения изобарной и изохорной теплоемкостей.

4.16. Определение коэффициента поверхностного натяжения капиллярным ме­тодом.

4.17.Определение средней длины свободного пробега, эффективного диаметра молекул воздуха и динамической вязкости воздуха.

5. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ

- РГР по разделам «Механика. Электромагнетизм. Колебания и волны.»

- РГР по разделам «Волновая оптика. Квантовая оптика. Элементы атомной физики и квантовой механики. Молекулярная физика и термодинамика»

6. ЛИТЕРАТУРА

Основная

6.1.Трофимова физики: Учебное пособие для вузов. - М: Высш. шк., 1990.-487 с.

6.2., Павлова задач по курсу физики с решения­ ми: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 19с.

6.3.Волькенштейн задач по общему курсу физики: Учебн. пособие для втузов.- 12-е изд.,испр./Под. ред. .- М.:Наука,199с.

Дополнительная

5.3. , Яворский физики: Учебное пособие для вузов. - М. Высш. шк., 1989.-608 с.

7. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ СТУДЕНТАМ ПО ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ

Предлагаемая рабочая программа по курсу общей физики призвана отразить высокий статус физической науки как лидера современного естествознания и как теоретической основы новейших промышленных технологий. Научно-техническая революция, которую переживает человечество, прежде всего, обусловлена достижениями физики нашего времени. Поэтому, сохраняя общую ретроспективу курса, необходимо дать представление о достижениях физики последнего времени. Физика – мировоззренческая наука. Она формирует у человека правильное видение окружающего мира.

Изучение физики должно быть комплексным – теоретический курс, практические занятия, лабораторные работы, домашние задания.

Самостоятельная работа студентов является важной частью учебного процесса. Она позволяет студенту осмыслить и закрепить пройденный материал, применить полученные физические умения к другим наукам.

Согласно рабочей программе по курсу физики, самостоятельная работа для студентов специальности 181512 - Экономика и управление на предприятии очной формы обучения составляет 98 часов, то есть более половины от общего числа часов. Она включает в себя подготовку к лекциям, лабораторным работам и к контрольным работам, а также выполнение расчётно-графических работ.

7.1. Требования к выполнению домашних работ

Домашнее задание призвано закрепить и расширить знания, полученные в теоретическом курсе.

1) При выполнении домашнего задания необходимо проработать теоретический материал по данной теме, внимательно просмотреть задачи, которые были разобраны на лекции, и только после этого приступать к решению заданных на дом задач.

2) Домашнее задание включает в себя 8-10 задач из “Сборника задач по общему курсу физики” .

3) Решение задачи должно начинаться с ее анализа, сопровождаться рисунком и всеми необходимыми пояснениями. Вся задача должна быть решена аналитически, ответ записан в символьном виде. После этого обязательным этапом является проверка размерности и подстановка численного результата.

7.2.Методические указания к решению задач

1) Решение конкретных физических задач является необходимой практической основой при изучении курса физики. Оно способствует приобщению студентов к самостоятельной творческой работе, учит анализировать изучаемые явления, выделять главные факторы, обуславливающие то или иное явление, отвлекаясь от случайных и несущественных деталей. Благодаря этому решение задач приближается к модели научного физического исследования.

2) Практически любая задача по физике содержит описание одного или нескольких процессов (либо описание равновесного состояния некоторой системы). Поэтому анализ задачи следует, как правило, начинать с выяснения того, что является объектом изучения. Далее необходимо выяснить, какие тела или системы охватывает исследуемый процесс, какие величины его определяют, каково направление процесса и т. д. Только после этого можно установить, каким физическим законам подчиняются описываемые явления. Такой анализ, в конечном счете, позволит выбрать оптимальный метод решения поставленной задачи.

3) Приступая к решению задачи, хорошо вникните в её смысл и постановку вопроса. Установите, все ли данные, необходимые для решения задачи, приведены. Если позволяет характер задачи, обязательно сделайте схематический рисунок, поясняющий её сущность, - это во многих случаях резко облегчает как поиск решения, так и само решение.

4) Каждую задачу решайте в общем виде (т. е. в буквенных обозначениях), так чтобы искомая величина была выражена через заданные величины. Решение в общем виде придает окончательному результату особую истинность, ибо позволяет установить определенную закономерность, показывающую, как зависит искомая величина от заданных величин.

5) Получив решение в общем виде, проверьте, правильную ли оно имеет размерность. Неверная размерность есть явный признак ошибочного решения. Если возможно, исследуйте поведение решения в предельных частных случаях. Например, какой бы вид не имело выражение для силы гравитационного взаимодействия между двумя протяженными телами, с увеличением расстояния между телами оно должно непременно переходить в известный закон взаимодействия точечных масс. В противном случае можно сразу утверждать – решение неверное.

6) Приступая к вычислениям, помните, что числовые значения физических величин всегда являются приближенными. Поэтому при расчетах руководствуйтесь правилами действий с приближенными числами. В частности, в полученном значении вычисленной величины нужно сохранить последним тот знак, единица которого ещё превышает погрешность этой величины. Все следующие цифры нужно отбросить.

7) Получив числовой ответ, оцените его правдоподобность. Такая оценка может в ряде случаев обнаружить ошибочность полученного результата. Так, например, дальность полета, брошенного человеком камня, не может быть порядка 1 км, скорость тела не может оказаться больше скорости света в вакууме, и т. д.

7.3.Перечень номеров задач по различным разделам курса физики из задачника , указанного в списке литературы.

Механика: 1.2; 1.3; 1.7; 1.8; 1.10; 1.13; 1.16; 1.22; 1.26; 1.28; 1.30; 1.32; 1.35; 1.39; 1.42; 1.46; 1.50; 2.6; 2.10; 2.12; 2.16; 2.32; 2.33; 2.40; 2.42; 2.47; 2.50; 2.51; 2.59; 2.63; 2.65; 2.70; 2.72; 2.87; 2.92; 2.95; 2.96; 2.108; 2.129; 2.143; 3.6; 3.10; 3.18; 3.41; 4.12; 17.1; 17.4; 17,7; 17,13.

Электромагнетизм: 9.2; 9.6; 9.10; 9.14; 9.16; 9.27; 9.42; 9.44; 9.63; 9.68; 9.75; 9.79; 9.100; 9.116; 10.4; 10.11; 10.15; 10.25; 10.26; 10.46; 10.59; 10.63; 10.65; 10.81; 10.93; 11.2; 11.8; 11.26; 11.36; 11.73; 11.78.

Колебания и волны: 12.1; 12.8; 12.10; 12.13; 12.18; 12.20; 12.23; 12.26; 12.30; 12.38; 12.40; 12.46; 12.50; 12.56; 12.61; 14; 14.6; 14.9.

Волновая оптика: 16.4; 16.16; 16.32; 16.33; 16.36; 16.40; 16.45; 16.59.

Квантовая оптика: 18.1; 18.2; 18.6; 18.7; 18.11; 18.22; 19.1; 19.4; 19.10; 19.16; 19.25; 19.27.

Квантовая физика: 19.31; 19.33; 19.36; 20.1; 20.5; 20.7; 20.8.

Молекулярная физика термодинамика: 5.2; 5.12; 5.19; 5.27; 5.36; 5.47; 5.68; 5.70; 5.81; 5.83; 5.87; 5.107; 5.159; 5.164; 5.166; 5.174; 5.177; 5.178; 5.182; 5.185; 5.194; 5.195; 5.198; 5.216; 5.217; 6.5.

7.4.Требования к выполнению расчетно-графических работ

1) Расчетно-графическая работа по физике (РГР) содержит 3-4 задачи одного раздела курса физики и выполняется на листах формата А4 с обязательным оформлением титульного листа.

2) Выполнение каждого задания начинается с новой страницы, включает в себя текст задачи, исходные данные в системе СИ, анализ и решение задачи, рисунок и проверку размерности.

8. СПИСОК ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ (ЗАЧЕТНЫХ) ВОПРОСОВ

1. Цели и задачи кинематики. Материальная точка как физическая модель.

Кинематика материальной точки.

2. Система отсчета. Относительность движения. Кинематическое описание движения: законы движения, уравнение траектории.

3. Скорость, ускорение.

4. Основные уравнения динамики. Понятие состояния в классической механике. Сила, масса, импульс.

5. Законы Ньютона, их физическое содержание и взаимная связь. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Механический принцип относительности Галилея-Ньютона.

6. Закон сохранения импульса. Замкнутые механические системы.

7. Момент импульса частицы относительно точки и относительно оси. Момент силы. Закон сохранения момента импульса.

10. Энергия. Работа. Мощность. Кинетическая энергия.

11. Потенциальная энергия частицы в поле консервативных сил. Закон сохранения энергии для частицы.

12.Общий закон сохранения энергии. Законы сохранения и симметрия пространства и времени.

13. Твердое тело как система материальных точек. Поступательное и вращательное движение твердого тела. Динамика поступательного движения твердого тела.

14. Динамика вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси.

15. Момент инерции. Моменты инерции тел различной формы.

16. Теорема Штейнера.

17. Кинетическая энергия вращающегося тела вокруг неподвижной оси.

18. Стационарное течение жидкостей и газов. Уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости. Давление в текущей жидкости.

19. Уравнение Бернулли и следствие из него. Ламинарный и турбулентный режимы течения.

20. Основные исходные положения специальной теории относительности. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца и следствия из них.

21. Кинетическая энергия в релятивистском представлении. Полная энергия.

22. Электрический заряд. Дискретность электрического заряда. Закон сохранения заряда. Закон Кулона.

23. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Поле неподвижного заряда. Принцип суперпозиции электрических полей. Электрическое поле непрерывно распределенных зарядов.

24. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме.

25. Работа сил электростатического поля. Потенциал. Разность потенциалов.

26. Связь напряженности и потенциала.

27. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Свободные и связанные заряды. Вектор поляризации.

28. Электрическое поле в диэлектриках. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для поля в диэлектриках.

29. Условия на границе раздела двух диэлектриков.

30. Проводник во внешнем электрическом поле. Электроемкость уединенного

проводника.

31. Конденсаторы.

32. Энергия электрического поля.

33.Электрический ток. Характеристики электрического тока.

34. Законы Ома и Джоуля-Ленца.

35. Магнитные явления. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции.

36. Закон Био-Савара-Лапласа.

37. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных токов.

38.Сила Лоренца.

39. 3акон полного тока. (Теорема о циркуляции вектора напряженности.).

40. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля.

41. Намагничивание магнетика. Молекулярные токи. Вектор напряженности магнитного поля.

42. Электромагнитная индукция. ЭДС индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.

43. Самоин­дукция. Индуктивность.

44. Энергия магнитного поля.

45. Теория Максвелла для электромагнитного поля..

46. Колебания, типы колебаний. Гармонические колебания и их характеристики.

47. Динамика гармонических колебаний.

48. Колебания тела, закрепленного на упругой пружине. Математический маятник. Физический маятник.

49. Сложение колебаний, направленных по одной прямой.

50.Сложение взаимноперпендикулярных колебаний.

51. Затухающие колебания.

52. Вынужденные колебания под действием гармонической силы. Резонанс.

53. Свободные, затухающие и вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс в последовательном контуре. Добротность контура.

54. Распространение волны в упругой среде. Волны продольные и поперечные. Кинематические уравнения плоской и сферической монохроматической волн. Скорость монохроматической волны.

55. Электромагнитные волны.

56. Оптика. Цели и задачи оптики. Интерференция света. Оптическая разность хода. Условия максимумов и минимумов.

57. Принцип Гюйгенса-Френеля. Законы Френеля. Дифракция Френеля (на непрозрачном диске, на круглом отверстии).

58. Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракционная решетка.

59. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации. Законы Малюса. Поляризация при отражении и преломлении.

60. Поляризация при двойном лучепреломлении.

61.Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина.

62. Фотоэффект. Квантовые свойства излучения в интерпретации Эйнштейна.

63. Комптон-эффект.

64. Теория Бора строения атома.

65. Гипотеза де Бройля. Волны де Бройля.

66. Принцип неопределенности. Границы применимости классической механики.

67. Волновая функция. Физический смысл волновой функции. Уравнение Шредингера.

68. Молекулярные спектры.

69. Идеальный газ. Уравнение состояния. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Макроскопический смысл температуры.

70 Опытные газовые законы.

71. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа.

72. Барометрическая формула.

73. Распределения Максвелла и Больцмана.

74. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Экспериментальные изотермы реальных газов.

75. Понятие термодинамической системы. Классификация состояний и процессов. Работа и теплота как форма изменения энергии термодинамической системы.

76. Первое начало термодинамики. Приложения первого начала термодинамики к процессам в газах.

77. Теплоемкость газов. Уравнение Майера.

78. Принцип действия тепловой машины и ее термический К. второго начала термодинамики. Идеальная тепловая машина Карно. Теорема Карно.

79. Энтропия в интерпретации Клаузиуса и Планка. Третье начало термодинамики.

80. Понятие о фазовых переходах первого и второго рода. Условие равновесия в однокомпонентной системе. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Кривая фазового равновесия. Тройная точка.

81. Общие физические свойства жидкого состояния вещества и их молекулярно-кинетическая интерпретация.

82. Кристаллическое состояние твердых тел. Векторные и скалярные свойства твердых тел. Анизотропия. Дальний порядок. Типы кристаллических структур.

9. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (ЗАДАЧИ ИЛИ ТЕСТЫ САМОПРОВЕРКИ)

9.1. С какой скоростью скатится без скольжения с наклонной плоскости высотой м полый цилиндр?

9.2. Найти отношение линейных скоростей центров обруча и шара, катящихся по горизонтальной поверхности, если известно, что их массы и кинетические энергии одинаковы.

9.3. На сколько переместится относительно берега лодка длиной м и массой кг, если стоящий на корме человек массой кг переместится на нос лодки? Считать лодку расположенной перпендикулярно берегу.

9.4. Шар массой кг сталкивается с покоящимся шаром большей массы и при этом теряет 40 % кинетической энергии. Определить массу М большего шара. Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным.

9.5. Частица массой г сталкивается с покоящейся частицей массой г. Считая столкновение абсолютно упругим, определить максимальную относительную потерю энергии первой частицы.

9.6. Определить работу растяжения двух соединенных последовательно пружин жесткостями Н/м и Н/м, если первая пружина при этом растянулась на см.

9.7. Из ствола автоматического пистолета вылетела пуля массой г со скоростью м/с. Затвор пистолета массой г прижимается к стволу пружиной, жесткость которой кН/м. На какое расстояние отойдет затвор после выстрела? Считать, что пистолет жестко закреплен.

9.8. Пружина жесткостью Н/м сжата силой Н. Определить работу А внешней силы, дополнительно сжимающей эту пружину еще на см.

9.9. Две пружины жесткостью кН/м и кН/м скреплены параллельно. Определить потенциальную энергию П данной системы при абсолютной деформации см.

9.10. Определить скорость поступательного движения сплошного цилиндра, скатившегося с наклонной плоскости высотой см.

9.11. На обод маховика диаметром см намотан шнур, к концу которого привязан груз массой кг. Определить момент инерции маховика, если он, вращаясь равноускоренно под действием силы тяжести груза, за время с приобрел угловую скорость рад/с.

9.12. Нить с привязанными к ее концам грузами массой г и г перекинута через блок диаметром см. Определить момент инерции блока, если под действием силы тяжести грузов он получил угловое ускорение рад/с.

9.13. Стержень вращается вокруг оси, проходящей через его середину согласно уравнению рад/с; рад/с3. Определить вращающий момент М, действующий на стержень в момент времени с, если момент инерции стержня кг×м2.

9.14. .По горизонтальной плоской поверхности катится диск со скоростью м/с. Определить коэффициент сопротивления, если диск, будучи предоставленным самому себе, остановился, пройдя путь м.

9.15. Определить момент силы М, который необходимо приложить к блоку, вращающемуся с частотой с-1, чтобы он остановился в течение времени с. Диаметр блока см. Массу блока кг считать равномерно распределенной по ободу.

9.16. Блок, имеющий форму диска массой кг, вращается под действием силы натяжения нити, к концам которой подвешены грузы массой кг и кг. Определить силы и натяжения нити по обе стороны блока.

9.17. На краю неподвижной скамьи Жуковского диаметром м и массой кг стоит человек массой кг. С какой угловой скоростью начнет вращаться скамья, если человек поймает летящий на него мяч массой кг? Траектория мяча горизонтальна и проходит на расстоянии м от оси скамьи. Скоростью мяча м/с.

9.18. Какая совершается работа при перенесении точечного заряда в 20 нКл из бесконечности в точку, находящуюся на расстоянии 1 см от поверхности шара радиусом в 1 см с поверхностной плотностью заряда 10 мкКл/м2?

9.19. Расстояние между пластинами плоского заряженного конденсатора 5 см. Напряженность поля в нем 30 кВ/м. В конденсатор параллельно его пластинам вводят металлическую пластинку толщиной 1 см. Определить разность потенциалов между обкладками конденсатора до и после введения пластины.

9.20. Между двумя равномерно заряженными плоскостями с поверхностной плотностью заряда 0,5 мКл/м2 подвешен заряженный шарик массой 50 мг. Определить величину заряда на шарике, если он отклоняется от положения равновесия на угол 45 °.

9.21. Прямоугольная плоская площадка ( см, см ) находится на расстоянии м от точечного заряда мкКл. Площадка ориентирована так, что линии напряженности составляют угол ° с ее поверхностью. Найти поток Ф вектора напряженности через площадку.

9.22. На металлической сфере радиусом см находится заряд нКл. Определить напряженность Е электрического поля в следующих точках: а) на расстоянии см от центра сферы; б) на ее поверхности; в) на расстоянии см от центра сферы. Построить графики зависимости .

9.23. Шар, имеющий радиус 12 см, соединен тонкой проволокой с шаром, радиус которого 4 см. Шарам сообщен заряд 108 нКл. Определить заряд и потенциал каждого шара.

9.24. Два последовательно соединенных конденсатора емкостью 300 пФ и 500 пФ находятся под напряжением 800 В. Определить напряжение на конденсаторах и заряд каждого конденсатора.

9.24. Заряд мКл распределен равномерно по объему шара радиуса мм. Найти потенциал и напряженность поля Е в центре шара.

9.25. Найти потенциал и напряженность поля Е в центре сферы радиуса , заряженного однородно с поверхностной плотностью .

9.26. На бесконечном тонкостенном цилиндре диаметром см равномерно распределен заряд с поверхностной плотностью мкКл/м2. Определить напряженность поля в точке, отстоящей от поверхности цилиндра на см.

9.27. К бесконечной равномерно заряженной вертикальной плоскости подвешен на нити одноименно заряженный шарик массой мг и зарядом нКл. Натяжение нити, на которой висит шарик, мН. Найти поверхностную плотность заряда на плоскости.

9.28. Поверхностная плотность заряда бесконечно протяженной вертикальной плоскости равна 400 мкКл/м2. К плоскости на нити подвешен заряженный шарик массой г. Определить заряд шарика, если нить образует с плоскостью угол °.

9.29. Определить потенциальную энергию системы двух точечных зарядов нКл и нКл находящихся на расстоянии см друг от друга.

9.30. Пылинка массой мкг, несущая на себе заряд нКл, влетает в электрическое поле в направлении силовых линий. После прохождения разности потенциалов В пылинка имеет скорость м/с. Определить скорость пылинки до того, как она влетает в поле.

9.31. Электрон, обладавший кинетической энергией эВ, влетел в однородное электрическое поле в направлении силовых линий поля. Какой скоростью будет обладать электрон, пройдя в этом поле разность потенциалов В?

9.32. Электрон с энергией эВ (в бесконечности) движется вдоль силовой линии по направлению к поверхности металлической заряженной сферы радиусом см. Определить минимальное расстояние а, на которое приблизится электрон к поверхности сферы, если заряд ее нКл.

9.33. К пружине подвешен груз. Максимальная кинетическая энергия 1 Дж. Амплитуда колебаний 0,05 м. Найти жесткость пружины.

9.34. Обруч диаметром 0,5 м висит на гвозде, вбитом в стену, и совершает малые колебания в плоскости, параллельной стене. Пренебрегая сопротивлением, определить период колебаний обруча.

9.35. Найти логарифмический декремент затухания, если у математического маятника длиной 1 м амплитуда колебаний уменьшилась за 1 мин в 2 раза.

9.36. Найти смещение от положения равновесия точки, отстоящей от источника колебаний на расстоянии для момента времени 30,5Т. Амплитуда колебаний А = 0,05 м.

9.36. Контур состоит из катушки индуктивности мкГн и плоского конденсатора с площадью пластин м2 и расстоянием между ними мм. Найти диэлектрическую проницаемость среды , заполняющей пространство между пластинами, если контур настроен на длину волны м.

9.37. Для наблюдения колец Ньютона в отраженном свете используется плосковыпуклая линза с радиусом кривизны см. Определить радиусы 4-го и 9-го темных колец (длина волны излучения 625 нм). Как изменится картина при наблюдении интерференции в проходящем свете.

9.38. На щель шириной мкм падает нормально параллельный пучок монохроматического света ( нм). Под какими углами будут наблюдаться дифракционные минимумы?

9.38. Пучок белого света падает по нормали к поверхности стеклянной пластинки толщиной мкм. Показатель преломления стекла 1,5. Какие длины волн, лежащие в интервале 400–700 нм, усиливаются в отраженном свете.

9.40. Найти радиусы первых пяти зон Френеля для плоской волны, если расстояние от волновой поверхности до точки наблюдения 1м. Длина волны нм.

9.41. Найти радиусы первых пяти зон Френеля для сферического фронта волны, если расстояние от источника света до волновой поверхности 1 м, от волновой поверхности до точки наблюдения 1м. Длина волны излучения 500 нм.

9.42. Какое число штрихов на единицу длины имеет дифракционная решетка, если зеленая линия ртути ( нм) в спектре первого порядка наблюдается под углом 19 °8¢.

9.43. На дифракционную решетку, имеющую 2500 штрихов на 1 мм, нормально падает свет от разрядной трубки с водородом. Под каким наименьшим углом дифракции максимумы линий нм и нм совпадают.

9.44. Сколько всего наблюдается дифракционных максимумов при нормальном падении на щель шириной 2 мкм монохроматического излучения с длиной волны нм.

9.45. Радиус четвертой зоны Френеля для плоского волнового фронта мм. Определить радиус двенадцатой зоны Френеля для той же точки наблюдения.

9.46. Определите расстояние между двадцатым и двадцать первым светлыми кольцами Ньютона, если расстояние между вторым и третьим светлыми кольцами мм, а кольца наблюдаются в отраженном свете.

9.47. Раскаленная металлическая пластина площадью 10 см2 излучает в одну минуту Дж. Температура излучающей поверхности 1727 °С. Найти показатель поглощения поверхности (степень черноты).

9.48. Определить температуру муфельной печи, если из узкого отверстия в ней площадью 6 см2 в 1 минуту излучается 3500 Дж.

9.49. Температура вольфрамовой спирали в электрической лампочке 25 Вт составляет 2450 К. Считая материал спирали абсолютно серым телом с показателем поглощения 0,3, определить величину излучающей поверхности.

9.50. Какое количество энергии излучает абсолютно черное тело с поверхностью площадью 10 см2 за 1 час, если максимальная спектральная плотность излучения приходится на длину волны, равную ?

9.51. При нагревании абсолютно черного тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности излучения, изменилась от 0,7 до 0,5 мкм. Во сколько раз изменилась энергетическая светимость тела.

9.52. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны .

9.53. Найти массу фотона, импульс которого равен импульсу молекулы водорода при 27 °С. Скорость молекулы считать равной средней квадратичной.

9.54. Кванты света с энергией 4,5 эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода 1,4 эВ. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.

9.55. Рентгеновские лучи с длиной волны испытывает комптоновское рассеяние на парафине. Найти длину волны, импульс и массу фотонов, рассеянных под углом .

9.56. Рентгеновские лучи с длиной волны испытывают комптоновское рассеяние под углом . Найти энергию электрона отдачи.

9.57. Найти длину волны де Бройля для электрона, прошедшего ускоряющее напряжение 100 В.

9.58. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны .

9.59. Найдите радиусы первых трех боровских орбит электрона в атоме водорода.

9.60. Докажите, что отношение потенциальной энергии электрона к его кинетической энергии равно –2, если основываться на боровской модели атома водорода.

9.61. Найти длину волны де Бройля для электрона, движущегося по первой боровской орбите.

9.62. Найти период обращения электрона на первой боровской орбите.

9.63. Определить потенциал ионизации атома водорода.

9.64. Определить первый потенциал возбуждения атома водорода.

9.65. Головные линии серии Лаймана и Бальмера отличаются по длине волны на нм. Определите постоянную Планка.

9.66. Квант света с энергией 15 эВ выбивает электрон, находящийся в основном состоянии в атоме водорода. С какой скоростью электрон будет двигаться вне атома?

9.67. При каком значении кинетической энергии электрона его дебройлевская длина волны равна комптоновской длине волны?

9.68. Каково давление смеси газа в сосуде объемом 5 л, если в нем находится 1015 молекул кислорода, молекул азота и г аргона? Температура смеси 223 °С.

9.69. Какую скорость V должна иметь свинцовая пуля, чтобы при ударе о стальную плиту она расплавилась? Температура пули 27 °С. Температура плавления свинца 327 °С. Удельная теплота плавления свинца Дж/г. Удельная теплоемкость Дж/г×К.

9.70.Одноатомный газ количеством 100 моль под давлением 100 кПа занимал объем 5 м. Газ сжимался изобарически до 1м, затем сжимался адиабатически и расширялся при постоянной температуре до начальных объема и давления. Построить график. Найти количество теплоты, полученное от нагревателя, переданное холодильнику, работу, совершенную за цикл и термический к. п.д. цикла.

9.71.Кусок льда массой 200 г, взятый при -10ºС был нагрет до 0ºС и расплавлен, после чего образовавшаяся вода была нагрета до 10ºС. Определить изменение энтропии в ходе этих процессов.

9.72.На сколько нагреется капля ртути, полученная от слияния двух капель радиуса 1 мм каждая?(коэффициент поверхностного натяжения ртути 0,5 Н/м).

9.73.Идеальный двухатомный газ в количестве 1 моль, находящийся под давлением 0,1 МПа при температуре 300 К, нагревают при постоянном объеме до давления 0,2 МПа. После этого газ изотермически расширяется до начального давления и затем изобарически сжимается до начального объема. Построить график. Определить температуру газа для характерных точек цикла и его термический к. п.д.

9.74.Найти изменение энтропии при изобарическом расширении азота массой 4 г от объема 5л до 9л.

9.75.Кольцо внутренним диаметром 25мм и внешним диаметром 26мм подвешено на пружине с коэффициентом упругости 1 Н/м и соприкасается с поверхностью жидкости. При опускании поверхности жидкости кольцо оторвалось от нее при растяжении пружины на 5,3мм. Найти коэффициент поверхностного натяжения.

9.76.Паровая машина мощностью 14,7кВт потребляет за 1 час работы 8,1кг угля с удельной теплотой сгорания 3,3 ·10Дж/кг. Температура котла 200ºС, температура холодильника 58ºС. Найти фактический к. п.д. машины и сравнить его с к. п.д. идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно между теми же температурами.

9.77.Лед массой 2кг при 0ºС был превращен в воду той же температуры с помощью пара, имеющего температуру 100ºС. Определить массу израсходованного пара. Какого изменение энтропии системы лед-пар?

9.78.В воду опущена на очень малую глубину стеклянная трубка с диаметром внутреннего канала 1мм. Найти массу вошедшей в трубку воды. (Коэффициент поверхностного натяжения воды 0,073 Н/м).

9.79.Идеальный двухатомный газ совершает цикл Карно. Объем в конце изотермического расширения 12л, а в конце адиабатного расширения 16л. Найти термический к. п.д. цикла.

9.80.Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа изотермического расширения газа равна 5 Дж. Определить работу изотермического сжатия, если термический к. п.д. цикла 0,2.

9.81.Какую работу против сил поверхностного натяжения надо совершить, чтобы увеличить вдвое объем мыльного пузыря радиусом 1 см? (Коэффициент поверхностного натяжения мыла 0,043 Н/м).