Сборник тестовых заданий «Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика», Курск, 2010 (стр. 1 )

Федеральное агенТство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Курский государственный технический университет»

, ,

Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика

Сборник тестовых заданий

Утверждено Учебно-методическим советом
университета

Курск 2010

УДК 531/534

ББК В21

П 53

Рецензенты:

Доктор физико-математических наук,
зав. кафедрой «Теоретическая и экспериментальная физика»
Курского государственного технического университета,
профессор

Доктор физико-математических наук, профессор
Курского государственного университета

Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика [Текст]: сборник тестовых заданий / , , ; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2010. 290 с.: ил. 147, прил. 4. Библиогр.: 205 с.

Содержит тестовые задания, которые позволят оценить знания студентами основных понятий, законов и формул, выявить индивидуальное умение каждого студента применять полученные теоретические знания к решению практических задач, уровень их подготовки по разделам дисциплины «Физика».

Составлен в соответствии с требованиями ГОС-2000, Примерной программы дисциплины «Физика» (2000 г.) и рабочей программы по физике для студентов инженерно-технических специальностей кафедры физики КурскГТУ (2007 г.).

Предназначено для студентов инженерно-технических специальностей.

УДК 531/534

ББК В21

П 53

© Курский государственный

технический университет, 2010

© , ,

, 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ        4

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ
ДЛЯ ПРОВЕРКИ КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ ПО ФИЗИКЕ        5

1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ        8

1.1. Основные понятия, определения и законы
классической кинематики        8

1.2. Основные понятия, определения и законы
классической динамики        49

1.3. Энергия, работа, мощность. Законы сохранения        87

1.4. Поле тяготения. Движение в поле центральных сил        101

1.5. Волновые процессы        105

1.6. Элементы механики жидкостей и газов        112

1.7. Основы релятивистской механики        126

2. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ
И ТЕРМОДИНАМИКИ        137

2.1. Основные понятия молекулярной физики
и термодинамики        137

2.2. Основные представления и законы
молекулярно-кинетической теории        145

2.3. Основные положения и законы термодинамики        164

2.4. Реальные газы. Фазовые равновесия и превращения        185

2.5. Кинетические явления (явления переноса)        198

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        204

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК        205

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Физические основы механики. Основные
понятия, определения и законы        206

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Основы молекулярной физики
и термодинамики. Основные понятия, определения и законы        251

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Физические величины        279

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Правильные ответы на тестовые задания        283

Предисловие

Учебный процесс не может осуществляться без надежной обратной связи, что реализуется контролем за ходом учебного процесса и его результатами. Контроль за ходом учебного процесса является многофакторным и требует получения достоверных данных, необходимых для принятия правильных решений по управлению учебным процессом.

Для обеспечения достоверности результатов контроля требуется соблюдение условий его идентичности (единые задания, единые критерии оценки, единые требования, единое время контроля и т. п.); его объективность, комплексная оценка качества учебной работы студентов при освоении ими требований ГОС и рабочей программы.

Все вышеизложенное предусматривалось при создании данного сборника, который состоит из тестовых заданий по разделам:

«Физические основы механики» («Кинематика и динамика», «Энергия, работа, мощность», «Законы сохранения в механике», «Поле тяготения», «Движение в поле центральных сил», «Волновые процессы», «Элементы механики жидкостей и газов», «Элементы специальной теории относительности»). «Молекулярная физика и термодинамика» («Основные понятия молекулярной физики и термодинамики», «Основные представления и законы молекулярно-кинетической теории», «Основные положения и законы термодинамики», «Реальные газы», «Фазовые равновесия и превращения», «Кинетические явления (явления переноса)»).

Большинство заданий, приведенных в сборнике тестовых заданий, составлено авторами с учётом рабочей программы по физике и минимума содержания рабочих программ, вытекающего из ГОСов для студентов технических специальностей.

Предполагается, что, работая с этой книгой, студенты (молодые преподаватели) будут пользоваться не только им, но и задачниками (учебными пособиями, справочниками по физике), в которых они найдут необходимый теоретический и справочный материал.

Пояснительная записка к тестовым заданиям для проверки качества знаний по физике

Требования к знаниям, навыкам и умениям

Студент должен знать и уметь использовать основные понятия, законы и модели механики, электричества и магнетизма, колебаний и волн, статистической физики и термодинамики; оптики, атомной и ядерной физики; методы теоретического и экспериментального исследования в физике, уметь оценивать численные порядки величин, характерных для различных разделов естествознания.

Обоснование выбора объектов тестового задания

Тестовые задания, вошедшие в сборник, являются одними из существенных в физике. Умение их правильно решать выявляет глубину и прочность навыков, необходимых инженерам в процессе их дальнейшей деятельности.

Обоснование выбора вида работы

Письменное тестовое задание по физике позволяет выяснить знания студентов инженерно-технических специальностей основных понятий, законов и формул, выявить индивидуальное умение каждого студента применять полученные теоретические знания к решению практических задач, уровень их физической подготовки.

Критерии оценки

Каждому студенту предлагается выполнить письменное тестовое задание (персональный вариант), состоящее из 20 типовых вопросов по основным разделам физики.

Задание считается выполненным правильно, если полученный студентом в ходе его решения ответ полностью соответствует одному из приведенных.

За каждую правильно выполненное задание студент получает 5 баллов. Максимальное число баллов за тестовое задание – 100.

Рекомендации по режиму выполнения тестового задания

Тестовое задание (комплексная письменная работа) выполняется студентами в аудитории в течение двух академических часов, на бумаге со штампом деканата, в присутствии преподавателя. Использование справочной литературы не допускается.

Обязательный минимум содержания программы (ГОС-2000)

Программа содержит:

физические основы механики: понятие состояния и описание движения в классической механике, принцип относительности в механике, уравнения движения, законы сохранения, инерциальные и неинерциальные системы отсчета, кинематика и динамика твердого тела, жидкостей и газов, основы релятивистской механики; физику колебаний и волн: кинематика и динамика колебательных движений (гармонический и ангармонический осциллятор, гармонические, затухающие и вынужденные колебания); кинематика и динамика волновых процессов; описание плоских звуковых волн; нормальные моды; энергетические характеристики волн; интерференция и дифракция волн; дисперсия; когерентность; физический смысл спектрального разложения. элементы механики сплошных сред; порядок и беспорядок в природе: общие свойства жидкостей и газов; кинематическое описание движения жидкости; идеальная и вязкая жидкости; гидростатика несжимаемой жидкости; стационарное движение идеальной жидкости; уравнение Бернулли; гидродинамика вязкой жидкости; силы внутреннего трения; коэффициент вязкости; стационарное течение вязкой жидкости; уравнение неразрывности; формула Пуазейля; формула Стокса; кинематика и динамика газов; идеально упругое тело; упругие деформации и напряжения; закон Гука; пластические деформации; предел прочности; молекулярную физику и термодинамику; молекулярно-кинетическую теорию строения вещества: динамические и статистические закономерности в физике; статистический и термодинамический методы исследования; макроскопическое состояние; термодинамические функции состояния; уравнение состояния; внутренняя энергия; интенсивные и экстенсивные параметры; модель идеального газа; основное уравнение состояния идеального газа; основные газовые законы; молекулярно-кинетиче-ский смысл абсолютной температуры; термодинамические функции состояния; функции распределения; классическую и квантовую статистику; статистические распределения: микроскопические параметры; вероятность и флюктуации; распределение молекул (частиц) по абсолютным значениям скорости; распределение Максвелла; средняя кинетическая энергия частицы; скорости теплового движения частиц; распределение Больцмана; теплоемкость многоатомных газов; ограниченность классической теории теплоемкостей; статистический смысл термодинамических потенциалов и температуры; роль свободной энергии; распределение Гиббса для системы с переменным числом частиц; принцип Нернста и его следствия; элементы термодинамики: обратимые, необратимые и круговые тепловые процессы; первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальных газах; цикл Карно; максимальный КПД тепловой машины; энтропия системы и её свойства; определение изменения энтропии системы; второе начало термодинамики; термодинамические потенциалы и условия равновесия; химический потенциал; третье начало термодинамики; применения термодинамики; элементы неравновесной термодинамики: термодинамика неравновесных процессов; закон сохранения массы в термодинамике неравновесных процессов; закон сохранения импульса в термодинамике неравновесных процессов; закон сохранения энергии в термодинамике неравновесных процессов; реальные газы. Фазовые равновесия и превращения: реальные газы; уравнение Ван-дер-Ваальса; изотермы Ван-дер-Ваальса и реальных газов; фазы и фазовые превращения; условия равновесия фаз; уравнение Клапейрона-Клаузиуса; фазовые диаграммы; метастабильные состояния; критическая точка; тройная точка; фазовые переходы 1-го и 2-го рода; кинетические явления (явления переноса): понятие о физической кинетике; диффузия, теплопроводность в газах, жидкостях и твердых телах; коэффициенты диффузии и теплопроводности; вязкость жидкостей и газов; коэффициент вязкости жидкостей и газов; динамическая и кинематическая вязкости.

1. Физические основы механики

1.1. Основные понятия, определения и законы
классической кинематики

1. Механика – это раздел физики, в котором изучается: