Фонд оценочных средств по дисциплине (модулю) (стр. 4 )

Перечень вопросов

Часть 1. Механика. Молекулярная физика и термодинамика. Коллоквиум 1.1. Предмет ФИЗИКА. Физические модели. Понятия пространства и времени. Основные понятия механики. Система единиц СИ. Понятие скорости. Прямолинейное равномерное движение. Понятие ускорения. Прямолинейное равнопеременное движение. Угловая скорость. Равномерное вращение. Угловое ускорение. Равноускоренное вращение. Связь линейных и угловых величин. Силы в механике. I закон Ньютона. Масса тела. Две формы записи II закона Ньютона. Импульс силы. Закон изменения импульса. III закон Ньютона. Закон сохранения импульса. Взаимодействие тел. Упругое взаимодействие тел. Неупругое взаимодействие тел. Принцип относительности Галилея. Понятие работы, мощность. Виды механической энергии. Закон сохранения механической энергии. Коллоквиум 1.2. Момент инерции. Моменты инерции однородных тел правильной геометрической формы. Теорема Штейнера. Момент силы. Основной закон динамики вращательного движения. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Основные соотношения между величинами, характеризующими поступательное и вращательное движение. Кинетическая энергия вращающегося тела. Типы равновесия тел. Условия равновесия тел. Применение условий равновесия. Статика жидкостей и газов. Постулаты специальной теории относительности (СТО). Преобразования Лоренца и следствия из них. Основной закон релятивистской динамики. Закон взаимосвязи массы и энергии. Течение жидкостей и газов. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Свободные гармонические колебания. Скорость, ускорение, энергия колебательного процесса. Пружинный, математический, физический маятники. Метод векторных диаграмм. Сложение одинаково направленных и взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Затухающие колебания. Характеристики затухающего колебательного процесса. Вынужденные колебания. Автоколебания. Резонанс. Волна. Характеристики волнового процесса. Типы волн. Уравнение бегущей волны. Стоячая волна. Молекулярное представление о веществе. Термодинамическая система. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеальных газов. Изопроцессы. Закон Авогадро. Закон Дальтона. Адиабатный процесс. Вывод уравнения состояния идеального газа (две формы записи). Скорости, характеризующие состояние газа. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Броуновское движение. Столкновение молекул. Длина свободного пробега. Явления переноса. Коллоквиум 1.3. Внутренняя энергия термодинамической системы. Число степеней свободы системы. Работа газа при различных изопроцессах и при адиабатическом процессе. I начало термодинамики и его применение к различным изопроцессам I начало термодинамики и его применение к адиабатическому процессу. Теплоемкости газа, смеси газов. Связь между теплоемкостями. Уравнение Майера. Физический смысл универсальной газовой постоянной. Цикл. КПД кругового цикла. Обратимый и необратимый процессы. Цикл Карно. КПД цикла Карно. Тепловые двигатели и холодильные машины. КПД тепловых и холодильных машин. Энтропия. Термодинамическое и статистическое толкование энтропии. II и III начало термодинамики. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов. Жидкости. Поверхностное натяжение. Смачивание. Формула Лапласа. Капиллярные явления в жидкостях. Твердые тела. Типы твердых тел. Типы кристаллических твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Дефекты в кристаллах. Фазовые переходы. Диаграммы состояния вещества. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Часть 2. Электричество и магнетизм. Коллоквиум 2.1. Типы и способы получения электрических зарядов. Способы электризации тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрических зарядов. Напряженность электрического поля. Напряженность поля точечного заряда. Принцип суперпозиции электрических полей. Силовые линии электрического поля. Теорема Остроградского – Гаусса и ее применение к расчету напряженностей полей тел правильной геометрической формы. Работа в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности. Связь между напряженностью и потенциалом. Диэлектрик в однородном электростатическом поле. Поляризация диэлектриков. Свободные и связанные заряды. Вектор электрической индукции. Теорема Гаусса для вектора электростатической индукции. Условия на границе двух диэлектриков. Нейтральный проводник в электростатическом поле. Острия. Электроемкость уединенного проводника, двух проводников. Конденсатор. Типы конденсаторов. Соединения конденсаторов. Энергия поля конденсатора. Электрический ток и его характеристики. Сторонние силы. Источники тока и их характеристики. Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома и закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме. Закон Ома и закон Джоуля – Ленца в интегральной форме. Сопротивление проводников и их соединения. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Пример применения. Коллоквиум 2.2. Основные положения классической теории электропроводности металлов. Недостатки теории. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Электронные вакуумные лампы. Основные положения квантовой теории электропроводности металлов. Зонная теория твердых тел. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. р-n - переход в отсутствии и при наличии электрического поля. Электрический ток в газах. Типы самостоятельных разрядов. Электролиз. Законы Фарадея. Закон Ома для электролитов. Применение электролиза. Магнитное поле и его характеристики. Принцип суперпозиции магнитных полей. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Закон Био – Савара – Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Магнитное поле прямого тока и на оси кругового проводника с током. Закон полного тока. Магнитная индукция соленоида и тороида. Сила Лоренца. Движение частицы в магнитном поле. Коллоквиум 2.3. Плоский контур с током в магнитном поле. Механическая работа в магнитном поле. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Эффект Холла. Основной закон электромагнитной индукции. Движение проводника в магнитном поле. Вращение рамки в магнитном поле. Явление самоиндукции. Индуктивность контура. Взаимная индукция. Трансформатор. Энергия магнитного поля. Токи при размыкании и замыкании цепи. Три типа магнетиков. Магнитные моменты электронов и атомов. Намагниченность. Магнитное поле в веществе. Причины намагничивания магнетиков. Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. Ферромагнетики. Доменная теория ферромагнетизма. Магнитный гистерезис. Колебательный контур. Дифференциальное уравнение, его решение, циклическая частота и период электромагнитных колебаний в колебательном контуре. Затухающие и вынужденные колебания в колебательном контуре. Явления резонанса в колебательном контуре. Превращения энергии в колебательном контуре. Активное сопротивление, емкость и индуктивность в цепи переменного тока. Закон Ома для цепей переменного тока. Основы теории Максвелла. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Шкала электромагнитных колебаний. Часть 3. Оптика. Квантовая оптика. Основы атомной и ядерной физики. Коллоквиум 3.1. Электромагнитная природа света. Волновые и квантовые свойства света. Волновые и квантовые характеристики света. Интерферометры. Принцип Ферма. Законы геометрической оптики. Полное внутреннее отражение. Прохождение света через призму. Зеркала. Основные точки, линии, плоскости зеркала. Отражение в зеркалах. Формула зеркала. Линзы. Основные точки, линии, плоскости линзы. Преломление в линзах. Формула тонкой линзы. Дефекты линз. Основы фотометрии. Интерференция света. Принцип Гюйгенса. Когерентность. Условия максимума и минимума интерференции. Расчет интерференционной картины от двух щелей. Методы наблюдения интерференции света (опыт Юнга, зеркала Френеля, бипризма Френеля, зеркало Ллойда). Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона. Полосы равной толщины. Кольца Ньютона. Радиусы колец. Просветление оптики. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Коллоквиум 3.2. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Характеристики оптических приборов. Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации Типы поляризации. Закон Малюса. Интенсивность света при прохождении через два поляризатора. Двойное лучепреломление. Поляроиды. Эффект Керра. Эффект  Коттона – Мутона. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея. Дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Дисперсионные спектры (сплошные, линейчатые, полосатые). Рассеяние и поглощение света. Характеристики теплового излучения. Закон Кирхгофа. Законы теплового  излучения. Формула Рэлея – Джинса. Гипотеза Планка. Виды фотоэффекта. Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Вольтамперная характеристика внешнего фотоэффекта. Коллоквиум 3.3. Давление света. Дифракция рентгеновских лучей на пространственной решетке. Эффект Комптона. Модель атома Томсона и Резерфорда. Их математическое описание и  недостатки. Модель атома по Бору (постулаты Бора). Ее математическое описание и  недостатки. Формула Бальмера. Спектральные серии. Гипотеза Луи де Бройля. Физический смысл волн де Бройля, их свойства. Принцип неопределенности. Уравнение Шредингера. Корпускулярно-волновой  дуализм. Модели ядра. Состав ядра. Его заряд и масса. Ядерные силы, их свойства. Дефект масс. Энергия связи ядра. Радиоактивность (естественная, искусственная). Закон радиоактивного распада. Типы радиоактивных распадов изотопов. Закон сохранения зарядового и массового чисел. Ядерные реакции. Тепловой эффект ядерных реакций. Методы регистрации заряженных частиц.

ВОПРОСЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ

Перечень вопросов

Векторы и псевдовекторы. Понятие вектора элементарного поворота, угловой скорости и углового ускорения Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы отсчета Вес и нормальная реакция опоры. Состояние невесомости Полевое и контактное взаимодействия. Силы и связи Закон движения центра масс Полная механическая энергия Стационарные и нестационарные потенциальные поля Вывод теоремы Гюйгенса-Штейнера Связь формы записи основного закона динамики вращательного движения для неподвижной точки, подвижной точки и центра масс Внутренняя связь формы законов поступательного и вращательного движения Закон сохранения энергии и его всеобщность в различных разделах физики (в формулировке ) Частные случаи неполного выполнения законов сохранения Маятник Фуко, отклонение свободно падающих тел к востоку, как проявление действия силы Кориолиса Локальный принцип эквивалентности (сил инерции и гравитации). Тождественность инерционной и гравитационной масс Релятивистская масса. Проблема аксиоматики Кинетическая энергия в СТО Функции состояния и функции процесса. Экстенсивные и интенсивные параметры Поведение теплоемкости в различных агрегатных состояниях Температурные шкалы (Цельсия, Кельвина, Фаренгейта и Реомюра) Политропа, как объединение изопроцессов и адиабаты (предельные случаи). Показатель политропы Теплоемкость политропного процесса Альтиметр, границы жизненного пространства человека Опыт Перрена, экспериментальное определение постоянной Авогадро Связь коэффициентов теории переноса, как следствие аналогов в математических моделях процессов переноса (их экспериментальное нахождение) Эффект Кнудсена Квазистационарные процессы Проблема «тепловой смерти вселенной» Первая теорема Карно Вторая теорема Карно Экспериментальное подтверждение справедливости распределения Максвелла Степени свободы. Квантовая теория теплоемкости Изображение электрических полей с помощью силовых линий Неустойчивость конечной статической заряженной системы. Теорема Ирншоу Определение поля равномерно заряженной, бесконечно длинной нити Сегнетоэлетрики (доменная теория). Гистерезис Дифференциальная форма теоремы Остроградского-Гаусса: связь напряженности, потенциала и объемной плотности заряда. Теорема Пуассона Изображение электрических полей с помощью эквипотенциальных линий (поверхностей) Частные случаи метода электрических изображений Источники электрической энергии: химические источники тока, электромеханические генераторы, альтернативные источники Проблемы современной электроэнергетики Законы Кирхгофа Силовые магнитные линии Магнитное поле бесконечного провода и соленоида Закон полного тока (теорема о циркуляции) для вакуума Ферромагнетики Взаимодействие двух прямолинейных проводников с током Преломление силовых магнитных линий Скин-эффект Взаимоиндукция, коэффициент взаимоиндукции Энергия магнитного поля Преобразования магнитного и электрического полей при переходах между системами отсчета (с позиций СТО) Сложение однонаправленных колебаний (интерференция, когерентность). Биения. Спектр колебания Сложение взаимно перпендикулярных колебаний (фигуры Лиссажу) Волновое уравнение Групповая и фазовая скорости. Формула Рэлея Ударные волны Формулы Френеля для границы раздела двух немагнитных диэлектриков Излучение и прием электромагнитных волн Формула Кирхгофа для принципа Гюйгенса-Френеля (принцип расчета световых полей сложных источников) Зонная диаграмма Френеля. Пятно Пуассона Дифракция Фраунгофера и Френеля Другие интерференционные схемы Ультрафиолетовая катастрофа Применение лазеров Проблемы описания света в различных процессах Проблемы современной квантовой механики Солнечная активность и магнитные бури Кварки

ТЕМЫ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ