Реферат: Билеты по физике

2.   2.   Электрический ток в металлах. Сопротивление. Удельное сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость.

Все металлы в твердом и жидком состоянии являются проводниками электрического тока. При прохождении электрического тока по проводнику его масса не меняется. Ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда. В создании электрического тока участвуют только электроны. Было обнаружено, что при резкой остановке быстро вращающейся катушки в ее проводе возникает электрический ток, создаваемый электронами. В отсутствии электрического поля свободные электроны перемещаются в кристалле металла хаотически. Под действием электрического поля свободные электроны обретают упорядоченное движение в одном направлении, и в проводниках возникает электрический ток. Свободные электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки и отдают им часть кинетической энергии, проводник нагревается. При нагревании удельное электричес4кое сопротивление проводника увеличивается ро=ро нулевое*(1-альфаt), где ро – удельное электрическое сопротивление при температуре t, ро нулевое при температуре 0, альфа – температурный коэффициент сопротивления. С приближением температуры к абсолютному нулю удельное сопротивление монокристаллов становится очень маленьким.

R=роl/s, где ро – удельное сопративлени5е проводника (Ом*м).

Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре, отличной от нуля, называется сверхпроводимостью. Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однажды возбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго без изменений.

Билет 21

1.   1.   Волновые свойства света.

2.   2.   Вынужденные колебания. Резонанс. Зависимость амплитуды колебаний от частоты вынуждающей силы.

3.   3.   «ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И СОПРАТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА»

1.   1.   Основными волновыми свойствами света является интерференция, суперпозиция и дифракция. Проникновение волны в область геометрической тени называется дифракцией. Дифракция проявляется, когда длина волны сравнима с размером препятствия. Дифракция доказана опытным путем. Интерференция света – сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства. (это явление возникновения устойчивой картины перераспределения энергии при сложении двух или более когерентных волн). Результат интерференции 1. Условие максимума дельта d=2к*x/2. 2. Минимума дельта d=(2к+1)x/2. Когерентные волны: 1 одинаковой частоты  2. Постоянная разность фаз.  Суперпозиция – явление прохождения волной через одно пространство без искажения.

2.   2.   Вынужденные колебания. Резонанс. Зависимость амплитуды колебаний от частоты вынуждающей силы.

Это колебания вызванные воздействием на тело периодической внешней силы. Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний тела при совпадении частоты вынуждающей периодической силы с собственной частотой колебаний тела. При резонансе вынуждающая сила в течении всего периода колебания направлена в туже сторону, что и вектор скорости колеблющегося тела. При отсутствии трения и сопротивления воздуха амплитуда колебаний могли бы возрастать неограниченно. Амплитуда – это модуль максимального значения изменяющейся частоты.

Билет 22

1.   1.   Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Кванты света. Применение фотоэффекта.

2.   2.   Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Соединение конденсаторов.

3.   3.   (Задача на закон сохранения мех. Энергии)

1.   1.   При распространении света проявляются его волновые свойства, а при взаимодействии с веществом обнаруживается его прерывистая структура, проявляемая, например, при фотоэффекте. Фотоэффектом называется вырывание электрона вещества под действием света. Различают два вида: внешний заключается в испускании электронов с поверхности вещества, внутренний связан с перераспределением электронов атомов по их состоянию в твердом теле, при поглощении им электромагнитного излучения. Установлен закон: максимальная скорость вылетающих электронов зависит от частоты колебаний электромагнитной волны и растет с увеличением частоты. Hv=Aвых + mV^2/2 , где h постоянная Планка.

При испускании свет ведет себя подобно потоку частиц с энергией E=hv, зависящей от частоты испускания. Сама световая частица получила название фотон, или световой квант. Энергия фотона часто выражается через циклическую частоту w=2Пv   h-=h/2п=1.05*10^-34 Дж*с  Тогда E = hv=h-w  E=mc^2  Тогда m=hv/c^2/ Фотон не имеет массы. Таким образом p=mc=hv/c=h/лямда.

На основе внешнего  фотоэффекта работают фотоэлементы (турникет в метро)Фотодиоды для измерения распределение температуры слабо нагретых тел. Солнечные батареи в космических аппаратах.

2.   2.   Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Соединение конденсаторов.

Электроемкостью называется физическая величина, определяемая отношением заряда q одной из пластин конденсатора к напряжению между обкладками конденсатора U: С=q/U. (Ф). Электроемкость – это способность проводника накапливать электрический заряд. Для накопления значительных количеств разноименных электрических зарядов применяются конденсаторы. Конденсатор – это система проводников электроемкость которых не меняется от внешнего воздействия. Напряжение между обкладками заряженного конденсатора U=q/C. В процессе разрядки напряжение падает до нуля. Среднее значение напряжения в процессе разрядки Uср=U/2 = q/2C. Для работы А, совершаемой электрическим полем при разрядке конденсатора A=q*Uср=qU/2 = CU^2/2. Значит потенциальная энергия W=A=CU^2/2=q^2/2C=qU/2. Энергия конденсатора обусловлена тем, что электрическое поле между его обкладками обладает энергией.

При последовательном соединении: 1/C0=1/C1+1/C2. При параллельном C0=C1+C2.

Билет 23

1.   1.   Модель атома Резерфорда – Бора. Квантовые  постулаты Бора.

2.   2.   Полупроводниковые приборы.

3.   3.   Задача на движение тела по окружности

1.    1.    Эксперименты Резерфорда послужили основой для создания протонно – нейтронной модели атома. В центре атома находится атомное ядро. Весь остальной объем это электроны. Внутри ядра электронов нет. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Число электронов равно числу протонов в ядре. Масса электрона примерно в 2000 раз меньше массы протона или нейтрона, поэтому почти вся масса находится в ядре. Электроны летают вокруг атома по орбитам. Но так как атом движется по орбитам с ускорением, то он должен испускать энергию, а значит в конце упасть на ядро, превратившись в нейтрино. Были введены постулаты Бора:  1. Атомная система может находится только в особых стационары, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает. Этот постулат противоречит классической механике, согласно которой энергия движущегося электрона может быть любой. Противоречит и электродинамике, так как допускает ускоренного движения без испускания энергии. 2. При переходе атома из стационарного состояния в другое испускается или поглощается квант электромагнитной энергии. Этот постулат тоже противоречит электродинамике Максвелла, согласно которой частота излученного света равна частоте обращения электрона по орбите. По теории Бора частота только связана с изменением энергии атома.

2.    2.    Полупроводниковые приборы.

Билет 24

1.   1.   Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи.

2.   2.   Собственная и примесная проводимость полупроводников. Термо- и фоторезисторы.

3.   3.   (Задача на второй закон Ньютона)

1. Согласно протонно – нейтронной модели атомные ядра состоят из элементарных частиц двух видов: протонов и нейтронов. Известно, что заряд электрона примерно равен заряду протона = 1,6*10^-19 Кл, а масса протона =1,6726 * 10^-27 кг или 1,00728 а.е.м. Нейтрон не имеет электрического заряда, его масса равна 1,00867 а.е.м. .1 а.е.м.=1,6605*10^-27 кг и соответствует энергии 931,5 МэВ. Число протонов в ядре называют зарядом ядра. Массовым числом ядра А называют сумму числа протонов Z и числа нейтронов N А=Z+N.

Изотопы – ядра с одинаковой массой. 

Минимальную энергию, которую нужно затратить для разделения атомного ядра на составляющие его нуклоны, называют энергией связи. Эта энергия расходуется на совершение работы против действия ядерных сил притяжения между нуклонами. На основе закона сохранения энергии можно утверждать, что при образовании ядра из отдельных нуклонов выделяется энергия, равная энергия связи. E=mc^2. Всякое изменение энергии системы на дельта Е сопровождается изменением ее массы дельта m на величину дельтаЕ/c^2. Точнейшие измерения массы ядер показывают, что сумма масс покоя протонов и нейтронов, составляющих данное ядро больше массы покоя этого ядра. Разность масс дельта M=Zm+Nm – Mя.

2. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Термо- и фоторезисторы.

Полупроводник – это класс веществ, занимающих промежуточное положение между веществами, хорошо проводящими электрический ток, и веществами, практически не проводящим электрического тока. Для них характерна сильная зависимость их свойств и характеристик от микроскопических количеств содержащихся в них примесей. Важное свойство полупроводников состоит в том, что электрический ток переносится в них не только отрицательными зарядами – электронами, но и равными им по величие положительными зарядами – дырками. Атомы в кристалле полупроводника связаны между собой с помощью электронов внешней электронной оболочки. При тепловых колебаниях атомов тепловая энергия неравномерно распределяется между электронами, образующими связи. Отдельные электроны могут получать количество тепловой энергии, достаточное для того, чтобы «оторваться» от своего атома и получить возможность свободно перемещаться в кристалле, те стать потенциальными носителями тока. Такой уход электрона нарушает электрическую нейтральность атома, у которого возникает положительный заряд, равный по величине заряду ушедшего электрона. Это вакантное место называется дыркой. Так как вакантное место может быть занято электроном соседней связи, дырка также может перемещаться внутри кристалла и являться уже положительным носителем тока. Естественно, что электроны и дырки при этих условиях возникают в равных количествах, и электропроводность такого идеального кристалла будет в равной степени определяться как положительными, так и отрицательными зарядами. Если на место атома основного полупроводника поместить атом примеси, во внешней электронной оболочке которого содержится на один электрон больше, чем у атома основного полупроводника, то такой электрон окажется как бы лишним. Достаточно в десятки раз меньше энергии, чтобы оторвать его от своего атома и превратить в свободный электрон. Такие примеси называются донорными, те отдающими лишний электрон. Введение в полупроводник примесей, внешняя электронная оболочка которого содержит меньшее количество электронов, приводит к появлению незаполненных связей, и дырка получает возможность свободно перемещаться по кристаллу. Иными словами, движение дырки – это последовательный переход электронов из одной соседней связи в другую. Такие примеси, принимающие электрон, называются акцепторными. С увеличением количества примесей того или иного типа электропроводность кристалла начинает приобретать все более выраженный электронный или дырочный характер. Электропроводимость бывает n-типа и p-типа.

Билет 25

1.   1.   Радиоактивность. Вида радиоактивных излучений и их свойства. Биологическое действие ионизирующих излучений.

2.   2.   Сила трения в быту и технике. Измерьте силу трения.

3.   3.   (Задача на использование законов электролиза)

1.   1.   Радиоактивность представляет собой самопроизвольный процесс, происходящий в атомах радиоактивных элементов. Это явление определяется как самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого; при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия. Виды: гамма- лучи – это очень короткие электромагнитные волны. Их длина от 10^-10 до 10^-13 м. Скорость их распространения около скорости света. Бета – лучи. Природа бета лучей была установлена раньше всех – в 1899 году. По их отклонению в электрическом и магнитных полях был измерен удельный заряд. Оказалось, что он такой же как у электрона. Значит бета лучи -–это электроны, движущиеся с огромными скоростями, очень близкими к скорости света. Альфа – частицы. Знак заряда у них положительный. Это ядро атомов гелия. Значит ее заряд 2е, а масса 4 а.е.м. Вылетающие из радиоактивных ядер альфа частицы имеют большие скорости, достигающие десятых долей скорости света, значит обладают большой энергией. Их свойства – это проникающая и ионизирующая.

Излучение вызывает ионизацию атомов и молекул и это приводит к изменению их химической активности. Для харак4теристики воздействия излучения вводится понятие поглощенная доза излучения. D=E/m. (грей). Самой первой единицей дозы излучения был рентген, он определяется по ионизации, производимой излучением. 1 рентген определяются как дозу рентгеновского или гамма – излучения при которой 1 кг воздуха поглощает энергию 0,878 * 10^-2. 1Р=0,01 Гр.

2.   2.   Сила трения в быту и технике. Измерьте силу трения.

Без этой силы гвозди и винты бы выскакивали из стен, ни одной вещи нельзя было бы держать в руках, никогда бы не прекращался вихрь. Звук не умолкал бы, а звучал эхом. Применяют: санки, вывозка леса по ледяной дороге( дороги с ледяными рельсами для саней: две лошади могли тащить 70 тон бревен)

Билет 26

1.   1.   Цепная реакция деления ядер урана. Ядерный реактор.

2.   2.   Механическая работа и мощность. Измерьте КПД при подъеме по наклонной плоскости.

3.   3.   (Задача на тепловое действие тока)

1. Реакция происходит под действием медленных нейтронов. У нее две важных особенности: 1. При делении каждого ядра выделяется значительная энергия. 2. Каждый акт деления сопровождается вылетом 2- 3 вторичных нейтронов, те сделать реакцию цепной – самоподдерживающейся. Управляемые цепные ядерные реакции осуществляются в ядерных реакторах. В них используются не чистые изотопы, а их смеси, например природный уран, обогащенный изотопами урана 235. С помощью специальных поглотителей нейтронов число делений в единицу объема в единицу времени поддерживается на заданном уровне. Для реакции пригодны только ядра изотопов урана с массовым числом 235. Ядра делятся под действием как быстрых, так и медленных нейтронов. Для ее осуществления необходимо, чтобы среднее число высвободившихся в данной массе нейтронов не уменьшалось с течением времени. Важное значение имеет не вызывающий деления захват нейтронов ядрами изотопа 238. После захвата образуется радиоактивный изотоп 239/92 с периодом полураспада 23 минуты. Распад происходит с испусканием электрона и образованием первого зауранового элемента – нептуния: 239/92U-239/93Np + 0/-1 e

Нептуний в свою очередь бета – радиоактивен с периодом полураспада около двух дней. Образуется плутоний. 239/93Ne-239/94Pu + 0/-1 e. Плутоний относительно стабилен, так как его период полураспада около 24000 лет.

2. Механическая работа и мощность. Измерьте КПД при подъеме по наклонной плоскости.

Элементарной работой силы на элементарном перемещении материальной точки называется скалярная физическая величина. Значение элементарной работы силы зависит от выбора системы отсчета. Единица работы – Дж. Потенциальными называются силы, работа которых зависит от начального и конечного положения движущейся материальной точки или тела и не зависит от формы траектории. При замкнутой траектории работа потенциальной силы всегда равна 0. К потенциальным силам относятся силы тяготения, силы упругости и электрические силы. Быстроту выполнения работы в технике характеризуют мощностью. Она показыввает, какая работа совершается телом в еденицу времени. Это скорость совершения работы N=A/t. Измеряется в ваттах (за 1 с выполняется работы в 1 Дж).

Билет 27

1.   1.   Поверхностное натяжение. Смачивание и капиллярность. Поверхностное натяжение в природе и технике.

2.   2.   Активное и реактивное сопротивление. Закон Ома для цепи переменного тока.

3.   3.   «ИЗМЕРТЕ УДЕЛЬНОЕ СОПРАТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА»

1.   1.   Поверхностная энергия – это дополнительная энергия, которой обладают молекулы поверхности, в отличии от молекул внутри жидкости. П=сигма*s. Сигма – это коэффициент поверхностного натяжения. Fтн=сигма l (A=F*дельта h A=дельтаП=сигма l дельта h). Условие смачивания: сила взаимодействия молекул твердых тел гораздо больше силы взаимодействия жидкости. Капилляры – это тонкие трубочки, сосуды. h=2сигма/ро g r. (F=mg, сигма l =ро V g, сигма 2 П r = ро (П r^2 h)g. Березовый сок, полотенце, мытье пола, боронить, гидрозащита, .. с гуся, вода в сите. Коэффициент зависит от рода жидкости, при нагревании – уменьшается.

2.   2.    Активное и реактивное сопротивление. Закон Ома для цепи переменного тока.

Устройства, полностью преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии, называют активной нагрузкой, а их сопротивление – активным сопротивлением. Предположим, что напряжение на концах цепи меняется по гармоническому закону u=Umcos wt. Как и в случае постоянного тока, мгновенное значение силы тока пропорционально мгновенному значению напряжения. Поэтому применяется закон Ома для участка цепи: i=U/R=Umcos wt/R = Im cos wt. На активном сопротивлении колебания силы тока совпадают по фазе с колебаниями напряжения.  

Билет 3

1.   1.   Масса и ее измерение. Сила. Сложение сил. Второй з-н Ньютона.

2.   2.   Электрический ток в растворах и расплавов электролитов. Закон электролиза. Применение электролиза в технике.

3.   3.   «ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА»

1.   1.   Масса – физическая скалярная величина, пропорциональная отношению величины действующей на тело силы к сообщаемому ею ускорению:

m=F/a

Масса мера инертности тела. Чем больше масса, тем тело более инертно. Обозначается m, а измеряется в килограммах (кг).

Сила – физическая векторная величина,характеризующая взаимодействие тел. В системе СИ за единицу силы принимают силу, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с^2. Эту единицу называют ньютоном (Н).

Второй з-н Ньютона

Ускорение приобретаемое телом под действием на него силы прямопропорционально этой силе и обратно его массе.

Второй з-н имеет ряд особенностей:

1. Он справедлив для любых сил;

2.   2.   Сила является причиной, вызывающей ускорение;

3.   3.   Вектор ускорения соноправлен с вектором силы;

4.   4.   Если на тело действует не одна сила, то берется равнодействующая этих сил;

5.   5.   Если все действия скомпенсированы, то равнодействующая равна 0, следовательно ускорение равно 0, т.е. тело движется равномерно прямолинейно или покоится.

1 Н – это такая сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с^2.

Правило сложения сил:

1.   1.   Если слагаемые силы направлены по одной прямой, то модуль результирующей силы равен сумме модулей сил, если силы направлены в одну сторону и разности модулей сил, если силы направлены в разные стороны. Во втором случае результирующая направлена в сторону большей силы.

2.   2.   Если силы направлены под углом, то модуль результирующей силы численно равен длине диагонали параллелограмма, построенного на этих силах как на составляющих. Результирующая выходит из точки приложения слагаемых сил.

Складывать силы по правилу треугольника нельзя, тк теряется точка приложения сил.

2.   2.   Электрический ток в растворах и расплавов электролитов. Закон электролиза. Применение электролиза в технике.

Вещества, которые проводят электрический ток называются электролитами. Изменение химического состава раствора или расплава при прохождении через него электрического тока. Обусловленное потерей или присоединении электронов ионами, называют электролизом.

Майкл Фарадей установил, что при прохождении эл. Тока через электролит масса вещества m, выделившегося на электроде, пропорциональна заряду q, прошедшего через электролит:

m=k*q или m=k*I*t.

Зависимость, полученную Фарадеем, называют законом электролиза. Коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом.

k=1/e*Na * M/n ==> m=1/e*Na * M/n *I *t.

Коэффициент k численно равен массе выделившегося на электродах вещества при переносе ионами заряда в 1 Кл:

k=m/q;  [k]=кг/Кл.

Произведение заряда электрона на число Авогадро называется числом Фарадея: 96500 Кл/моль.

Число Фарадея это электрический заряд, переносимый веществом в количестве 1 моль при электролизе.

В электрическом поле ионы электролита приходят в движение: положительные ионы движутся к катоду, а отрицательные к аноду. Так возникает электрический ток в электролите. При встречи положительного и отрицательного ионов, происходит их соединение – рекомбинация.

С помощью электролиза из солей и оксидов получают многие металлы. Электролитический способ дает возможность получать вещества с малым количеством примесей. Путем электролиза можно наносить тонкие слои металлов, эти слои могут служить защитой изделия от окисления. Такой способ называется – гальваностегией.

При длительном пропускании тока, получается толстый слой металла, который может быть отделен с сохранением формы – гальванопластика. Явление электролиза лежит в основе принципа действия кислотных и щелочных аккумуляторов, где используют  обратимость процесса электролиза.

Билет 4

1.   1.   Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Свободное падение тел. Вес тела. Невесомость.

2.   2.   Линзы. Построение изображения в тонких линзах. Оптическая сила линзы. Формула тонкой линзы.

3.   3.   Задача на движение заряженной частицы в магнитном поле.

1.   1.   Закон всемирного тяготения:

Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно проп. Квадрату расстояния между ними. Эту силу называют силой тяготения.

F=G*m1*m2/r^2, где G- коэффициент пропорциональности- гравитационная постоянная. [G]=6.67 * 10^-11      Н*м^2/кг^2.

Границы применимости:

1.   1.   только для м.т.

2.   2.   тел, имеющих форму шара

3.   3.   шара большого радиуса, взаимодействующего с телами, размеры которых много меньше размеров шара.

Закон неприменим, например, для взаимодействия бесконечного стержня и шара.

Сила тяжести – это сила с которой Земля притягивает к себе тело. Пропорциональна массе тела и сообщает ему ускорение свободного падения.

g=G*M/r^2, те g не зависит от массы, но зависит от высоты тела над Землей, от широты места (Земля не инерциальная система отсчета, от породы земной коры, от формы Земли.

Сила тяготения и сила тяжести носят гравитационный характер.

Свободное падение тела является частным случаем равноускоренного движения, при условии, что ускорение  а<=g, где g –ускорени свободного падения.

Страницы: 1, 2, 3, 4