Экзаменационные вопросы

1 курс  (2 семестр) 

Экзаменационные вопросы

«Физические основы механики и молекулярной физики»

Основные понятия кинематики и динамики материальной точки. Классификация простейших видов механического движения. Разложение вектора ускорения на тангенциальную составляющую и нормальную . Классификация движений по величине и . Понятие массы, силы, ускорения, импульса. Законы Ньютона. Классификация сил на консервативные и неконсервативные. Потенциальная энергия тела в поле консервативной силы. Привести примеры. Энергия кинетическая и потенциальная. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Момент инерции материальной точки. Вычисление моментов инерции тел правильной геометрической формы. Теорема Штейнера Момент силы относительно оси вращения. Основной закон механики для вращательного движения. Кинетическая энергия вращающегося тела. Сравнение основных формул вращательного и поступательного движений Момент импульса материальной точки относительно центра и оси. Закон сохранения момента импульса. Закон сохранения  энергии в механике. Всеобщий закон сохранения и превращения энергии. Уравнение состояния идеального газа и его применение для расчета плотности газа и концентрации молекул. Процесс теплопередачи. Количество теплоты Q. Расчет Q по теплоемкостям. Теплоемкость молярная СМ и удельная Судел. Связь между ними. Понятие о степенях свободы движения молекулы. Распределение тепловой энергии по степеням свободы. Формула для расчета внутренней энергии идеального газа. I-ое начало термодинамики. Применение  I-ого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа. Адиабатический процесс идеального газа. Формула Пуассона. Применение первого начала термодинамики для адиабатического процесса. Работа расширения газа. Формула для ее расчета. Применение общей формулы к различным изопроцессам с идеальным газом. График распределения молекул идеального газа по величине скорости хаотического движения. Формулы для расчета вероятной, средней арифметической и средней квадратичной скорости. Длина свободного пробега молекул Явления переноса. Диффузия, внутреннее трение, теплопроводность. Вычисление коэффициентов диффузии, вязкости, теплопроводности. Связь между ними. Гармонические колебания. Дифференциальное уравнение незатухающих гармонических колебаний. Понятие периода, частоты, фазы, амплитуды колебаний. Скорость и ускорения колеблющейся точки. Графики. Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Формула амплитуды. Декремент затухания. Коэффициенты затухания и сопротивления. Физический  и математический  маятники. Сложение двух одинаково направленных гармонических колебаний равной частоты. Сложение двух взаимно перпендикулярных колебаний с одинаковыми частотами. Интерференция волн. Уравнение и график стоячей волны. Координаты узлов и пучностей Волновое движение, Уравнение бегущей волны. Понятие длины волны.

Модуль 2 «Электричество»

Электрический заряд  и его  свойства. Точечный заряд. Закон Кулона. Линейная, поверхностная и объемная плотности зарядов. Электрическое поле. Вектор напряженности электрического поля. Силовые линии поля. Принцип суперпозиции полей. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гауса  в электростатике. Применение теоремы для расчета полей заряженного шара, проволоки, плоскости, двух плоскостей. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциальный характер электрического поля. Потенциал электрического поля. Разность потенциалов. Потенциал поля точечного заряда, шара. Потенциал поля, созданного системой зарядов. Эквипотенциальные поверхности. Связь между  напряженностью и потенциалом. Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов в проводниках. Напряженность и потенциал  поля внутри проводника в состоянии равновесия. Поле вблизи поверхности заряженного проводника. Теорема Кулона. Электростатическая защита. Электроемкость проводника. Факторы, от  которых она зависит. Емкость шара. Конденсаторы. Емкости плоского, сферического и цилиндрического конденсаторов. Соединение конденсаторов в батареи. Закон Ома для однородного участка цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи. Закон Ома в дифференциальной  форме. Электрический ток. Условия поддержания тока в цепи. Сила и плотность тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила источника тока. Сопротивление проводника. Силы, действующие в магнитном поле на проводник с током и на  движущийся заряд. Закон Био-Савара-Лапласа для элемента тока. Вычисление напряженности (индукции) магнитного поля: 1) бесконечно длинного прямого проводника с током, 2) в центре кругового тока. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Закон полного тока. Магнитное поле соленоида, тороида. Классификация веществ по магнитным свойствам. Вектор намагничивания (). Связь между основными векторами, характеризующими магнитное поле: . Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Кривые намагничивания. Магнитный гистерезис. Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции. Вывод формулы для ЭДС индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Взаимная индукция. ЭДС взаимной индукции. Экстратоки замыкания и размыкания. Электромагнитная природа света. Шкала электромагнитных волн.

Модуль 3 «Оптика»

Закон прямолинейного распространения света. Законы отражения и преломления света. Вывод закона преломления света на основе волнового принципа Гюйгенса. Дайте определение понятий абсолютного показателя преломления среды и относительного показателя преломления двух сред. Зависит ли абсолютный показатель преломления от длины световой волны? Какие значения показателя преломления приводятся в справочных таблицах физических величин? Сущность дисперсии света. Нормальная и аномальная дисперсии. Типы спектров. Явление полного внутреннего отражения. Взаимодействие света с веществом. Закон Ламберта-Бугера. Коэффициент поглощения. Классическое рассеяние света. Закон Релея. Линзы. Формула линзы. Построение изображений предметов. Интерференция света. Условия максимумов и минимумов  при интерференции света. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Интерференция света в тонких пленках. Принцип Гюйгенса-Фpенеля. Метод зон Френеля. Дифракционная решетка. Формула главных максимумов. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брегга. Различные виды поляризованного света. Поляризация света при отражении и преломлении света. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Положительные и отрицательные кристаллы. Построение волновых поверхностей. Назовите известные Вам способы поляризации естественного света. Поясните рисунком способ поляризации с помощью призмы Николя. Каково назначение отдельных деталей этой призмы? Вращение плоскости колебаний оптически активными веществами, использование явления в химии. Поляриметры. Прохождение света через поляризатор и анализатор. Закон Малюса. Тепловое излучение. Лучеиспускательная и поглощательная способности тел. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Система изотерм. Закон смещения Вина. Формула Рэлея и Джинса. Формула Кирхгофа - Планка. Закон Стефана-Больцмана. Фотоэлектрический эффект и способы его наблюдения. Опыты Герца и Столетова. Основные законы фотоэффекта. Квантовая теория явления. Фотоны. Уравнение Эйнштейна и объяснение законов фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта. Основные законы фотоэффекта. Внешний и внутренний фотоэффект. Фотоэлементы и их применение.