билеты по физике. Механическое движение
 Скачать 1.27 Mb.
|
|
16 БИЛЕТ 1) 1. Колебания-процесс, повторяющийся через определенные промежутки времени. Гармонические колебания-движение, при котором смещение тела от положения равновесия изменяется по гармоническому закону. Х-смещение от положения равновесия X=Acos(омега0t+фи0), фи= омега0t+фи0 – Фаза колебаний, которая определяет значение Х в любой момент времени. Омега0-циклическая частота, омега0=2Пи/Т, где Т-период колебаний, фи0-начальная фаза. Если в начальный момент времени смещение равно 0, то используют закон синуса(такой же, только синус) Скорость V=X’=-Aомега0sin(омега0т+фи0), Vmax=Aомега0 Ускорение равно производной от скорости a=-A(омега0)^2cos(омега0т+фи0) amax=-(омега0)^2*X 2. Электрический ток – упорядоченное движение эл.зарядов Условия возникновения и существования1. наличие свободных носителей зарядов, 2. наличие разности потенциалов. это условия возникновения тока,3. замкнутая цепь, 4. источник сторонних сил, который поддерживает разность потенциалов.Сторонние силы - силы неэлектрической природы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока. Сторонними считаются все силы отличные от кулоновских сил. Э.д.с. Напряжение.Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.ЭДС можно выразить через напряжённость электрического поля сторонних сил ЭДС=Аст./qНапряжение ( U ) равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда к величине перемещаемого заряда на участке цепи.U=A/q Сила тока ( I )- скалярная величина, равная отношению заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t , в течение которого шел ток. Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Плотность тока j — вектор, модуль которого равен отношению силы тока, протекающего через некоторую площадку, перпендикулярно направлению тока, к величине этой площадки.  3. Дифракция Фраунгофера – дифракция параллельных лучей. У Френеля сходящиеся лучи. Для осуществления необходимо, чтобы источник света и точка наблюдения были бесконечно удалены от препятствия и точный источник помещают в фокус собирающей линзы фи-угол дифракции, ВС –разность оптических путей. Если число зон Френеля четное, то соседние пары зон Френеля гасят друг друга и минимум  Bsinфи=+-ЛямбдаN Если число зон нечетное, то максимум Bsinфи=+-(2N+1)лямбда/2 С увеличением ширины щели b центральный максимум становтся уже, но ярче 17 БИЛЕТ 1). работа силы- мера действия силы при превращении механического движения в другую форму движения. A=F*Scosa примеры формул работы сил: работа силы тяжести: A=mgh Работа силы тяжести по наклонной поверхности: A=mgscosa Работа силы упругости: A=kx^2/2 A=k/2 (x1^2-x2^2) Работа силы трения: A=-|F(вектор)|s Консервативными называются силы, работа которых не зависит от формы траектории. Определяется только положеним начальных и конечных точек. К калссу консервативных сил относят гравитационные силы, упругие и силы электростатического взаимодействия. Существуют силы, работа которых зависит от формы пути. То есть работа по замкнутой траектории не равна 0, например сила трения. Такие силы называются неконсервативными. В этом случае работа не идет на увеличение потенциальной энергии, а идет на увеличение кинетической энергии молекул тела( на нагревание. Потенциальная энергия – скалярная физическая величина, равная работе, совершаемой потенциальной силой при перемещении тела из данной точки в точку, потенциальная энергия которой принято за ноль. Eп=mgh – потенциальная энергия взаимодействия тела и земли Eп=-G*Mm/r - Потенциальная энергия тел, взаимодействующих по средствам гравитационных сил. Eп= (kx^2)/2- Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Работа силы упругости. Связь потенциальной энергии с силой взаимодейстия: F=-grad*Eп Градиент – вектор показывающий направление наибыстрейшего изменения функции. 2. Представление гармонических колебаний в виде вектора. При вращении вектора А с угловой скорость омеганулевок проекция конца вектора будет перемещаться по оси Х по закону Х=А*косинусфи, где фи=омега нулевое*т+финулевое. Проекция конца вектора А на ось Х будет совершать гармонические колебания  Сложени гармонических колебаний:Х1=A1cos(омега0т+фи1), X2=A2cos(омега0т+фи2), X=Acos(омега0т+фи0) A^2=A1^2+A2^2-2A1A2cosальфа, где альфа=Пи-(фи2-фи1) Получаем: А^2=A1^2+A2^2+2A1A2cos(фи2-фи1) Если дельтафи=0, то А=А1+А2, если дельтафи=Пи, то А=А1-А2  3. Состав ядер атомов. Ядро состоит из протонов и нетронов. Сисло протонов определяет зарядовое число, заряд ядра равен суммарному заряду протонов.Атом нейтрален. Число протонв в ядре равно числу электронов в ядре. Массовое число А=З+Н(сумма протонов и нейтронов)  ------Закон распада Радиоактивностью называется способность атомного ядра самопроизвольно распадаться с испусканием частиц. Альфа-распад, бета-распад, гамма-распад Ядерные силы – короткодействующие, нецентральные. Энергия связи ядра равна работе которую нужно совершить для расщепления ядра на нуклоны. При образовани ядра из свободных нуклонов выделяется энергия, равная энергии связм ядра. Масса ядра уменьшается на величину дельтаМ-дефект массы. дельтаМ=Z*Mp+N*Mn-Мядра, где Мр, Мн-массы протона и нейтронаВозможны 2 процесса, при которых выделяется энергия:1)деление тяжелых ядер 2)слияние легких ядер 1)Для расщепления ядра необходима энергия Wc=7.5*240 МэВ, при образовании ядра выделяется энергия W=8.5*120+8.5*120=8.5*240 МэВ Итого Выделяется энерния W-Wc=240 МэВ, называемая атомной энергией  2)Слияние-реакция синтеза 18 БИЛЕТ 1.Электростатическое взаимодействие тел Электростатика изучает взаимодействие и свойства неподвижных электрических зарядов. Электрический заряд – количественная мера способности тела к электромагнитному взаимодействию. Закон сохранения эл.заряда: суммарный заряд электрически изолированной системы остается величиной постоянной В случае точечных заряженных тел (т.е. тел, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между ними) электростатические взаимодействия описываются законом Кулона: Сила, действующая между двумя точечными покоящимися зарядами пропорциональна величинам зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними F=k|q1||q2|/эпсилонд*r^2, где к – коэффициент пропорциональности к=1/4пи*эпсилонднулевое, эпсилонд нулевое – электрическая постоянная, эпсилонд – относительная диэлектрическая проницаемость среды, равная отношению напряженности в вакууме к напряженности данной среды.Взаимодействие неподвижных зарядов осуществляется посредством электростатического поля. Всякий заряд возбуждает в окружающем пространстве эл.поле. Характеристики: Е-напряженность, фи-потенциал, D- электрическое смещение. Электрическое поле проявляет себя в том, что на заряд, помещенный в данное поле, действует сила.Напряженность Е=F/q0 (направлена по действию силы на положительный заряд) Е=k|Q|/r^2 – напряженность поля точечного зарядаD=эпсилонд*эпсилонднулевое*E, для точечного заряда D=|q|/4pir^2 2) Интерференция света – устойчивое во времени усиление интенсивности света в одних точках пространства, ослабление – в других, наблюдаемое при наложении когерентных волн. Когерентные волны – разность фаз колебаний, возбуждаемых ими в какой либо точке, остается постоянной во времени, одиннаковая частота колебаний, колебание кетора E вдоль одной одной прямой или вдоль параллельных прямых ( могут быть только монохроматические волны) Монохроматическая волна – волна одной определенной и строго постоянной частоты. к-волновое число, показывающее чему равна разность фаз точек, находящихся на расстоянии 1м. r – расстояние до точки E1=E01sin(омегаt-k1r1) E2=E02sin(омегаt-k2r2) K1=2Pi/лямбда1 K2=2Pi/лямбда2 d<<L В точке M складываются два колебания одной частоты и одного направления. E0^2(результ)=E01^2+E02^2+2E01E02cosdeltaфи deltaфи = k1r1-k2r2 лямбда=VT = cT/n1=лямбданулевое/n1 Vср= c/n n- коэф преломления. Deltaфи= 2Pi*deltaб/лямбда нулевое (б- сигма маленькая, только в другую сторону) лямбданулевое - длина волны в вакууме. б=nr – оптическая длина пути deltaб=n1r1-n2r2 – разность оптических путей – связь разности оптических длин путей волн с разностью фаз колебаний, вызываемых волнами. Оптическая длина пути между двумя точками среды — расстояние, на которое свет (оптическое излучение) распространился бы в вакууме за время его прохождения между этими точками. Условия максимумов и минимумов амплитуды при интерференции двух волн. E0^2(результ)=E01^2+E02^2+2E01E02cosdeltaфи Iрезультирующее = I1+I2+2sqrt(I1*I2) cosфи delta фи = const – когерентные волны deltaфи не равно const – не когерентные волны, косинус фи =0 Iрезульт = I1+I2 – интерференции не будет. Cosdeltaфи=1 deltaфи=+-2PiN, где n=1 2 3 …. Deltaфи= (2Pi/лямбданулевое)*deltaб условие максимум: deltaб=+-Nлямбданулевое Амплитуда результирующего колебания будет максимальной и равной E01+E02, если разность оптических путей волн равна целому числу длин волн в вакууме. Cosфи=-1 deltaфи= +-(2N+1)Pi, N = 0 1 2 3 ….. Условие минимума: deltaб=+-(2N+1) лямбданулевое/2 Амплитуда результирующего колебания будет минимальной и равной разности амплитуд, если разность оптических путей равна полуцелому числу длин волн. Интерференционные полосы и интерференционная картина на плоском экране при освещении двух узких длинных параллельных щелей. А)красным светом Б) белым светом. Опыт Юнга а) если используется монохроматический свет, то на экране увидим чередование светлых и темных полос данного цвета. С увеличением порядка кольца интенсивность уменьшается. Полосы тусклеют. Б) если источник дает белый свет, то на экране в области светлых полос наблюдается радужные полосы. Радужность объясняется тем, что условия максимумов и минимумов зависит от длины волны. 3. Обратимый процесс – система проходит через те же равновесные состояния, что и по прямому, но в обратной последовательности. Обратимыми являются все равновесные процессы. В результате прямого и обратного процесса не происходит изменения в окружающей среде. Все остальные – необратимые Необратимость тепловых процессов:невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах. Чисто механические процессы (без учета трения) обратимы, т.е. инвариантны (не изменяются) при замене t→ -t. Уравнения движения каждой отдельно взятой молекулы также инвариантны относительно преобразования времени, т.к. содержат только силы, зависящие от расстояния. Значит причина необратимости процессов в природе в том, что макроскопические тела содержат очень большое количество частиц. Особенность тепловой энергии состоит в том, что она является энергией неупорядоченного, хаотического движения мельчайших частиц тела, в то время как все другие виды энергии - результат упорядоченного движения. Энтропия – мера беспорядка системы. Пример: при соединении двух тел, система переходит из менее вероятного состояния в более вероятное состояние – равновесия. Энтропия – величина для характеристики вероятности состояния S=klnP где,k-постоянная Больцмана. а Р – термодинамическая вероятность(число микросостояний, которыми может быть осуществлено данное макросостояние)Все процессы в замкнутой системе происходят от менее вероятного к более вероятному – в сторону возрастания энтропии Изменение энтропии равно тношению полученного в ходе обратимого процесса тепла к температуре системы dS=dQ/T/ Дифференциируя выражение 1 закона термодинамики, получаем S2-S1==(m/M)*Cvln(T2/T1)+(m/M)*Rln(V2/V1) Изменение энтропии в изопроцессах: Изотермический: дельтаS=(m/M)*Rln(V2/V1), Изохорный дельтаS= (m/M)*Cvln(T2/T1) Изобарный дельтаS= (m/M)*Cрln(T2/T1) Адиабатный =0 |