физика. Физика. Билет 1 Механическое движения
 Скачать 1.74 Mb.
|
|
Термоядерные реакции — это реакции слияния легких ядер при очень высокой температуре. Термоядерные реакции играют большую роль в эволюции Вселенной. Энергия излучения Солнца и звезд имеет термоядерное происхождение. Термоядерные реакции играют решающую роль в эволюции химического состава вещества во Вселенной. Все эти реакции сопровождаются выделением энергии, обеспечивающей излучение света звездами на протяжении миллиардов лет. Пока же удалось осуществить лишь неуправляемую реакцию синтеза взрывного типа в водородной (или термоядерной) бомбе. Билет № 15. 1. Магнитное поле. Магнитное поле. Согласно теории близкодействия, подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами. Основные свойства магнитного поля, которые установлены экспериментально. 1. Магнитное поле порождается электрическим током (направленно движущимися зарядами). 2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (на движущиеся заряды). Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем. За направление вектора магнитной индукци и принимается направление, которое показывает северный полюс N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле (рис. 1.7, а). Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током. Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика указывает направление вектора магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым в любой их точке совпадают с вектором в данной точке поля. Важная особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты. Поля с замкнутыми векторными линиями называют вихревыми Магнитное поле — вихревое поле. Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе не существует. 2. Законы отражения и преломления света. Луч света в однородной среде прямолинеен до тех пор, пока он не дойдет до, границы этой среды с другой средой. На границе двух сред луч меняет свое направление. Часть света (а в ряде двух случаев и весь свет) возвращается в первую среду. Это явление называется отражением света, Одновременно свет частично проходит во вторую среду, меняя при этом направление своего распространения, - преломляется. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; угол отражения равен углу падения a. Свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распростанения. Это явление называется преломлением света. Применительно к свету закон преломления формулируется следующим образом: падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред. Закон преломления света был установлен опытным путем в XVII в. Показатель преломления. Постоянная величина, входящая в закон преломления света, называется относительным показателем преломления или показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления этой среды. Он равен отношению синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе светового луча из вакуума в данную среду. Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически мнее плотной средой. Билет № 16. 1.Электромагнитная индукция. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. В замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. Правилу Ленца возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. Более кратко это правило можно сформулировать следующим образом: индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей. Направление индукционного тока определяется с помощью закона сохранения энергии. Индукционный ток во всех случаях направлен так, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, вызывающего данный индукционный ток. Закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: 2. Дисперсия света. Спектроскоп. Показатель преломления не зависит от угла падения светового пучка, но он зависит от его цвета. Это открыто Ньютоном. Опыт Ньютона был гениально прост. Ньютон догадался направить на призму световой пучок малого поперечного сечения. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов. Ньютон тоже выделил семь цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Саму радужную полоску Ньютон назвал спектром Закрыв отверстие красным стеклом, Ньютон наблюдал на стене только красное пятно, закрыв синим стеклом — синее пятно и т. д. Это означало, что не призма окрашивает белый свет, как предполагалось раньше. Призма не изменяет свет, а лишь разлагает его на составные части (см. рис. I на цветной вклейке). Белый свет имеет сложный состав. Из него можно выделить пучки различных цветов, и лишь совместное их действие вызывает у нас впечатление белого цвета. Другой важный вывод, к которому пришел Ньютон, был сформулирован им в трактате «Оптика» следующим образом: «Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости» (для них стекло имеет различные показатели преломления). Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других — красные. Зависимость показателя преломления света от его цвета Ньютон назвал дисперсией 1 Показатель преломления зависит и от скорости света в веществе. Абсолютный показатель преломления Луч красного цвета преломляется меньше из-за того, что красный свет имеет в веществе наибольшую скорость, а луч фиолетового цвета преломляется больше, так как скорость для фиолетового света наименьшая. Дисперсией называется зависимость показателя преломления среды от частоты световой волны. Белый свет имеет сложный состав, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. Если предмет, например лист бумаги, отражает все падающие на него лучи различных цветов, то он будет казаться белым. Покрывая бумагу слоем красной краски, мы не создаем при этом свет нового цвета, но задерживаем на листе некоторую часть имеющегося. Отражаться теперь будут только красные лучи, остальные же поглотятся слоем краски. Билет № 17. 1. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Периодические или почти периодические изменения заряда, силы тока и напряжения называются электромагнитными колебаниями Свободными колебаниями называются колебания, которые возникают в системе после выведения ее из положения равновесия. Вынужденными колебаниями называются колебания в цепи под действием внешней периодически изменяющейся электродвижущей силы. Простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания, состоит из конденсатора и катушки, присоединенной к его обкладкам, и называется колебательным контуром где qm — заряд конденсатора, а С — его электроемкость. По мере разрядки конденсатора энергия электрического поля уменьшается, но одновременно возрастает энергия магнитного поля тока, которая определяется формулой где i — сила переменного тока; L — индуктивность катушки. Полная энергия W электромагнитного поля контура равна сумме энергий его магнитного и электрического полей: В момент, когда конденсатор полностью разрядится (q = 0), энергия электрического поля станет равной нулю. Энергия же магнитного поля тока, согласно закону сохранения энергии, будет максимальной. В результате конденсатор будет перезаряжаться до тех пор, пока сила тока, постепенно уменьшаясь, не станет равной нулю. Энергия магнитного поля в этот момент также будет равна нулю, энергия электрического поля конденсатора опять станет максимальной. Формула Томсона. Называется формулой Томсона в честь английского физика У. Томсона (Кельвина), который ее впервые вывел. Увеличение периода свободных колебаний с возрастанием L и С наглядно можно пояснить так. При увеличении индуктивности L ток медленнее нарастает со временем и медленнее падает до нуля. А чем больше емкость С, тем большее время требуется для перезарядки конденсатора. 2. Основное положение молекулярно — кинетической теории. В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три утверждения:1) вещество состоит из частиц; 2) эти частицы беспорядочно движутся; 3) частицы взаимодействуют друг с другом. Молекулярная физика — раздел физики, изучающей зависимости строения и физических свойств тел, от характера движения и взаимодействии между частицами из которых состоят тела. Основные положение молекулярной кинетической теории ( МКТ ). 1. Все вещества состоят из молекул атома. 2. Молекулы находятся без прерывно хаутическом движение. 3. Между молекулами существует силы взаимодействия. 4. Молекулы разделены промежутками. Билет № 18 . 1. Линзы. Глаз как оптическая система. Прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями, называют линзой Линзы посредине толще, чем у краев, и все они называются выпуклыми . Линзы, которые посредине тоньше, чем у краев, называются вогнутыми. когда толщина линзы l = АВ пренебрежимо мала по сравнению с радиусами R1и R2сферических поверхностей линзы и расстоянием предмета от линзы. Такую линзу называют тонкой линзой. Прямую O1O2, проходящую через центры сферических поверхностей, которые ограничивают линзу, называют ее главной оптической осью . Главная оптическая ось тонкой линзы проходит через оптический центр. Любую другую прямую, проходящую через оптический центр, называют побочной оптической осью. Точка, в которой пересекаются после преломления в собирающей линзе лучи, падающие на нее параллельно главной оптической оси, называется главным фокусом линзы . Эту точку обозначают буквой F. Таким образом, у линзы два главных фокуса. В однородной среде они располагаются по обе стороны линзы на одинаковых расстояниях от нее. Эти расстояния называются фокусным расстоянием линзы; его обозначают буквой F (той же буквой, что и фокус). Величину, обратную фокусному расстоянию, называют оптической силой линзы. Ее обозначают буквой D: D > 0, если линза собирающая, D < 0, если линза рассеивающая. Чем ближе к линзе ее фокусы, тем сильнее линза преломляет лучи, собирая или рассеивая их, и тем больше оптическая сила линзы. Оптическую силу D линз выражают в диоптриях (дптр). 2. Трансформаторы. Передача энергия. Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется с помощью трансформаторов .Впервые трансформаторы были использованы в 1878 г. русским ученым П. Н. Яблочковым для питания изобретенных им электрических свечей. Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками (рис. 5.3). Одна из обмоток, называемая первичной , подключается к источнику переменного напряжения. Другая обмотка, к которой присоединяют нагрузку, т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, которым возбуждается ЭДС индукции в витках каждой обмотки. Сердечник из трансформаторной стали концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях. В первичной обмотке, имеющей N1 витков, полная ЭДС индукции е1 равна N1e. Во вторичной обмотке полная ЭДС индукции е2 равна N2e (N2 — число витков этой обмотки). Отсюда следует, что Мгновенные значения ЭДС e1и е2изменяются синфазно (одновременно достигают максимума и одновременно проходят через нуль). Величина К называется коэффициентом трансформации. Он равен отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора. При К > 1 трансформатор является понижающим, а при К < 1 — повышающим. Трансформатор преобразует переменный электрический ток таким образом, что произведение силы тока на напряжение примерно одинаково в первичной и вторичной обмотках. Билет № 19. 1. Фотоэффект и его законы. Фотоэффект — это испускание электронов из вещества под действием падающего на него света. Для обнаружения фотоэффекта на опыте можно использовать электрометр с присоединенной к нему цинковой пластиной (рис. 11.1). Если зарядить пластину положительно, то ее освещение, например электрической дугой, не влияет на быстроту разрядки электрометра. Но если пластину зарядить отрицательно, то световой пучок от дуги разряжает электрометр очень быстро. Свет вырывает электроны с поверхности пластины. Если пластина заряжена отрицательно, электроны отталкиваются от нее, и электрометр разряжается. При положительном же заряде пластины вырванные светом электроны притягиваются к пластине и снова оседают на ней. Поэтому заряд электрометра в этом случае не изменяется. Что число электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. На основании результатов этого опыта можно сформулировать первый закон фотоэффекта: фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку Ф Задерживающее напряжение U3 зависит от максимальной кинетической энергии, которую имеют вырванные светом электроны. При изменении интенсивности света (плотности потока излучения) задерживающее напряжение, как показали опыты, не меняется. Значит, не меняется кинетическая энергия электронов. Чем больше интенсивность света, тем большие силы действуют на электроны со стороны электромагнитного поля световой волны и тем большая энергия, казалось бы, должна передаваться электронам. Второй закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно растет с частотой света и не зависит от его интенсивности. Если частота света меньше определенной для данного вещества минимальной частоты νmin, то фотоэффекта не происходит. Объяснение фотоэффекта было дано в 1905 г. Эйнштейном, развившим идеи Планка о прерывистом испускании света. В экспериментальных законах фотоэффекта Эйнштейн увидел убедительное доказательство того, что свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями Энергия Е каждой порции излучения в полном соответствии с гипотезой Планка пропорциональна частоте: Е = hν, (11.1) где h — постоянная Планка. свет излучается порциями, еще не вытекает вывода о прерывистости структуры самого света. С вет имеет прерывистую структуру: излученная порция световой энергии Е = hν сохраняет свою индивидуальность и в дальнейшем Кинетическую энергию фотоэлектрона можно найти, применив закон сохранения энергии. Энергия порции света hν идет на совершение работы выхода А и на сообщение электрону кинетической энергии. Следовательно, Для каждого вещества фотоэффект наблюдается лишь в том случае, если частота v света больше некоторого минимального значения vmin. Работа выхода А зависит от рода вещества. Поэтому и предельная частота vmin фотоэффекта (красная граница) для разных веществ различна. 2. Деформация тел. Виды деформации. Деформацией называют изменение формы или объема тела. Деформация возникает в случае, когда различные части тела совершают неодинаковые перемещения. Деформации, которые полностью исчезают после прекращения действия внешних сил, называется пластическими. Деформации, которые полностью исчезают после прекращения действия внешних сил, называются упругими. Билет № 20 1. Состав ядра атома. Изотопы. Содди в 1911 г. высказал предположение о возможности существования элементов с одинаковыми химическими свойствами, но различающихся, в частности, своей радиоактивностью. Эти элементы нужно помещать в одну и ту же клетку периодической системы Д. И. Менделеева. Содди назвал их изотопами. Именно поэтому у изотопов заряды атомных ядер одинаковы, а значит, число электронов в оболочках атомов и, следовательно, химические свойства изотопов одинаковы. Но массы ядер различны. Причем ядра могут быть как радиоактивными, так и стабильными. Различие свойств радиоактивных изотопов связано с тем, что их ядра имеют различную массу. Изотопы есть у самого тяжелого из существующих в природе элементов — урана (относительные атомные массы 238, 235 и др.) и у самого легкого — водорода (относительные атомные массы 1, 2, 3). Изотоп с относительной атомной массой 2 называется |