Шпаргалка с билетами по физике, 11 класс

Шпаргалка с билетами по физике, 11 класс

Билет №1

1) Относительность механического движения. Система отсчёта. Сложение

скоростей в классической и релятевиствской механике.

Относительность движения – это перемещение и скорость тела относительно

разных систем отсчета различны (например, человек и поезд). Скорость тела

относительно неподвижной системы координат равна геометрической сумме

скоростей тела относительно подвижной системы и скорости подвижной системы

координат относительно неподвижной. (V1 – скорость человека в поезде, V0-

скорость поезда, то V=V1+V0).

Релятивистский закон сложения скоростей: v2=(v1+v)/(1+v1*v/c^2)

Система отсчёта. Механическое движение, как это следует из его определения,

является относительным. Поэтому о движении тел можно говоритъ лишь в том

случае, когда указана система отсчёта. Система отсчёта включает в себя: 1)

Тело отсчёта, т.е. тело, которое принимается за неподвижное и относительно

которого рассматривается движение других тел. С телом отсчёта связывают

систему координат. Чаще всего используют декартовую (прямоугольную) систему

координат

2) Испарение жидкостей. Насыщенные и ненасыщенные пары. Давление

насыщенного пара. Влажность воздуха, измерить влажность воздуха в классной

комнате.

1. Испарение и конденсация. Процесс перехода вещества из жидкого состояния

в газообразное состояние называется парообразованием, обратный процесс

превращения вещества из газообразного состояния в жидкое называют

конденсацией. Существуют два вида парообразования - испарение и кипение.

Рассмотрим сначала испарение жидкости. Испарением называют процесс

парообразования, происходящий с открытой поверхности жидкости при любой

температуре. С точки зрения молекулярно-кинетической теории эти процессы

объясняются следующим образом. Молекулы жидкости, участвуя в тепловом

движении, непрерывно сталкиваются между собой. Это приводит к тому, что

некоторые из них приобретают кинетическую энергию, достаточную для

преодоления молекулярного притяжения. Такие молекулы, находясь у

поверхности жидкости, вылетают из неё, образуя над жидкостью пар (газ).

Молекулы пар~ двигаясь хаотически, ударяются о поверхность жидкости. При

этом часть из них может перейти в жидкость. Эти два процесса вылета молекул

жидкости и ах обратное возвращение в жидкость происходят одновременно. Если

число вылетающих молекул больше числа возвращающихся, то происходит

уменьшение массы жидкости, т.е. жидкость испаряется, если же наоборот, то

количество жидкости увеличивается, т.е. наблюдается конденсация пара.

Возможен случай, когда массы жидкости и пара, находящегося над ней, не

меняются. Это возможно, когда число молекул, покидающих жидкость, равно

числу молекул, возвращающихся в неё. Такое состояние называется

динамическим равновесием, а пар, находящийся в динамическом равновесии со

своей жидкостью, называют насыщенным. Если же между паром и жидкостью нет

динамического равновесия, то он называется ненасыщенным. Очевидно, что

насыщенный пар при данной температуре имеет определённую плотность,

называемую равновесной.

Это обусловливает неизменность равновесной плотности, а следовательно, и

давления насыщенного пара от его объёма при неизменной температуре,

поскольку уменьшение или увеличение объёма этого пара приводит к

конденсации пара или к испарению жидкости соответственно. Изотерма

насыщенного пара при некоторой температуре в координатной плоскости Р, V

представляет собой прямую, параллельную оси V. С повышением температуры

термодинамической системы жидкость - насыщенный пар число молекул,

покидающих жидкость за некоторое время, превышает количество молекул,

возвращающихся из пара в жидкость. Это продолжается до тех пор, пока

возрастание плотности пара не приводит к установлению динамического

равновесия при более высокой температуре. При этом увеличивается и давление

насыщенных паров. Таким образом, давление насыщенных паров зависит только

от температуры. Столь быстрое возрастание давления насыщенного пара

обусловлено тем, что с повышением температуры происходит рост не только

кинетической энергии поступательного движения молекул, но и их

концентрации, т.е. числа молекул в единице объема

При испарении жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, вследствие чего

средняя кинетическая энергия поступательного движения оставшихся молекул

уменьшается, а следовательно, и температура жидкости понижается (см. §24).

Поэтому, чтобы температура испаряющейся жидкости оставалась постоянной, к

ней надо непрерывно подводить определённое количество теплоты.

Количество теплоты, которое необходимо сообщить единице массы жидкости, для

превращения её в пар при неизменной температуре называется удельной

теплотой парообразования. Удельная теплота парообразования зависит от

температуры жидкости, уменьшаясь с её повышением. При конденсации

количество теплоты, затраченное на испарение жидкости, выделяется.

Конденсация – процесс превращения из газообразного состояния в жидкое.

2. Влажность воздуха. В атмосфере всегда содержится некоторое количество

водяных паров. Степень влажности является одной из существенных

характеристик погоды и климата и имеет во многих случаях практическое

значение. Так, хранение различных материалов (в том числе цемента, гипса и

других строительных материалов), сырья, продуктов, оборудования и т.п.

должно происходить при определенной влажности. К помещениям, в зависимости

от их назначения, также предъявляются соответствующие требования по

влажности.

Для характеристики влажности используется ряд величин. Абсолютной

влажностью р называется масса водяного пара, содержащегося в единице объёма

воздуха. Обычно она измеряется в граммах на кубический метр (г/м3).

Абсолютная влажность связана с парциальным давлением Р водяного пара

уравнением Менделеева – Клайпейрона [pic], где V - объём, занимаемый паром,

m, Т и ( — масса, абсолютная температура и молярная масса водяного пapa, R

— универсальная газовая постоянная (см. (25.5)). Парциальным давлением

называется давление, которое оказывает водяной пар без учёта действия

молекул воздуха другого сорта. Отсюда [pic], так как р = m/V— плотность

водяного пара.

В определённом объёме воздуха при данных условиях количество водяного пара

не может увеличиваться беспредельно, поскольку существует какое-то

предельное количество паров, после чего начинается конденсация пара. Отсюда

появляется понятие максимальной влажности. Максимальной влажностью Pm

называют наибольшее количество водяного пара в граммах, которое может

содержаться в 1 м3 воздуха при данной температуре (по смыслу это есть

частный случай абсолютной влажности). Понижая температуру воздуха, можно

достичь такой температуры, начиная с которой пар начнёт превращаться в воду

— конденсироваться. Такая темпepaтypa носит название точки росы. Степень

насыщенности воздуха водяными парами характеризуется относительной

влажностью. Относительной влажностью b называют отношение абсолютной

влажности р к максимальной Pm т.е. b=P/Pm. Часто относительную влажность

выражают в процентах.

Существуют различные методы определения влажности.

1. Наиболее точным является весовой метод. Для определения влажности

воздуха его пропускают через ампулы, содержащие вещества, хорошо

поглощающие влагу. Зная увеличение массы ампул и объём пропущенного

воздуха, определяют абсолютную влажность.

2. Гигрометрические методы. Установлено, что некоторые волокна, в том

числе человеческий волос, изменяют свою длину в зависимости от

относительной влажности воздуха. На этом свойстве основан прибор,

называемый гигрометр ом. Имеются и другие типы гигрометров, в том числе и

электрические.

З. Психрометрический метод — это наиболее распространенный метод

измерения. Суть его состоит в следующем. Пусть два одинаковые термометра

находятся в одинаковых условиях и имеют одинаковые показания. Если же

баллончик одного из термометров будет смочен, например, обернут мокрой

тканью, то показания окажутся различными. Вследствие испарения воды с ткани

так называемый влажный термометр показывает более низкую температуру, чем

сухой. Чем меньше относительная влажность окружающего воздуха, тем

интенсивнее будет испарение и тем ниже показание влажного термометра. Из

показаний термометров определяют разность температур и по специальной

таблице, называемой психрометрической, определяют относительную влажность

воздуха.

Билет №2

1) Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Принцип

относительности в классической механике и теории относительности.

Явление сохранения скорости тела при отсутствии внешних воздействий

называется инерцией. Первый закон Ньютона, он же закон инерции, гласит:

“существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно

движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не

действуют другие тела”. Системы отсчета, относительно которых тела при

отсутствии внешних воздействий движутся прямолинейно и равномерно,

называются инерциальными системами отсчета. Системы отсчета, связанные с

землей считают инерциальными, при условии пренебрежения вращением земли.

Причиной изменения скорости тела всегда является его взаимодействие с

другими телами. При взаимодействии двух тел всегда изменяются скорости,

т.е. приобретаются ускорения. Отношение ускорений двух тел одинаково при

любых взаимодействиях. Свойство тела, от которого зависит его ускорение при

взаимодействии с другими телами, называется инертностью. Количественной

мерой инертности является масса тела. Принцип отноительности – главный

постулат теории Эйнштейна. Все процессы природы протекают одинакого во всех

инерциальных системах отсчёта. Это означает, что во всех инерциальных

системах отсчёта физические законы имеют одинаковую форму. Таким образом,

принцип относительности классической механики обобщается на все процессы в

природе, в том числе и на электромагнитные. Имеется ещё второй постулат:

скорость света в вакууме одинакова для всех инерциональных систем отсчёта.

Она не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приёмника светового

сигнала.

2) Принцип радиотелефонной связи. Модуляция и детектирование. Простейший

радиоприёмник. Изобретение радио А. С. Поповым

Принцип радиосвязи: переменный электрический ток высокой частоты,

созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстро

меняющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде

электромагнитной волны. Достигая приёмной антенны, электромагнитная волна

вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает

передатчик. Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 г.

генератора незатухающих электромагнитных колебаний.

Модуляция. Для осуществления радиотелефонной связи необходимо

использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной.

Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор

высокой частоты, например генератор на транзисторе. Для пережачи звука эти

высокочастотные колебания изменяют (модулируют), с помощью электрических

колебаний низкой (звуковой) частоты. Можно, например, изменять со звуковой

частотой амплитуду высокочастотных колебаний. Этот способ называют

амплитудной модуляцией. Модуляция – медленный процесс. Это такие изменения

в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить

очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится

заметным образом.

Детектирование. В приёмнике из модулированных колебаний высокой частоты

выделяются низкочастотные колебания. Такой процесс называют

детектированием. Полученный в результате детектирования сигнал

соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон

передатчика.

Рассмотрим простейший радиоприемник. Он состоит из антенны, колебательного

контура с конденсатором переменной емкости, диода-детектора, резистора и

телефона. Частота колебательного контура подбирается таким образом, чтобы

она совпадала с частотой несущей, при этом амплитуда колебаний на

конденсаторе становится максимальной. Это позволяет выделить нужную частоту

из всех принимаемых. С контура модулированные колебания высокой частоты

поступают на детектор. После прохождения детектора ток каждые полпериода

заряжает конденсатор, а следующие полпериода, когда ток не проходит через

диод, конденсатор разряжается через резистор. (я правильно понял???).

Изобретение радио А. С. Поповым. В качаестве детали, непосредственно

«чувствующей» эл.маг. волн. П. Применил когерер – стеклян. Трубка с 2

электродами, наполненной мелкими металлическими опилками. В обычномм сост.

Когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой

контакт друг с другом. Пришедшая эл-магн-ая волна создат в когерере

переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие

искорки, спекающие опилки. В результате сопр. Когерера падает со 100000 до

1000-500 Ом. Снова вернуть прибору бльшое опротивление можно, если

встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приёма, необходимую для

осуществлеия беспроволочойсвязи, он использовал звонковое утройство для

встряхивания когерера после приёма сигнала. Цепь эл-ого звонка замыкалась с

помощью чувствительного реле в момент прихода электромагнитной волны. С

окончанием прихода волны работа звонка сраз прекращалась, так ка кмолоточек

звонка ударял не только по звонку, но и по когереру. Чтобы повысить

чувствитель7сть приёмника, П. Один из выводов когерера заземлил, а другой

присоеденил к высоку подняторму куску проволки, слоздав первую приёмную

антенну для беспроволочной связи.7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-

хим-ого общества в Петербурге он продемонстрировал действие своего прибора.

Этот день стал днём рождения радио. Вначале радиосвыязть была установлена

на 250 м., затем более чем на 600, затем 20 км, в 1901 г. – 150 км. За

границей усовершенствование подобных приборов профодилось фирмой,

организованной итальянским инженером Г. Маркони.

Билет №3

1) Масса, способы её измерения. Сила. Второй закон Ньютона

Свойство тела , от которого зависит его ускорение при взаимодействии с

дургими телами, называется инертностью. Количественной мерой инертности

теля является масса тела. Чем большей массой обладает тело, тем меньше

ускорение оно получает при взаимодействии. Поэтому в физике принятно, что

отношение масс взаимодействующих тел равно обратному отношению модулей

ускорений m1/m2=a2/a1. За единицу массы в международной системе принята

масса специального эталона, изготовленного из сплава платины и иридия.

Масса этого эталона называется килограммом (кг.) Масса тела – это величина,

выражающая его инертность.

При взвешивании определения масс используется способность всех тел

взаимодействовать с землёй. Опыты показали, что тела, обладающие одинаковой

массой, одинаково притягиваются к земле. Одинаковость притяжения тел к

Земле можно, например, установить по одинаковому растяжению пружины при

поочерёдном подвешивании к ней тел с одинаковыми массами.

Второй закон Ньютона устанавливает связь между кинематической

характеристикой движения – ускорением, и динамическими характеристиками

взаимодействия – силами. [pic], или, в более точном виде, [pic], т.е.

скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на него

силе. При одновременном действии на одно тело нескольких сил тело движется

с ускорением, являющимся векторной суммой ускорений, которые возникли бы

при воздействии каждой из этих сил в отдельности.

При любом взаимодействии двух тел отношение модулей приобретенных ускорений

постоянно и равно обратному отношению масс. Т.к. при взаимодействии тел

векторы ускорений имеют противоположное направление, можно записать, что

[pic]. По второму закону Ньютона сила, действующая на первое тело равна

[pic], а на второе [pic]. Таким образом, [pic]

2)Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Закон электролиза

в технике.

Электролиты – водные растворы солей, кислот и щелочей. При растворении

электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды

происходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называется

электролитической диссоциацией. Степень диссоциации, т.е. доля молекул в

растворенном веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры,

концентрации раствора и диэлектрической проницаемости ? растворителя. С

увеличением температуры степень диссоциации возрастает и, следовательно,

увеличивается концентрация положительно и отрицательно заряженных ионов.

Ионы разных знаков при встрече могут снова объединится в нейтральные

молекулы – рекомбинировать. Носителями заряда в водных растворах или

расплавах электролитов являются положительно или отрицательно заряженные

ионы. Поскольку перенос заряда в водных растворах или расплавах

электролитов осуществляется ионами, такую проводимость называют ионной.

Электролизом называют процесс выделения на электроде чистого вещества,

связанный с окислительно-восстановительными реакциями.(или такая

формулировка: Электролиз – это выделение веществ из электролита с

последующим осаждением на электродах; или такая: Электролиз – это процесс

выделения током химических составляющих проводника).

Фарадей сформулировал два закона электролиза:

1. Масса вещества, выделяющегося из электролита на электродах, оказывается

тем большей, чем больший заряд прошел через электролит: m~q, или m~It,

где I – сила тока, t – время его прохождения через электролит.

Коэффициент k, превращающий эту пропорциональность в равенство m=kIt,

называется электрохимическим эквивалентом вещества.

2. Электрохимический эквивалент тем больший, чем больше масса моля вещества

и чем меньше его валентность: k~M/n (эта дробь называется химическим

эквивалентом вещества). Коэффициент, превращающий эту пропорциональность

в равенство, назвали постоянной Фарадея F:k=1/F•M/n. Постоянная Фарадея

равна произведению двух констант – постоянной Авогадро и заряда

электрона: F=6,02 10Іі моль?№ •1,6•10 в степени -19Кл?9,6•10 в степени 4

Кл/моль. Итак: k=1/F•M/n.

Подставив (2) в (1): m=MIt/Fn. Это объединенный закон Фарадея для

электролиза.

Электролиз применяется:

1. Гальванопластика, т.е. копирование рельефных предметов.

2. Гальваностегия, т.е. нанесение на металлические изделия тонкого слоя

другого металла (хром, никель, золото).

3. Очистка металлов от примесей (рафинирование металлов).

4. Электрополировка металлических изделий. При этом изделие играет роль

анода в специально подобранном электролите. На микронеровностях

(выступах) на поверхности изделия повышается электрический потенциал, что

способствует их первоочередному растворению в электролите.

5. Получение некоторых газов (водород, хлор).

6. Получение металлов из расплавов руд. Именно так добывают аллюминий.

Билет №4

1) Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Свободное падение тел. Вес

тела. Невесомость.

Исаак Ньютон выдвинул предположение, что между любыми телами в природе

существуют силы взаимного притяжения. Эти силы называют силами гравитации,

или силами всемирного тяготения. Сила всемирного тяготения проявляется в

Космосе, Солнечной системе и на Земле. Ньютон обобщил законы движения

небесных тел и выяснил, что F = G(m1*m2)/R2, где G — коэффициент

пропорциональности, называется гравитационной постоянной. Численное

значение гравитационной постоянной опытным путем определил Кавендиш,

измеряя силу взаимодействия между свинцовыми шарами. В результате закон

всемирного тяготения звучит так: между любыми материальными точками

существует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению

их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними,

действующая по линии, соединяющей эти точки.

Физический смысл гравитационной постоянной вытекает из закона всемирного

тяготения. Если m1 = m2 = 1 кг, R = 1 м, то G = F, т. е. гравитационная

постоянная равна силе, с которой притягиваются два тела по 1 кг на

расстоянии 1 м. Численное значение: G = 6,67 • 10-11 Н • м2/кг2. Силы

всемирного тяготения действуют между любыми телами в природе, но ощутимыми

они становятся при больших массах (или хотя бы масса одного из тел велика).

Закон же всемирного тяготения выполняется только для материальных точек и

шаров (в этом случае за расстояние принимается расстояние между центрами

шаров).

Частным видом силы всемирного тяготения является сила притяжения тел к

Земле (или к другой планете). Эту силу называют силой тяжести. Под

действием этой силы все тела приобретают ускорение свободного падения. В

соответствии со вторым законом Ньютона g = fт/m, следовательно, fт = mg.

Сила тяжести всегда направлена к центру Земли. В зависимости от высоты h

над поверхностью Земли и географической широты положения тела ускорение

свободного падения приобретает различные значения. На поверхности Земли и в

средних широтах ускорение свободного падения равно 9,831 м/с2.

В технике и быту широко используется понятие веса тела. Весом тела называют

силу, с которой тело давит на опору или подвес в результате гравитационного

притяжения к планете (рис. 5). Вес тела обозначается Р. Единица измерения

веса — 1 Н. Так как вес равен силе, с которой тело действует на опору, то в

соответствии с третьим законом Ньютона по величине вес тела равен силе

реакции опоры. Поэтому, чтобы найти вес тела, необходимо найти, чему равна

сила реакции опоры.

Рассмотрим случай, когда тело вместе с опорой не движется. В этом случае

сила реакции опоры, а следовательно, и вес тела равен силе тяжести (рис.

6):р = N = mg.

В случае движения тела вертикально вверх вместе с опорой с ускорением, по

второму закону Ньютона, можно записать mg + N = та (рис. 7, а).

В проекции на ось OX: -mg + N = та, отсюда N = m(g + а). Следовательно, при

движении вертикально вверх с ускорением вес тела увеличивается и находится

по формуле Р = m(g + а).

Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса,

называют перегрузкой. Действие перегрузки испытывают на себе космонавты как

при взлете космической ракеты, так и при торможении корабля при входе в

плотные слои атмосферы. Испытывают перегрузки и летчики при выполнении

фигур высшего пилотажа, и водители автомобилей при резком торможении.

Если тело движется Вниз по вертикали, то с помощью аналогичных рассуждений

получаем mg +

+N = та; mg -N = та; N = m(g -а); Р = m(g - а), т. е. вес при движении по

вертикали с ускорением будет меньше силы тяжести.

Если тело свободно падает, в этом случае Р = (g - g)m = 0.

Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называют невесомостью.

Состояние невесомости наблюдается в самолете или космическом корабле при

движении с ускорением свободного падения независимо от направления и

значения скорости их движения. За пределами земной атмосферы при выключении

реактивных двигателей на космический корабль действует только сила

всемирного тяготения. Под действием этой силы космический корабль и все

тела, находящиеся в нем, движутся с одинаковым ускорением, поэтому в

корабле наблюдается состояние невесомости.

2) Линзы. Построение изображения в тонких линзах. Оптическая сила линзы.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими

поверхностями. Линза, которая у краев толще, чем в середине, называется

вогнутой, которая в середине толще – выпуклой. Прямая, проходящая через

центры обеих сферических поверхностей линзы, называется главной оптической

осью линзы. Если толщина линзы мала, то можно сказать, что главная

оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, называемой оптическим

центром линзы. Прямая, проходящая через оптический центр, называется

побочной оптической осью. Если на линзу направить пучок света, параллельный

главной оптической оси, то у выпуклой линзы пучок соберется в точке F,

называемой главным фокусом. Если такой же пучок направить на вогнутую

линзу, то пучок рассеивается так, что лучи как будто бы исходят из точки F,

называемой мнимым фокусом. Если направить пучок света параллельной побочной

оптической оси, то он соберется на побочном фокусе, лежащем в фокальной

плоскости, проходящей через главный фокус перпендикулярно главной

оптической оси. Из подобия треугольников очевидно, что [pic] и [pic].

Найдем соотношение [pic], откуда [pic]. Но [pic] и [pic], т.е. [pic], что

после приведения подобных дает [pic]. Поделив это равенство на [pic],

получим формулу линзы [pic]. В формуле линзы расстояние от линзы до мнимого

изображения считается отрицательным. Оптическая сила двояковыпуклой (да и

вообще любой) линзы определяется из радиуса ее кривизны и показателя

преломления стеклом и воздухом [pic].

Билет №5

1) Третий закон Ньютона. Импульс тела. Закон сохранения импульса.

Реактивное движение. К.Э. Циолковский в освоении космического пространства.

При любом взаимодействии двух тел отношение модулей приобретенных ускорений

постоянно и равно обратному отношению масс. Т.к. при взаимодействии тел

векторы ускорений имеют противоположное направление, можно записать, что

[pic]. По второму закону Ньютона сила, действующая на первое тело равна

[pic], а на второе [pic]. Таким образом, [pic]. Третий закон Ньютона

связывает между собой силы, с которыми тела действуют друг на друга. Если

два тела взаимодействуют друг с другом, то силы, возникающие между ними

приложены к разным телам, равны по величине, противоположны по направлению,

действуют вдоль одной прямой, имеют одну и ту же природу.

Из того, что тела независимо от своей массы падают с одинаковым ускорением,

следует, что сила, действующая на них, пропорциональна массе тела. Эта сила

притяжения, действующая на все тела со стороны Земли, называется силой

тяжести. Сила тяжести действует на любом расстоянии между телами. Все тела

притягиваются друг к другу, сила всемирного тяготения прямо пропорциональна

произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Векторы сил всемирного тяготения направлены вдоль прямой, соединяющей

центры масс тел. [pic], G – Гравитационная постоянная, равна [pic]. Весом

тела называется сила, с которой тело вследствие силы тяжести действует на

опору или растягивает подвес. Вес тела равен по модулю и противоположен по

направлению силе упругости опоры по третьему закону Ньютона. По второму

закону Ньютона если на тело более не действует ни одна сила, то сила

тяжести тела уравновешивается силой упругости. Вследствие этого вес тела на

неподвижной или равномерно движущейся горизонтальной опоре равен силе

тяжести. Если опора движется с ускорением, то по второму закону Ньютона

[pic], откуда выводится [pic]. Это означает, что вес тела, направление

ускорения которого совпадает с направлением ускорения свободного падения,

меньше веса покоящегося тела. При бросании тела параллельно земной

поверхности дальность полета будет тем большей, чем больше начальная

скорость. При больших значениях скорости также необходимо принимать в

расчет шарообразность земли, что отражается в изменении направления вектора

силы тяжести. При некотором значении скорости тело может двигаться вокруг

Земли под действием силы всемирного тяготения. Эту скорость, называемую

первой космической, можно определить из уравнения движения тела по

окружности [pic]. С другой стороны, из второго закона Ньютона и закона

всемирного тяготения следует, что [pic]. Таким образом, на расстоянии R от

центра небесного тела массой М первая космическая скорость равна[pic]. При

изменении скорости тела меняется форма его орбиты с окружности на эллипс.

При достижении второй космической скорости, равной [pic] орбита становится

параболической. По второму закону Ньютона независимо от того, находилось ли

тело в покое или двигалось, изменение его скорости может происходить только

при взаимодействии с другими телам. Если на тело массой m в течение времени

t действует сила [pic] и скорость его движения изменяется от [pic] до

[pic], то ускорение тела равно [pic]. На основании второго закона Ньютона

для силы [pic] можно записать [pic]. Физическая величина, равная

произведению силы на время ее действия, называется импульсом силы. Импульс

силы показывает, что существует величина, одинаково изменяющаяся у всех тел

под воздействием одинаковых сил, если время действия силы одинаково. Эта

величина, равная произведению массы тела на скорость его движения,

называется импульсом тела. Изменение импульса тела равно импульсу силы,

вызвавшей это изменение. Возьмем два тела, массами [pic] и [pic],

движущиеся со скоростями [pic]и [pic]. По третьему закону Ньютона силы,

действующие на тела при их взаимодействии, равны по модулю и противоположны

по направлению, т.е. их можно обозначить как [pic] и [pic] . Для изменений

импульсов при взаимодействии можно записать [pic]. Из этих выражений

получим, что [pic], то есть векторная сумма импульсов двух тел до

взаимодействия равна векторной сумме импульсов после взаимодействия. В

более общем виде закон сохранения импульса звучит так: Если[pic], то [pic].

2) Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока (без вывода)

Электрический ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное

поле. Магнитный поток Ф через контур пропорционален вектору магнитной

индукции В, а индукция, в свою очередь, силе тока в проводнике.

Следовательно, для магнитного потока можно записать [pic]. Коэффициент

пропорциональности называется индуктивностью и зависит от свойств

проводника, его размеров и среды, в которой он находится. Единица

индуктивности – генри, индуктивность равна 1 генри, если при силе тока в

1 ампер магнитный поток равен 1 веберу. При изменении силы тока в катушке

происходит изменение магнитного потока, создаваемого этим током. Изменение

магнитного потока вызывает возникновение в катушке ЭДС индукции. Явление

возникновения ЭДС индукции в катушке в результате изменения силы тока в

этой цепи называется самоиндукцией. В соответствии с правилом Ленца ЭДС

самоиндукции препятствует нарастанию при включении и убыванию при

выключении цепи. ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке с индуктивностью

L, по закону электромагнитной индукции равна[pic]. Пусть при отключении

сети от источника, ток убывает по линейному закону. Тогда ЭДС самоиндукции

имеет постоянное значение, равное [pic]. За время t при линейном убывании

в цепи пройдет заряд [pic]. При этом работа электрического тока равна

[pic]. Эта работа совершается за свет энергии Wм магнитного поля катушки.

Билет № 6

1) Кинетическая и потенциальная энергия. Потенциальная энергия упруго

деформированного тела. Закон сохранения энергии в механических процессах.

Определить потенциальную энергию тела в поле силы тяжести в заданной

системе отсчёта.

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат

скорости называется кинетической энергией. Работа равнодействующей сил,

приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии. Физическая

величина, равная произведению массы тела на модуль ускорения свободного

падения и высоту, на которую поднято тело над поверхностью с нулевым

потенциалом, называют потенциальной энергией тела. Изменение потенциальной

энергии характеризует работу силы тяжести по перемещении тела. Эта работа

равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

Тело находящееся ниже поверхности земли, имеет отрицательную потенциальную

энергию. Потенциальную энергию имеют не только поднятые тела. Рассмотрим

работу, совершаемую силой упругости при деформации пружины. Силу упругости

прямо пропорциональна деформации, и ее среднее значение будет равно[pic],

работа равна произведению силы на деформацию[pic], или же [pic]. Физическая

величина, равная половине произведения жесткости тела на квадрат деформации

называется потенциальной энергией деформированного тела. Важной

характеристикой потенциальной энергии является то, что тело не может

обладать ею, не взаимодействуя с другими телами.

Потенциальная энергия характеризует взаимодействующие тела, кинетическая –

движущиеся. И та, и другая возникают в результате взаимодействия тел. Если

несколько тел взаимодействую между собой только силами тяготения и силами

упругости, и никакие внешние силы на них не действуют (или же их

равнодействующая равна нулю), то при любых взаимодействиях тел работа сил

упругости или сил тяготения равна изменению потенциальной энергии, взятой с

противоположным знаком. В то же время, по теореме о кинетической энергии

(изменение кинетической энергии тела равно работе внешних сил) работа тех

же сил равна изменению кинетической энергии.

[pic].

Из этого равенства следует, что сумма кинетической и потенциальной энергий

тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами

тяготения и упругости, остается постоянной. Сумма кинетической и

потенциальной энергий тел называется полной механической энергией. Полная

механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой

силами тяготения и упругости, остается неизменной. Работа сил тяготения и

упругости равна, с одной стороны, увеличению кинетической энергии, а с

другой – уменьшению потенциальной, то есть работа равна энергии,

превратившейся из одного вида в другой

2) Непрерывный и линейчатый спектры. Спектры испускания и поглощения.

Спектральный анализ и его применение.

Спектр излучения (или поглощения) — это набор волн определенных частот,

которые излучает (или поглощает) атом данного вещества.

Спектры бывают сплошные, линейчатые и полосатые.

Сплошные спектры излучают все вещества, находящиеся в твердом или жидком

состоянии. Сплошной спектр содержит волны всех частот видимого света и

поэтому выглядит как цветная полоса с плавным переходом от одного цвета к

другому в таком порядке: Красный, Оранжевый, Желтый, Зеленый, Синий и

Фиолетовый (Каждый Охотник Желает Знать, где Сидит Фазан).

Линейчатые спектры излучают все вещества в атомарном состоянии. Атомы всех

веществ излучают свойственные только им наборы волн вполне определенных

частот. Как у каждого человека свои личные отпечатки пальцев, так и у атома

данного вещества свой, характерный только ему спектр. Линейчатые спектры

излучения выглядят как цветные линии, разделенные промежутками. Природа

линейчатых спектров объясняется тем, что у атомов конкретного вещества

существуют только ему свойственные стационарные состояния со своей

характерной энергией, а следовательно, и свой набор пар энергетических

уровней, которые может менять атом, т. е. электрон в атоме может переходить

только с одних определенных орбит на другие, вполне определенные орбиты для

данного химического вещества.

Полосатые спектры излучаются молекулами. Выглядят полосатые спектры подобно

линейчатым, только вместо отдельных линий наблюдаются отдельные серии

линий, воспринимаемые как отдельные полосы.

Характерным является то, что какой спектр излучается данными атомами, такой

же и поглощается, т. е. спектры излучения по набору излучаемых частот

совпадают со спектрами поглощения. Поскольку атомам разных веществ

соответствуют свойственные только им спектры, то существует способ

определения химического состава вещества методом изучения его спектров.

Этот способ называется спектральным анализом. Спектральный анализ

применяется для определения химического состава ископаемых руд при добыче

полезных ископаемых, для определения химического состава звезд, атмосфер,

планет; является основным методом контроля состава вещества в металлургии и

машиностроении.

Билет №7

1) Оновные положения МКТ и их опытное обоснование. Броуновское движение.

Масса и размеры молекул.

Молекулярно-кинетическая теория — это раздел физики, изучающий свойства

различных состояний вещества, основывающийся на представлениях о

существовании молекул и атомов, как мельчайших частиц вещества. В основе

МКТ лежат три основных положения:1. Все вещества состоят из мельчайших

частиц: молекул, атомов или ионов. 2. Эти частицы находятся в непрерывном

хаотическом движении, скорость которого определяет температуру вещества.3.

Между частицами существуют силы притяжения и отталкивания, характер которых

зависит от расстояния между ними. Основные положения МКТ подтверждаются

многими опытными фактами. Существование молекул, атомов и ионов доказано

экспериментально, молекулы достаточно изучены и даже сфотографированы с

помощью электронных микроскопов. Способность газов неограниченно

расширяться и занимать весь предоставленный им объем объясняется

непрерывным хаотическим движением молекул. Упругость газов, твердых и

жидких тел, способность жидкостей

смачивать некоторые твердые тела, процессы окрашивания, склеивания,

сохранения формы твердыми телами и многое другое говорят о существовании

сил притяжения и отталкивания между молекулами. Явление диффузии —

способность молекул одного вещества проникать в промежутки между молекулами

другого — тоже подтверждает основные положения МКТ. Явлением диффузии

объясняется, например, распространение запахов, смешивание разнородных

жидкостей, процесс растворения твердых тел в жидкостях, сварка металлов

путем их расплавле-ния или путем давления. Подтверждением непрерывного

хаотического движения молекул является также и броуновское движение —

непрерывное хаотическое движение микроскопических частиц, нерастворимых в

жидкости.

Движение броуновских частиц объясняется хаотическим движением частиц

жидкости, которые сталкиваются с микроскопическими частицами и приводят их

в движение. Опытным путем было доказано, что скорость броуновских частиц

зависит от температуры жидкости. Теорию броуновского движения разработал А.

Эйнштейн. Законы движения частиц носят статистический, вероятностный

характер. Известен только один способ уменьшения интенсивности броуновского

движения — уменьшение температуры. Существование броуновского движения

убедительно подтверждает движение молекул.

Любое вещество состоит из частиц, поэтому количество вещества принято

считать пропорциональным числу частиц, т. е. структурных элементов,

содержащихся в теле, v.

Единицей количества вещества является моль. Моль — это количество вещества,

содержащее столько же структурных элементов любого вещества, сколько

содержится атомов в 12 г углерода С12. Отношение числа молекул вещества к

количеству вещества называют постоянной Авогадро:

na = N/v. na = 6,02 • 1023 моль-1.

Постоянная Авогадро показывает, сколько атомов и молекул содержится в одном

моле вещества. Молярной массой называют величину, равную отношению массы

вещества к количеству вещества:

М = m/v.

Молярная масса выражается в кг/моль. Зная молярную массу, можно вычислить

массу одной молекулы:

m0 = m/N = m/vNA = М/NA

Средняя масса молекул обычно определяется химическими методами, постоянная

Страницы: 1, 2