физика. Физика. Билет 1 Механическое движения
 Скачать 1.74 Mb.
|
|
Билет № 1 1. Механическое движения. Механика — это наука об общих законах движения тел. Механическим движением называется перемещение тел или частей тел в пространстве относительно друг друга с течением времени. Направленный отрезок, проведенный из начального положения тела в его конечное положение, называется вектором перемещения или просто перемещением телом. Движение тела называется равномерным, если оно за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути. Скорость равномерного прямолинейного движения тела называется величина, равная отношению его перемещения к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло. Таким образом, если скорость равномерного прямолинейного движение тела задана как вектор, то мы знаем его перемещение за единицу времени. Прямолинейное движение с постоянным ускорение, при котором модуль скорости увеличивается, называется равноускоренные движением, а прямолинейное движение с постоянным ускорением, при котором модуль скорости уменьшаться, называется равнозамедленным. 2. Электромагнитное излучения. Свет — это электромагнитное волны с длиной волны 4 * 10– 7 ___ 8*10 — 7 м. Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движение заряженных частиц. Для того чтобы атом начал излучать, ему необходимо передать определенную энергию. Излучая, атом теряет полученную энергию, и для непрерывного свечения вещества необходим приток энергии к его атомам извене. 1. Тепловое излучение. При котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов излучающего тела. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся атомы. При столкновении быстрых атомов друг с другом часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов, которые затем излучают свет. Излучение Солнца — это тепловое излучение. 2. Электролюминесценция. При разряде в газах электрическое поле сообщает электронам большую кинетическую энергию. Часть электронов идет на возбуждение атомов. Возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн. 3. Катодолюминесценция. Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами, называют Катодолюминесценцией. 4.Фотолюминесценция. Некоторые тела сами начинают светиться непосредственно под действием падающего на него излучения. Это и есть Фотолюминесценция. Свет возбуждает атомы вещества увеличивает их внутреннюю энергию, и после этого они высвечиваются сами. Например, светящиеся краски, которыми покрывают многие елочные игрушки. 6. Инфракрасное излучения. Не воспринимаемые глазом инфракрасные волны имеют длины волн, превышающие длину волны красного света. 7. Ультрафиолетовое излучение - Обнаружить ультрафиолетовое излучение можно с помощью экрана, покрытого люминесцирующим веществом. Экран начинает светиться в той части, на которую падают лучи, лежащие за фиолетовой областью спектра. Рентгеновское лучи - рентгеновские лучи — это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов. Применение рентгеновских лучей. В медицине они применяются для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний. Из других применений рентгеновских лучей отметим еще рентгеновскую дефектоскопию — метод обнаружения раковин в отливках, трещин в рельсах, проверки качества сварных швов и т. д. Шкала электромагнитных излучений - длина электромагнитных волн бывает самой различной: от 103 м (радиоволны) до 10-10 м (рентгеновские лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Билет № 2. 1. Взаимодействие тел. Первый закон Ньютона: Существуют системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела. Этот закон, с одной стороны, содержит определение инерциальной системы отсчёта. С другой стороны, он содержит утверждение (которое с той или иной степенью точности можно проверить на опыте) о том, что инерциальные системы отсчёта существуют в действительности. Если есть одна инерциальная система отсчёта, то любая другая движущаяся относительно неё прямолинейно и равномерно также является инерциальной. Две силы независимо от их природы считаются равными и противоположно направленными, если их одновременное действие на тело не меняет его скорости. Если на тело одновременно действуют несколько сил, то ускорение тела будет пропорционально геометрической суме всех этих сил. Второй закон Ньютона Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе: Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе: Третий закон Ньютона - Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены по одной прямой в противоположные стороны. M1 1 = -m2 2 . 2.Экспериментальные методы регистрации. Атом состоит из ядра и электронов. Само атомное ядро состоит из элементарных частиц. Регистрирующий прибор — это более или менее сложная макроскопическая система, которая может находиться в неустойчивом состоянии. При небольшом возмущении, вызванном пролетевшей частицей, начинается процесс перехода системы в новое, более устойчивое состояние. Этот процесс и позволяет регистрировать частицу. В настоящее время используется множество различных методов регистрации частиц. Счетчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов и γ-квантов (фотонов большой энергии). В камере же Вильсона, созданной в 1912 г., быстрая заряженная частица оставляет след, который можно наблюдать непосредственно или сфотографировать. Камера Вильсона представляет собой герметически закрытый сосуд, заполненный парами воды или спирта, близкими к насыщению При резком опускании поршня, вызванном уменьшением давления под ним, пар в камере адиабатно расширяется. Вследствие этого происходит охлаждение, и пар становится перенасыщенным. Это — неустойчивое состояние пара: он легко конденсируется, если в сосуде появляются центры конденсации. Центрами конденсации становятся ионы, которые образует в рабочем пространстве камеры пролетевшая частица. Если частица проникает в камеру сразу после расширения пара, то на ее пути появляются капельки воды. Эти капельки образуют видимый след пролетевшей частицы — трек. По длине трека можно определить энергию частицы, а по числу капелек на единицу длины трека — ее скорость. В 1952 г. американским ученым Д. Глейзером было предложено использовать для обнаружения треков частиц перегретую жидкость. В такой жидкости на ионах (центрах парообразования), образующихся при движении быстрой заряженной частицы, появляются пузырьки пара, дающие видимый трек. Камеры данного типа были названы пузырьковыми.В исходном состоянии жидкость в камере находится под высоким давлением, предохраняющим ее от закипания, несмотря на то, что температура жидкости несколько выше температуры кипения при атмосферном давлении. При резком понижении давления жидкость оказывается перегретой, и в течение небольшого времени она будет находиться в неустойчивом состоянии. Заряженные частицы, пролетающие именно в это время, вызывают появление треков, состоящих из пузырьков параПреимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона обусловлено большей плотностью рабочего вещества. Пробеги частиц вследствие этого оказываются достаточно короткими, и частицы даже больших энергий застревают в камере. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра. Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. При проявлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зерен серебра образует трек частицы. По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Билет № 3 1.Идеальный газ. Идеальный газ — это теоретическая модель газа, в которой не учитываются размеры молекул (они считаются материальными точками) и их взаимодействие между собой (за исключением случаев непосредственного столкновения). В физической модели принимают во внимание лишь те свойства реальной системы, учёт которых совершенно необходим для объяснения исследуемых закономерностей поведения этой системы. Среднее давление имеет определённое значение как в газе, так и в жидкости. Чем меньше площадь поверхности тела, тем заметнее относительные изменения силы давления, действующей на данную площадь. Давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул и средней кинетической энергии поступательного движения молекул. P=2/3 nE. Абсолютная шкала температур. Английский ученый У. Кельвин (1824 — 1907) ввел абсолютную шкалу температур. Нулевая температура по абсолютной шкале ( ее называют также шкалой Кельвина) соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры по этой шкале равна градусу по шкале Цельсия. К = 1,38*10 -23 Дж/К Постоянная Больцмана связывает температуру — в энергетической единицах с температурной Т в кельвинах. Это одна из наиболее важных постоянных в молекулярно — кинетической теории. Средняя кинетическая энергия хаотичного поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре. 2. Электромагнитное природа света. Начали развиваться две совершенно различные теории о том, что такое свет, какова его природа. Причем возникли они почти одновременно в XVII в . Одна из этих теорий связана с именем Ньютона, другая — с именем Гюйгенса. Ньютон придерживался так называемой корпускулярной теории света, согласно которой свет — это поток частиц, идущих от источника во все стороны (перенос вещества). Согласно же представлениям Гюйгенса свет — это волны, Обе теории длительное время существовали параллельно. Ни одна из них не могла одержать решающей победы. Лишь авторитет Ньютона заставлял большинство ученых отдавать предпочтение корпускулярной теории. Известные в то время из опыта законы распространения света более или менее успешно объяснялись обеими теориями. На основе корпускулярной теории было трудно объяснить, почему световые пучки, пересекаясь в пространстве, никак не действуют друг на друга. Ведь световые частицы должны сталкиваться и рассеиваться. Волновая же теория это легко объясняла. По корпускулярной же теории прямолинейное распространение света является просто следствием закона инерции. Эти явления присущи исключительно волновому движению. Объяснить их с помощью корпускулярной теории нельзя. Поэтому казалось, что волновая теория одержала окончательную и полную победу. Эти явления присущи исключительно волновому движению. Объяснить их с помощью корпускулярной теории нельзя. Поэтому казалось, что волновая теория одержала окончательную и полную победу. После экспериментального обнаружения электромагнитных волн Герцем никаких сомнений в том, что при распространении свет ведет себя как волна, не осталось. Нет их и сейчас. Однако в начале XX в. представления о природе света начали, тем не менее, коренным образом меняться. Неожиданно выяснилось, что отвергнутая корпускулярная теория все же имеет отношение к действительности. Оказалось, что при излучении и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц. Билет № 4. 1. Закон всемирного тягостения. Массы тел одинаковы, если одинаковы действующие на них силы тяжести. = m Сила тяжести, действующая на данное тело вблизи Земли, может считаться постоянной лишь на определенной широте у поверхности Земли. Если тело поднять или перенести вместо с другой широтой, то ускорение свободного падения, а следовательно, и сила тяжести изменятся. ила всемирного тяготения. Ньютон был первым, кто строго доказал, что причина, вызывающая падение камня на Землю, движение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, одна и та же. Это сила всемирного тяготения, действующая между любыми телами Вселенной. «Тяготение существует ко всем телам вообще и пропорционально массе каждого из них... все планеты тяготеют друг к другу...» И. Ньютон Сила взаимного притяжения двух тел прямо пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: Брошенный на Землю камень отклонится под действием тяжести от прямолинейного пути и, описав кривую траекторию, упадёт наконец на Землю. Если его бросить с большей скоростью, то он упадёт дальше». Весом тела называют силу, с которой это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес. Механическая сущность невесомости состоит в том, что в системе отсчёта, движущейся относительно Земли с ускорением свободного падения, исчезают все явления, которые на Земле обусловлены силой тяжести. Силой тяжести называют силу, с которой Земли притягивает тело, находящееся на ее поверхности или вблизи поверхности. Весом тела называют силу, с которой это тело действует на горизонтальную опору или подвес. 2. Опыты Резерфорда. По мысли Томсона, положительный заряд атома занимает весь объем атома и распределен в этом объеме с постоянной плотностью. Простейший атом — атом водорода — представляет собой положительно заряженный шар радиусом около 10-8 см, внутри которого находится электрон. У более сложных атомов в положительно заряженном шаре находится несколько электронов, так что атом подобен кексу, в котором роль изюминок выполняют электроны. Опыты Резерфорда. Масса электронов в несколько тысяч раз меньше массы атомов. Так как атом в целом нейтрален, то, следовательно, основная масса атома приходится на его положительно заряженную часть. Планетарная модель атома. На основе своих опытов Резерфорд создал планетарную модель атома. В центре атома расположено положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. В целом атом нейтрален. Поэтому число внутриатомных электронов, как и заряд ядра, равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Ясно, что покоиться электроны внутри атома не могут, так как они упали бы на ядро. Они движутся вокруг ядра, подобно тому как планеты обращаются вокруг Солнца. Такой характер движения электронов определяется действием кулоновских сил притяжения со стороны ядра. Ядро атома водорода имеет положительный заряд, равный по модулю заряду электрона, и массу, примерно в 1836,1 раза бо́льшую массы электрона. Это ядро было названо протоном и стало рассматриваться как элементарная частица. Постулаты Бора. Бор нашел правильный путь развития теории. Этот путь привел впоследствии к созданию стройной теории движения микрочастиц — квантовой механики. Первый постулат Бора гласит: существуют особые, станционарные состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергию, при этом электроны в атоме движутся с укорением. Каждому стационарному состоянию соответствует определенная энергия Еn. Второму постулату Бораизлучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное состояние с меньшей энергией Еn. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний. Билет № 5 Виды спектров: Спектральный состав излучения различных веществ весьма разнообразен. 1. Непрерывные спектры — что в спектре представлены все длины волн. В спектре нет разрывов, и на экране спектрографа можно видеть сплошную разноцветную полосу. 2. Линейчатые спектры — Это частокол цветных линий различной яркости, разделенных широкими темными полосами. Вещество излучает свет только вполне определенных длин волн. Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном. 3. Полосатые спектры. Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. Каждая полоса представляет собой совокупность большого числа. 4. Спектры поглощения. Газ поглощает наиболее интенсивно свет именно тех длин волн, которые он сам испускает в сильно нагретом состоянии. Темные линии на фоне непрерывного спектра — это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения. 5. Спектральный анализ — метод определения химического состава вещества по его спектру. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества, если даже его масса не превышает 10-10г. Это очень чувствительный метод. В настоящее время определены спектры всех атомов и составлены таблицы спектров. С помощью спектрального анализа были открыты многие новые элементы: рубидий, цезий и др. Именно с помощью спектрального анализа узнали химический состав Солнца и звезд. Благодаря сравнительной простоте и универсальности спектральный анализ является основным методом контроля состава вещества в металлургии, машиностроении, атомной индустрии. С помощью спектрального анализа определяют химический состав руд и минералов. 2. Испарение и конденсации. Процесс превращения жидкости в пар называется испарением. Процесс превращения пара в жидкость называется конденсацией. В результате в закрытом сосуде при постоянной температуре установится динамическое (подвижное) равновесие между жидкостью и паром. Динамическое равновесие — это состояние, при котором число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость. Динамическое равновесие — это состояние, при котором число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость. Таким образом, давление насыщенного пара при данной температуре не зависит от его объёма, и для данного вещества его значение постоянно. Давление насыщенного пара при одной и той же температуре для разных веществ различно. Так, давление насыщенного пара воды при температуре 45 °С равно 104 Па, а ртути — всего 1,3 Па. Давление насыщенного пара возрастает с повышением температуры. Давление насыщенного пара возрастает с повышением температуры. |