Физика (стр. 5 )

промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

В соответствии с требованиями ФГОС ВО для аттестации студентов на соответствие их персональных достижений поэтапным требованиям при изучении курса физики применяются следующие фонды оценочных средств:

– письменный опрос студентов на лекциях (5 мин);

– компьютерное тестирование и тестирование по отдельным темам и лабораторным работам на практических и лабораторных занятиях;

– прием конспектов учебников по соответствующим темам;

– прием отчетов по лабораторным работам;

– прием домашних задач;

– экзамен по итогам I семестра, зачет по итогам II и III семестров.

6.1. Вопросы для подготовки к экзаменам

6.1.1. Вопросы для подготовки к экзамену в I семестре

Система отсчета. Траектория, путь, вектор перемещения. Уравнение равномерного движения. Ускорение и его составляющие. Уравнение равнопеременного поступательного движения. Графики скорости и пути при равнопеременном движении. Вращательное движение. Угловой путь, угловая скорость. Уравнение равномерного вращательного движения. Угловое ускорение. Уравнение равнопеременного вращательного движения. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона. Масса. Сила. Импульс, импульс силы. Основное уравнение динамики поступательного движения. Третий закон Ньютона. Изолированные (замкнутые) системы отсчета. Закон сохранения импульса. Центр масс. Реактивное движение. Механическая работа. Мощность. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия и их свойства. Закон сохранения механической энергии. Кинетическая энергия вращающегося тела. Момент инерции точки и тела. Вычисление момента инерции тел правильной геометрической формы. Теорема Штейнера. Момент силы. Работа при вращательном движении. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса и закон его сохранения. Гармонический осциллятор. Пружинный и математический маятник. Сложение колебаний одного направления и одинаковой частоты. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний и его решение. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Резонанс. Волновые процессы. Продольные и поперечные волны. Характеристики волны. Уравнение бегущей волны. Фазовая скорость. Волновое уравнение. Групповая скорость и ее связь с фазовой. Звуковые волны. Ультразвук и его применение.

6.1.2. Вопросы для подготовки к зачету во II семестре

Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Напряженность поля точечного заряда. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме и ее применение для расчета электростатических полей. Работа сил электростатического поля. Потенциал. Потенциал поля точечного заряда. Градиент потенциала. Вычисление разности потенциалов по напряженности поля. Диэлектрики в электростатическом поле. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Напряженность поля в диэлектрике. Электрическое смещение. Теорема Гаусса – Остроградского для электростатического поля в диэлектрике. Проводники в электростатическом поле. Защита от электрических полей. Электрическая емкость уединенного проводника. Электроемкость шара. Конденсаторы. Электроемкость плоского конденсатора. Энергия системы зарядов, заряженного уединенного проводника, заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Плотность энергии электростатического поля. Электрический ток и его характеристики: сила тока, плотность тока, Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение. Закон Ома в дифференциальной форме. Сопротивление проводника и его зависимость от размеров, природы и температуры. Сверхпроводимость. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца. Магнитное поле тока. Опыты Эрстеда и Ампера. Вектор магнитной индукции. Закон Био – Савара – Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Взаимодействие токов. Закон Ампера. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Рамка с током в магнитном поле. Принцип действия электромотора. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Применение закона Фарадея для получения электрического тока. Взаимная индукция. Принцип действия трансформатора. Явление самоиндукции. Токи при замыкании и размыкании цепи. Индуктивность контура. Индуктивность длинного соленоида. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля. Свободные незатухающие колебания в колебательном контуре. Затухающие электромагнитные колебания. Вынужденные электромагнитные колебания. Электрический резонанс. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны. Скорость их распространения. Волновое уравнение. Свойства электромагнитных волн

28.  Энергия электромагнитных волн. Вектор Умова – Пойтинга. Измерение ЭМВ.

6.2. Вопросы для подготовки к зачетам

6.2.1. Вопросы для подготовки к зачету в III семестре

Интерференция света. Когерентные волны. Условия максимума и минимума. Интерференция в белом свете. Методы наблюдения интерференции света: опыт Юнга, бипризма Френеля, зеркало Ллойда. Интерференция света в тонких пленках. Применение интерференции света. Голография и ее применение. Дифракция света. Метод зон Френеля. Дифракция на круглом отверстии и диске. Зонная пластика. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа. Спектр излучения абсолютно черного тела. Формула Планка и законы Стефана – Больцмана и смещения Вина. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна и его следствия. Фотоны. Характеристики фотонов. Давление света. Опыты . Эффект Комптона. Корпускулярно-волновой дуализм фотонов и микрочастиц. Идеи де Бройля. Их экспериментальное подтверждение. Соотношение неопределенностей Гейзенберга как проявление корпускулярно-волнового дуализма микрочастиц. Примеры его использования. Волновая функция, ее свойства и статистический смысл. Условие нормировки. Принцип суперпозиции для -функции. Нахождение с ее помощью средних величин. Квантово-механическое рассмотрение атома водорода. Энергетический спектр атома. Потенциалы возбуждения и ионизации. Квантование момента импульса электрона в атоме. Пространственное квантование. Квантовые числа. Волновая функция электрона в атоме водорода в низших состояниях. Электронное облако. Спин электрона как квантово-механическая величина. Принцип Паули и объяснение на его основе распределения электронов в атоме по состояниям. Заряд, масса и размер атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Состав атомного ядра. Обменный характер ядерных сил. Пионы. Диаграммы Фейнмана. Капельная и оболочечная модель атомного ядра. Дефект массы и энергия связи ядра. Пример расчета удельной энергии связи. Фундаментальные взаимодействия в природе и элементарные частицы. Частицы и античастицы. Аннигиляция и рождение электронно-позитронных пар. Классификация элементарных частиц. Кварки и глюоны. Сильное взаимодействие с точки зрения квантовой хромодинамики. Суперструны. Структура Вселенной. Метагалактика. Виды галактик. Квазары. Черные дыры. Расширяющаяся Вселенная. Закон Хаббла. Большой взрыв. Этапы эволюции Вселенной.

6.3. Тестирование

Цель тестов – текущий контроль знаний и навыков по разделам физики. Тест состоит из 8–10 заданий и представляет выбор одного варианта перечня ответов.

6.2.1. Образцы тестовых заданий по разным разделам физики

1. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса 1 м с постоянным угловым ускорением 2 с–2. Отношение нормального ускорения к тангенциальному через одну секунду равно …

а) 1;  б) 2;  в) 3;  г) 4;  д) 8.

2. Сплошной и полый цилиндры, имеющие одинаковые массы и радиусы, вкатываются без проскальзывания на горку. Если начальные скорости тел одинаковые, то …

а) выше поднимется полый цилиндр;

б) выше поднимется сплошной цилиндр;

в) оба тела поднимутся на одну и ту же высоту.

3. Стержень длиной 20 см покоится в некоторой ИСО. В другой ИСО его длина может стать равной …

а) 10 см;  б) 21 см;  в) 30 см;  г) 40 см.

4. Уравнение волны имеет вид y = 0,01sin(103t – 2x). Скорость распространения волны равна (в м/с) …

а) 500;  б) 1000;  в) 2.

5. Точечный заряд 531 нКл помещен в центре куба с длиной ребра 10 см. Поток вектора напряженности поля через одну грань куба равен …

а) 1 Нм2/Кл;  б) 10 кВ ∙ м;  в) 5,31 В ∙ м2;  г) 8,85 Нм2/Кл.

6. Плоская электромагнитная волна с частотой 10 МГц распространяется в слабо проводящей среде с удельной проводимостью 10–2 См/м и диэлектрической проницаемостью 9 единиц. Отношение амплитуд плотностей токов проводимости и смещения равно …

а) 0,5;  б) 1;  в) 2;  г) 5.

7. Если закрыть n зон Френеля, а открыть только первую, то амплитуда вектора напряженности электрического поля …

а) уменьшится в 2 раза;

б) увеличится в 2 раза;

в) увеличится в n раз;

г) не изменится.

8. Давление света зависит от …

а) степени поляризации света;

б) показателя преломления вещества, на которое падает свет;

в) энергии фотона;

г) скорости света в среде.

9. Если частицы имеют одинаковую длину волны де Бройля, то наименьшей скоростью обладает …

а) позитрон;  б) протон;  в) -частица;  г) нейтрон.

10. В процессе электромагнитного взаимодействия принимают участие …

а) фотоны;  б) нейтрино;  г) нейтроны.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

7.1. Литература

7.1.1. Основная литература:

1. Трофимова, физики : учеб. пособие для инж.-техн. специальностей вузов / . – 14-е изд., стереотип. – Москва : Академия, 2007. – 560 с.