Реферат: Билеты по физике
2. 2. Волны. Поперечные и продольные волны. Длина волны, ее связь со скоростью распространения и частотой (периодом) колебаний.
Волна – это процесс распространения колебаний (вынужденных) в пространстве с течением времени. Условие существования волны: источник колебаний, взаимодействие между частицами среды. Особенности волнового движения – перенос энергии без переноса вещества. Параметры – скорость волны – скорость перемещения энергии; длина волны – минимальное расстояние между точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Период – время повторения внешнего вида (период волны=период колебаний). V=Y/T V=Yv . виды волны: поперечная – волна в которой колебание частиц происходит поперечно направлению распространению волны (перпендикулярно скорости). Продольная – вдоль. Волновой фронт – волновая поверхность – это множество точек, колеблющихся в одинаковых фазах (линейный, плоский , круговой, сферический). Луч и волновой фронт всегда перпендикулярны.
Билет 13
1. 1. Электрическое поле. Напряженность электрического поля.
2. 2. Ускорение, скорость и перемещение при равноускоренном прямолинейном движении.
3. 3. «ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ»
1. 1. Взаимодействие зарядов по закону Кулона является установленным фактом. Однако математическое выражение закона взаимодействия зарядов раскрывает физической картиной самого процесса взаимодействия, не отвечает на вопрос: каким путем осуществляется действие зарядов q1 на заряд q2? Возможный ответ на этот вопрос давала теория дальнодействия, которая утверждал, что электрические заряды обладают способностью мгновенно действовать друг на друга на расстоянии. Теория близкодействия, созданная на основе работ Фарадея, объясняет взаимодействие электрических зарядов тем, что вокруг каждого электрического заряда существуют некая среда, через которую передаются электрические притяжения или отталкивания, те электрическое поле. Электрическое поле заряда – материальный объект, оно непрерывно вы пространстве и способна действовать на другие электрические заряды. Если к электроскопу, не касаясь его оси, поднести на некотором расстоянии заряженную палочку, то стрелка все равно будет откланяться. Это и есть действие электрического поля. При удалении палочки от оси электроскопа его действие будет проявляться слабее. Согласно теории близкодействия, взаимодействие электрических зарядов q1 и q2 есть результат действия поля заряда q1 на заряд q2 и наоборот. Любое электрическое поле обладает напряженностью. Напряженность электрического поля – это физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на точечный электрический заряд, к значению этого заряда. Вектор E=векторуF/q1 . Используя закон Кулона и определение понятия напряженности поля, получим выражение для модуля напряженности электрического поля в некоторой точке А на расстоянии r от точечного заряда. Если в точку А поместить точечный заряд, то на него будет действовать сила F=kq1q2/r^2 От куда следует E=kq/r^2. векторF= q* вектор E.
2. 2. Ускорение, скорость и перемещение при равноускоренном прямолинейном движении.
Равноускоренное прямолинейное, равнозамедленное
При равномерном прямолинейном движении с постоянной
скоростью U вектор скорости в каждой точке направлен вдоль траектории.
Средняя скорость и численное значение мгновенной –
равны, при таком движении ускорение а остается величиной постоянной, причем
нормальная составляющая равна 0.
Если направление ускорения совпадает с направлением скорости, то движение называется - равноускоренным, а если не совпадает – то, равнозамедленным.
· · Прямолинейное движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется на одинаковую величину, называется равноускоренным прямолинейным движением.
Онологично
для равнозамедленного движения с ускорением а<0, знак учитывается в формуле
(x ).
Билет 14
1. 1. Работа при перемещении заряда в электрическом поле. Разность потенциалов. Напряжение.
2. 2. Деформация, растяжение и сжатие. Сила упругости. Закон Гука.
3. 3. (Задача на расчет импульса и энергии фотона)
Пусть в электрическом однородном поле с напряженностью вектор Е происходит перемещение заряда по линии напряженности на расстояние дельта d=d1-d2, тогда работа равна A=F(d1-d2)=qE(d1-d2). Из механики известно, что при перемещении между двумя точками в гравитационном поле работа силы тяжести не зависит от траектории движения тела. Силы гравитационного и электростатического взаимодействий имеют одинаковую зависимость от расстояния. Векторы силы направлены по прямой, соединяющей точечные тела. Отсюда следует, что и при перемещении заряда в электрическом поле из одной точки в другую работа сил электрического поля не зависит от траектории движения. Работы сил электростатического поля по замкнутой траектории равна нулю. Поле, работа сил которого по замкнутой траектории равна нулю, называется потенциальным. И гравитационное поле, и поле электростатическое являются потенциальными полями.
При перемещении электрического заряда в электростатическом поле работа сил равна произведению заряда на разность потенциалов начальной и конечной точек траектории движения заряда.. Так как работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки пространства в другую не зависит от траектории движения заряда межу этими точками, то разность потенциалов является величиной, не зависящей от траектории движения заряда. Следовательно, разность потенциалов может служить энергетической характеристикой электростатического поля. Единица разности потенциалов называется вольтом. Если потенциал электростатического поля на бесконечно большом расстоянии от точечного электрического заряда в вакууме принимается равным нулю, то на расстоянии r от заряда он определяется по формуле фи=k/q/r. Отношение работы А, совершаемый любым электрическим полем при перемещении заряда из одной точки поля в другую, к значению этого заряда называется напряжение между этими точками U=A/q. Отсюда работа сил электрического поля при перемещении заряда равна произведению напряжения U между точками на заряд q А=q*U. В электростатическом поле напряжение между двумя любыми точками равно разности потенциалов этих точек. U12=фи1-фи2. Напряжение характеризует электрическое поле, которое создает ток. Напряжение показывает, какую работу совершит электрическое поле при перемещении межу точками поля заряда в 1 Кл. N=A/t A=N*t U=N*t/q = N/I. Связь напряжения с напряженностью поля. При перемещении положительного заряда по линии напряженности однородного поля на расстояние д кулоновская сила совершает работу A-F*d=qEd A=U*q qEd=Uq U=Ed E=U/d.
2. 2. Деформация, растяжение и сжатие. Сила упругости. Закон Гука.
Деформация это процесс изменения формы и размеров тела. Деформация Е – это безразмерная величина, равная отношению размера изделия дельта эль к исходному размеру эль нулевое. Механическое напряжение – величина, характеризующая упругие силы на единицу площади, численно раная отношению силы упругости к площади поперечного сечения образца.
Закон Гука. Ряд растяжения или сжатия, характеризующегося вектором деформации (удлинения или сжатия) дельта l: сила упругости пропорциональна вектору деформации и противоположна ему по направлению. Механическое напряжение возникающая в образце пропорциональна относительному удлинению сигма=EE.
Сигма=F/S, F/S=E*дельтаl/l0 F=(ES/l0)*дельта l. F=k*дельта l.
Жесткость K=ES/l0. Упругая деф. – деф, при котором при снятии нагрузки образец восстанавливает свою форму. Пластичная наоборот. Пластичная деформация происходит путем взаимных сдвигов соседних слоев материала, причем эти сдвиги имеют необратимый характер. Запас прочности величина, показывающая во сколько раз предел прочности больше допустимой нагрузки. Деформация: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение.
Билет 15
1. 1. ЭДС. Закон Ома для полной цепи. Определение сопротивления проводников.
2. 2. Свободные колебания в механических и электрических колебательных системах. Частота свободных колебаний. Затухание свободных колебаний.
3. 3. (Задача на использование графиков изопроцессов в газах)
1. 1. Полная работа сил электростатического поля при движении зарядов по замкнутой цепи постоянного тока равна нулю. Следовательно, вся работа электрического тока в замкнутой электрической цепи совершается за сет сторонних сил, вызывающих разделение зарядов внутри источника тока и поддерживающих на его выходе постоянное напряжение. ЭДС – величина, характеризующая способность источника тока совершать работу по разделению заряда, ч.р. отношению работы сторонних сил, совершаемой сторонними силами по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда. E=A/дельтаq. Выражается в тех же единицах, что и напряжение.
Если в резщультате прохождения тока в замкнутой электрической цепи происходит только нагревание проводнико, то по закону сохранения энергии полная работа электрического тока в замкнутой цепи, равная работе сторонних сил источника тока, равна количеству теплоты, выделившейся на внешнем и внутреннем участках цепи: А=Аст=Аполн. Так как Аст=дельтаq*(ЭДС), а полная Qполн=I^2(R+r)*дельтаt, то дельтаq*e=I^2*(R+r)*дельта t; дельтаq=I*дельта t. ЗНАЧИТ E=I(R+r) I=E/R+r. Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно полному сопротивлению цепи.
R=роl/s, где ро – удельное сопротивление проводника.
2. 2. Свободные колебания в механических и электрических колебательных системах. Частота свободных колебаний. Затухание свободных колебаний.
Простейшая электрическая цепь, в которой могут возникать свободные электромагнитные колебания за счет первоначального сообщения й энергии, состоит из конденсатора и катушки индуктивности. Такую систему называют колебательным контуром. При присоединении к конденсатору катушки индуктивности он начиает разряжаться, в цепи появляется электрический ток. Сила тока возрастает постепенно, это обусловлено явлением самоиндкции. При появлении тока возникает переменное магнитное поле. Оно пораждает в проводнике вихревое электрическое поле. Оно при нарастании магнитного поля направлено против тока и и препятствует его мгновенному увеличению. По мере разрядки конденсатора энергия электрического поля уменьшается, но одновременно возрастает энергия магнитного поля тока. Конденсатор полностью разрядился, вся энергия в катушке. Но не смотря на то, что напряжение равно нулю, электрический ток не прекращается, препятставует явление самоиндукции. Как только сила тока и созданное им магнитное поле начнут уменьшаться, возникнет вихревое электрическое, которое будучи направленное по току, начнет его поддерживать. В результате конденсатор перезаряжается до тех пор, пока ток, постепенно уменьшаясь, не станет равным нулю. Примером может служить переменный ток в осветительной эектросетях. Механические колебания – это поочередные периоические вижения тоела в двух противоположны положениях. Чатотой колебаий называют число колебаний, совершаемых телом за одну секунду - cобственная частота. Ню=1/T. Т=2п*корень из LC.
Все свободные колебания – затухающие.
Билет 16
1. 1. Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Сила Лоренца. Сила Ампера.
2. 2. Термоядерная реакция. Перспективы и проблемы развития ядерной энергетики.
3. 3. (Задача на использование зависимостей кинематических величин)
Подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем проводники с током, возникает магнитное поле. Магнитное поле представляет собой особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися электрическими заряженными частицами. Основные свойства магнитного поля: магнитное поле порождается электрическим полем. Магнитное поле обнаруживается по действию на ток. Магнитное поле материально, оно действует на тела, а следовательно, обладает энергией. Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля является факт существования электромагнитных волн. Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера. Для характеристики способности магнитного поля оказывать силовое воздействие на проводник с током вводится векторная величина – магнитная индукция вектор В [Тл]. F=BILsin(альфа). Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют – силой Лоренца. F=B*q*V*sin(альфа).
2. Термоядерная реакция. Перспективы и проблемы развития ядерной энергетики.
Ядерную энергию можно получить двумя способами: делением тяжелых ядер и синтезом легких ядер. Ядерный синтез, происходящий в разогретом веществе, называют термоядерной реакцией. Прежде всего нужно нагреть термоядерное горючие до температуры, когда реакции синтеза могут происходить с заметной вероятностью. Необходимо, чтобы при синтезе выделялось больше энергии, чем затрачивается ее на нагрев вещества, или чтобы рождающиеся при синтезе быстрые частицы сами поддерживали требуемую температуру горючего. Для этого нужно, чтобы вступающее в синтез вещество было надежно теплоизолированно от окружающей холодной среды, те чтобы время остывания было достаточно велико. Легче всего осуществлять синтез между тяжелыми изотопами водорода – дейтерием 2/1Н и тритием 3/1Н. При этом получается ядро гелия и нейтрон 4/2Н + 1/0n. Так как тепловая скорость ионов водорода составляет 10^8 см/с, за 1 с ионы пролетают 1000 км, те нужны специальные устройства, предотвращающие попадание плазмы на стенки. Плазма – газ, состоящий из смеси электронов и ионов. На заряженные частицы, движущиеся поперек магнитного поля, действует сила, искривляющая их траекторию. Те магнитное поле может предотвратить уход заряженных частиц, но этого мало. Можно сделать «магнитные пробки» - области с более сильным магнитным полем, отражающие часть частиц. Но лучше всего «свернуть» силовые линии в кольцо, использовать тороидальное магнитное поле. Оно неоднородно в пространстве – его напряженность спадает по радиусу, а в неоднородном поле возникает медленное движение заряженных частиц – так называемый дрейф. Его можно ликвидировать, пропустив через плазму ток вдоль обхода тора. Тогда поле получится винтовым. Двигаясь по спирали вдоль силовых линий, заряженные частицы будут переходить из верхней полуплоскости тора в нижнюю и обратно. Именно так устроена магнитная система установок Токамак. Кроме термоизоляции плазмы необходимо обеспечить ее нагрев. В Токамаке для этой цели используется ток, протекающий по плазменному шнуру.
Билет 17
1. 1. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
2. 2. Принцип действия тепловых двигателей. КПД теплового двигателя. Роль тепловых машин.
3. 3. (Задача на выход ядерной реакции)
1. 1. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом электропроводящем контуре при изменении магнитного потока через площадь этого контура. По правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток направлен так, что создаваемый им магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремиться препятствовать тому изменению потока, которое вызывает данный ток. Явление ЭИ находит широкое применение в технике. Оно используется в индукционных генераторах тока, индукционных плавильных печах, трансформаторах, в счетчиках электроэнергии и др.
Закон ЭИ формулируется именно для ЭДС индукции, а не для силы индукционного тока: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: Ei=модуль(дельта Ф/дельта t). С учетом правила Ленца: Ei=-дельта Ф/дельта t. При изменении магнитного потока в катушке, имеющей n одинаковых витков провода, общая ЭДС индукции в n раз больше ЭДС одного витка.
