Физика (стр. 26 )

5.4. Атомы и молекулы в квантовой механике. Описание состояния атома. Энергетический спектр. Квантовые числа. Принцип запрета Паули. Таблица Менделеева. Молекулы. Природа химической связи.

5.5. Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия. Ядерная модель атома. Протоны, нейтроны и кварки. Адроны и
лептоны. Фундаментальные взаимодействия. Частицы – переносчики взаимодействий.

Раздел 6. «Термодинамика»

6.1. Термодинамическое описание состояния системы. Термодинамическая система. Параметры состояния. Уравнение состояния. Изопроцессы.

6.2. Первое начало термодинамики. Работа. Внутренняя энергия. Теплота. Первое начало термодинамики. Адиабатный процесс. Политропный процесс.

6.3. Второе начало термодинамики. Тепловые машины. Цикл Карно. Формула Карно. Второе начало термодинамики по Кельвину и по Клаузиусу. Приведенная теплота. Интеграл Клаузиуса. Энтропия. Неравновесные системы. Необратимость. Неравенство Клаузиуса. Энтропия и второе начало термодинамики. Третье начало термодинамики. Термодинамические функции состояния. Фазовые превращения и фазовое равновесие. Элементы неравновесной термодинамики.

6.4. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Эндрюса. Пары. Влажность.

Раздел 7. «Статистическая физика»

7.1. Молекулярно-кинетическая теория. Основное уравнение МКТ. Связь энергии и температуры. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Явления переноса. Диффузия. Вязкость. Теплопроводность.

7.2. Распределения Больцмана и Максвелла. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Распределение молекул по скоростям. Функция распределения. Распределение Максвелла. Наиболее вероятная скорость. Среднеарифметическая скорость.

7.3. Квантовые и классические распределения. Постановка задачи в классической статистике. Микро - и макросостояния. Термодинамическая вероятность. Статистическое истолкование энтропии. Формула Больцмана. Распределение Больцмана. Квантовая статистика. Распределение Ферми – Дирака. Распределение Бозе – Эйнштейна.

Раздел 8. «Физика конденсированного состояния»

8.1. Тепловые свойства твердых тел. Классическая теория теплоемкостей. Закон Дюлонга-Пти. Теория Эйнштейна. Теория Дебая. Формула Дебая.

8.2. Электрические свойства твердых тел. Классическая теория электропроводности. Зонная теория. Проводники, диэлектрики и полупроводники с точки зрения зонной теории. Проводимость полупроводников. Р-n переход. Полупроводниковый диод. Понятие о нанотехнологиях.

2. Пример оформления контрольной работы

ВАРИАНТ 1

Задача № 1

В подвешенный на нити длиной  = 1,8 м деревянный шар массой m = 8 кг попадает горизонтально летящая пуля массой m1 = 4 г. С какой скоростью летела пуля, если нить с шаром и застрявшей в ней пулей отклонилась от вертикали на угол a = 3°? Размером шара пренебречь. Удар пули считать прямым центральным.

Дано:  = 1,8 м m2 = 8 кг m1 = 4 г = 0,004 кг a = 3° g = 9,8 м/с2	Решение:
u1 – ?

Запишем закон сохранения импульса для системы тел «Пуля и шар»:

,

где – общая скорость шара и пули после неупругого удара.

В проекции на ось x имеем:

. (1)

Из уравнения (1) выразим u1:

. (2)

Запишем закон сохранения энергии для системы тел после неупругого соударения (полная механическая энергия остается величиной постоянной):

.

Из рисунка видно, что:

. (3)

Подставляя (3) в (2), получаем:

.

Проверка размерности:

 м/с.

Расчет:

 (м/с)

Ответ: u1 » 10,6 м/с.

Задача № 2

Смесь водорода и азота общей массой m = 290 г при температуре T = 600 К и давлении p = 2,46 МПа занимает объем V = 30 л. Определить массу m1 водорода и массу m2 азота.

Дано: m = 290 г = 0,29 кг T = 600 К = 6×102 К p = 2,46 МПа = 2,46×106 Па V = 30 л = 3×10 – 2 м3 m1 = 2×10 – 3 кг/моль m2 = 28×10 – 3 кг/моль

m1 (H2) – ? m2 (N2) – ?

Решение:

Согласно Закону Дальтона, давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов:

p = p1 + p2. (1)

Для определения парциальных давлений запишем уравнение Менделеева – Клапейрона для каждого компонента:

, (2)

, (3)

где индексом «1» отмечены характеристики, относящиеся к водороду, а индексом «2» – к азоту. Выразим p1 и p2 из уравнений (2) и (3) и подставим в закон Дальтона (1):

; (4)

при этом m1 + m2 = m. (5)

Из (4) и (5) следует

. (6)

Из (6) получаем

. (7)

И далее находим массу азота:

m2 = m - m1.

Проверка размерности:

Расчет:

m2 = 29×10 – 2 - 1×10 – 2 = 0,28 (кг)

Ответ: m1 = 0,01 кг, m2 = 0,28 кг.

Задача № 3

Две a-частицы, находясь первоначально достаточно далеко друг от друга, движутся по одной прямой навстречу одна другой со скоростями u и 2 u соответственно. На какое наименьшее расстояние они могут сблизиться?

Дано: m1 = m2 = m = 6,8×10 – 27 кг q1 = q2 = q = 3,2×10 – 19 Кл u1 = u u2 = 2 u

rmin – ?

Решение:

Расстояние между частицами будет минимальным, когда их относительные скорости, т. е. скорости сближения, станут равны нулю. В этом случае они будут двигаться с одинаковыми скоростями.

По закону сохранения импульса

2×m u - m u = 2 m V,

V = u / 2.

По закону сохранения энергии полная механическая энергия частиц сохраняется:

,

где

, ;

,

Тогда получим

,

Отсюда

,

где e0 = 8,85 10 – 12 Ф/м – электрическая постоянная.

Проверка размерности:

Ответ: .

Задача № 4

Тонкий провод в виде кольца массой m = 5 г свободно подвешен на неупругой нити в однородном магнитном поле. По кольцу течет ток силой i = 6 А. Период Т малых крутильных колебаний относительно вертикальной оси равен 2,2 с. Найти индукцию В магнитного поля.