Модуль №3. Основы квантовой и атомной физики
1. Развитие представлений о природе света. Законы геометрической оптики.
2. Отражение и преломление света. Полное внутреннее отражение.
3. Линза. Формула тонкой линзы.
4. Монохроматичность. Интерференция света. Когерентность. Применение
интерференции.
5. Дифракция света. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера. Ди-
фракционная решетка.
6. Поляризация света. Анализатор. Закон Малюса. Методы получения поля-
ризованного света. Вращение плоскости поляризации.
7. Дисперсия света. Спектры.
8. Тепловое излучение. Законы излучения абсолютно черного тела.
9. Корпускулярно-волновой дуализм. Энергия кванта света.
10. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
11. Давление света.
12. Волновые свойства частиц. Физический смысл волн де-Бройля.
13. Понятие о волновой функции. Физический смысл уравнения Шреденгера.
14. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
15. Движение свободной частицы. Частица в потенциальной яме прямоуголь-
ной формы.
16. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике.
17. Модели атома. Постулаты Бора.
18. Понятие о квантовых числах. Принцип Паули.
19. Рентгеновские спектры. Тормозные и характеристические рентгеновские
лучи. Молекулярные спектры.
20. Спонтанное излучение и поглощение света. Люминесценция.
21. Понятие об индуцированном излучении. Оптические квантовые генерато-
ры. Лазерное излучение и его свойства.
|
|
|
22. Заряд и масса атомных ядер. Спин и магнитный момент ядра.
23. Состав ядра. Энергия связи ядра. Ядерные силы.
24. Радиоактивное излучение и его виды. Правила смещения при радиоактив-
ном распаде.
25. Основной закон радиоактивного распада. Активность и ее измерение.
Гамма-лучи.
26. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц.
27. Два подхода к структуре элементарных частиц. Понятие о космических
лучах и их свойствах. Классификация элементарных частиц.
28. Мюоны и их свойства. Мезоны и их свойства. Античастицы.
29. Гипероны. Странность и четность элементарных частиц.
30. Классификация взаимодействий в ядерной физике. Современная физиче-
ская картина мира.
Перечень вопросов к зачету
1. Механическое движение. Система отсчета. Траектория, путь, перемеще-
ние.
2. Кинематика поступательного движения. Скорость и ускорение.
3. Частные случаи поступательного движения.
4. Основные уравнения кинематики поступательного движения.
5. Кинематика вращательного движения.
6. Тангенциальная и нормальная составляющая ускорения.
7. Угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение.
8. Связь между линейными и угловыми величинами.
|
|
|
9. Частные случаи вращательного движения.
10. Основные уравнения кинематики вращательного движения.
11. Динамика поступательного движения. Масса, импульс, сила.
12. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отчета.
13. Второй закон Ньютона. Вес тела. Силы трения, упругости, тяжести.
14. Принцип относительности Галилея. Третий закон Ньютона.
15. Закон всемирного тяготения.
16. Работа, работа переменной силы.
17. Кинетическая и потенциальная энергии.
18. Механическая мощность.
19. Динамика вращательного движения.
20. Момент силы, условие равновесия тела, имеющего ось вращения.
21. Момент инерции твердого тела.
22. Способы определения момента инерции, теорема Штейнера.
23. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент им-
пульса.
24. Работа момента силы. Кинетическая энергия вращающегося тела.
25. Силы внутренние и внешние. Замкнутые системы.
26. Закон сохранения импульса и момента импульса замкнутой системы.
27. Консервативные системы. Закон сохранения полной механической энер-
гии.
28. Механические колебания. Уравнения гармонических колебаний.
29. Математический маятник. Пружинный маятник. Период колебаний ма-
|
|
|
ятника.
30. Вынужденные колебания. Резонанс. Затухающие колебания.
31. Волны. Длина волны. Уравнение бегущей волны.
32. Гидростатическое и гидродинамическое давление. Закон Паскаля.
33. Течение идеальной жидкости. Уравнение неразрывности струи.
34. Уравнение Бернулли.
35. Течение вязкой жидкости. Ламинарное и турбулентное течение.
36. Закон Пуазейля. Уравнение Ньютона.
37. Основные положения молекулярно-кинетической теории.
38. Модели газа для решения задач МКТ и термодинамики.
39. Основное уравнение МКТ.
40. Молекулярно-кинетическое толкование температуры.
41. Изопроцессы в газах. Закон Дальтона.
42. Явление переноса: диффузия, вязкость, теплопроводность.
43. Энергия, теплота, работа в термодинамике.
44. Внутренняя энергия. Виды теплообмена.
45. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости: распределение энер-
гии по степеням свободы.
46. I начало термодинамики.
47. Работа газа в изопроцессах.
48. Адиабатический процесс.
49. Термодинамическая вероятность и энтропия.
50. Изменение энтропии.
51. II начало термодинамики.
52. Тепловые машины. Цикл Карно.
53. Электрический заряд. Свойства заряда.
54. Закон Кулона. Принцип суперпозиции сил.
55. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля.
|
|
|
56. Силовые линии электростатического поля. Принцип суперпозиции по-
лей.
57. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаус-
са.
58. Проводники в электростатическом поле.
59. Сверхпроводимость.
60. Диэлектрики в электростатическом поле.
61. Диэлектрическая проницаемость.
62. Потенциальная энергия.
63. Потенциал электростатического поля. Принцип суперпозиции потенциа-
лов.
64. Конденсаторы. Соединение конденсаторов. Энергия конденсатора.
65. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока.
66. Законы Ома для участка цепи и полной цепи. ЭДС.
67. Закон Джоуля-Ленца.
68. Параллельное и последовательное соединение проводников.
69. Разветвленная электрическая цепь. Правила Кирхгофа.
70. Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея.
71. Электрический ток в газах. Плазма и ее свойства.
72. Электрический ток в вакууме.
73. Магнитное поле.
74. Магнитная индукция. Линии магнитной индукции.
75. Закон Био-Савара-Лапласа.
76. Магнитные поля простейших конфигураций токов.
77. Закон Ампера. Взаимодействие проводников с током.
78. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле.
79. Магнитные свойства веществ. Магнитная проницаемость.
80. Диа-, пара-, ферромагнетики.
81. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.
82. ЭДС индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.
83. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.
84. Электромагнитные колебания.
85. Колебательный контур. Период собственных колебаний контура.
86. Вынужденные электрические колебания.
87. Переменный ток. Мощность в цепи переменного тока.
88. Индуктивное, емкостное и полное сопротивление цепи переменного то-
ка.
89. Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн.
90. Шкала электромагнитных волн.
91. Интерференция света. Полосы равного наклона и равной толщины.
Кольца Ньютона.
92. Дифракция света. Зоны Френеля. Дифракция Френеля.
93. Дифракция в параллельных лучах Дифракционная решетка.
94. Поляризация света. Анализатор. Закон Малюса.
95. Методы получения поляризованного света. Дихроизм. Вращение плос-
кости поляризации.
96. Тепловое излучение. Законы излучения абсолютно черного тела.
97. Корпускулярно-волновой дуализм. Энергия кванта света.
98. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
99. Давление света.
100. Волновые свойства частиц. Физический смысл волн де-Бройля.
101. Соотношение неопределенности.
102. Понятие о волновой функции. Физический смысл уравнения Шреден-
гера.
103. Модели атома. Постулаты Бора.
104. Атомные излучения.
105. Понятие о квантовых числах. Принцип Паули.
106. Основные свойства и строение атомных ядер.
107. Устойчивость ядер. Энергия связи.
108. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.
109. Классификация взаимодействий в ядерной физике.
Перечень задач
1. С какой скоростью и каким курсом должен лететь самолет, чтобы за
1.5 часа он мог пролететь по направлению точно на север 600 км, если
во время полета с запада дует ветер перпендикулярно к меридиану со
скоростью 72 км/ч ? Ответ дать во внесистемных единицах и в СИ.
К задаче сделать рисунок с соблюдением масштаба.
2. Первую половину пути автомобиль двигался со скоростью 54 км/ч, а
вторую половину пути со скоростью 72 км/ч. Найти среднюю ско-
рость автомобиля. Ответ дать во внесистемных единицах и в СИ.
3. Материальная точка движется прямолинейно. Уравнение движения S =
A + Bt + Ct2 + Dt3 (S в метрах, t в секундах). Каковы скорость и
ускорение точки в моменты времени t1 = 0, t2 = 10 c ? Каковы средние
величины скорости и ускорения за первые 10 секунд движения, если
для Вашего варианта А = 2 м, В = 3 м/с, С = 0, D = 0.01 м/с3 ?
4. Диск вращается согласно уравнениюj = a + bt + ct2 + dt3, где j угол
поворота радиуса в радианах, t время в секундах. Определить угло-
вую скорость и ускорение в моменты времени t1 = 11 с и t2 = 15 c. Ка-
ковы средние значения угловой скорости и углового ускорения в про-
межутке времени от t1 = 11 до t2 = 15 c включительно, если для Вашего
варианта а = 1, b = 2 с-1, с =0.1 с-2, d = 0.01 c-3 ?
5. Используя данные предыдущей задачи, определить: 1) частоту враще-
ния диска в момент времени t2 в об/с и об/мин; 2) в момент времени
t2 определить скорость, нормальное, тангенциальное и полное ускоре-
ние точек, находящихся на расстоянии 10 см от оси вращения.
6. К пружинным весам подвешен блок. Через блок перекинули тонкий
шнур, к концам которого привязали грузы 1 кг и 1.5 кг. Определить
ускорение, с которым будут двигаться грузы. Что покажут пружинные
весы во время движения грузов ? Массой блока и шнура пренебречь.
7. Шкив делал 10 об/с. Под действием постоянного тормозящего момента
сил, равного 100 Н.м, он остановится через 1 минуту. Определить мо-
мент инерции шкива.
8. Под действием постоянной силы F = 20 H тело переместилось вдоль
прямой на расстояние 20 м. Определить работу силы F, если угол меж-
ду направлением силы и направлением перемещения равен 20о.
9. Под действием переменной силы F тело переместилось вдоль прямой
на расстояние 20 м. Во время движения проекция F силы на направле-
ние перемещения изменялась равномерно от 0 до 20 Н. Найти работу
переменной силы F.
10.Под действием постоянного момента сил 20 Н.м тело начало вращать-
ся. Определить работу момента сил за 1 мин от начала движения, если
момент инерции тела 200 кг.м2, а направление момента сил совпадает с
направлением угловой скорости.
11.К потолку трамвайного вагона подвешен на нити шар. Вагон тормозит-
ся и его скорость равномерно изменяется за промежуток времени 3 с от
18 км/ч до 3.6 км/ч на какой угол от вертикали отклонится при этом
нить.
12.Охотник стреляет из ружья вдоль лодки под углом в 30о к горизонту.
Какую скорость имел при вылете заряд массой 50 г, если лодка приоб-
рела скорость 10 см/с. Масса лодки и охотника со снаряжением 180 кг.
13.Горизонтальная платформа, имеющая форму диска, вращается вокруг
вертикальной оси, делая 10 об/мин. На краю платформы стоит человек,
масса которого 60 кг. Определить частоту вращения, если человек пе-
рейдет в центр платформы. Масса платформы 250 кг, ее радиус 3.5 м.
Человека считать точечной массой.
14. Обруч массой 2 кг катится без скольжения по горизонтальной плоско-
сти. Скорость его центра инерции 2 м/с. На какую высоту он подни-
мется по наклонной плоскости ?
15.Искусственный спутник движется вокруг Земли по окружности. Высо-
та спутника над поверхностью Земли 3200 км. Определить скорость
спутника. Радиус Земли принять равным 6400 км.
16.С каким ускорением будет двигаться тело на половине расстояния
между Землей и Луной. Воздействие других небесных тел на исследу-
емое тело пренебречь.
17.Найти работу сил гравитационного поля по перемещению тела в поле
Земли с высоты 10000 км до поверхности Земли. Масса тела 10 т.
18.Написать уравнение гармонического колебательного движения с ам-
плитудой 5 см, если в 1 мин совершается 150 колебаний и начальная
фаза равна 45о. Вывести для этого случая зависимость скорости и уско-
рения от времени.
19. Медный шарик, подвешенный на конце пружины, колеблется в верти-
кальном направлении. Как изменится частота его колебаний, если вме-
сто медного шарика подвесить алюминиевый такого же диаметра?
20. Начальная амплитуда (Ао = 3 см) затухающего колебания материаль-
ной точки за 4 мин уменьшилась до 1,2 см. Через какой промежуток
времени она будет равна 0,8 см?
21. Найти разность фаз между двумя точками звуковой волны в воздухе.
Отстоящими друг от друга на расстоянии 30 см, если частота колеба-
ний 100 Гц, а температура воздуха 0оС.
22.Молекулы газа летят с одинаковой скоростью 400 м/с перпендикулярно
к стенке. Концентрация молекул 1020 м-3. Определить давление потока
молекул на стенку, если удар молекул о стенку абсолютно упругий.
Газ неон. Вывести расчетную формулу и сделать расчет.
23.Сколько молекул газа находится в 2 л при температуре 27оС и давлении
5 Па ?
24.Водород в объеме V1 = 5 л, находившийся под давлением Р= 1 атм,
адиабатически сжат до объема V2 = 1 л. Найти работу сжатия.
25.Используя данные предыдущей задачи , найти изменение внутренней
энергии газа и теплоту, сообщенную газу.
26.Два точечных заряда q1 = 1.6.10-15 Кл и q2 = 1.6.10-15 Кл находятся на
расстоянии r = 15 см друг от друга и помещены в среду с диэлектриче-
ской проницаемостьюe =2. На расстоянии 20 см от каждого заряда
находится третий заряд q3 = -1.6.10-15 Кл. Найти силу, действующую на
третий заряд.
27.Используя данные предыдущей задачи, определить напряженность и
потенциал поля, создаваемого зарядами q1 и q2, в точке, которая нахо-
дится на расстоянии 50 см от каждого заряда.
28.Найти напряженность поля в точке, в которой на заряд 5.10- 9
Кл действует сила 3.10- 4 Н. Найти заряд, создающий поле, если рас-
сматриваемая точка удалена от него на 10 см.
29.Используя данные и результаты расчетов предыдущей задачи, найти
потенциал электростатического поля в точке, удаленной от зарядов q1 и
q2 на расстояние 20 см.
30.Имеется плоский конденсатор, разность потенциалов между пластина-
ми которого Δj , а расстояние между ними d. Диэлектриком между об-
кладками конденсатора служит вакуум. От пластин конденсатора по
одной силовой линии одновременно начали двигаться протон и элек-
трон. На каком расстоянии от отрицательной пластины они встретятся?
Масса протона в 1840 раз больше массы электрона, заряды электрона и
протона по абсолютной величине равны.
31. В проводнике сопротивлением 2 Ом , подключенном к элементу с ЭДС
1,1 В, идет ток 0,5 А. Какова сила тока при коротком замыкании эле-
мента?
32. По проводнику сопротивлением 3 Ом течет равномерно возрастающий
ток. Количество теплоты, выделившееся в проводнике за 1 мин, равно
2000 Дж. Определить заряд, прошедший через проводник за это время,
если в момент времени, принятый за начальный, ток в проводнике был
равен нулю.
33. Два источника тока: e1 =14 B с внутренним со- 1
противлением r1 = 2 Ом и e2 = 6 В с внутренним
сопротивлением r2 = 4 Ом соединены, как это по-
2
казано на рисунке. Определить силы токов в рео-
стате в источниках тока. Сопротивление реостата R = 100 Ом
R
34. В однородное магнитное поле напряженностью 1000 А/м помещен
прямой проводник длиной 20 см. Определить силу, действующую на
проводник, если по нему течет ток 50 А, а угол между направлением
тока и вектором напряженности 30о. К решению задачи приложить ри-
сунок, на котором указать направление силы.
35. Электрон влетает в однородное магнитное поле напряженностью
1200 А/м. Определить период его вращения в магнитном поле. К задаче
приложить рисунок.
36. Плоский контур с током, представляющий собой прямоугольник со
сторонами 10 и 20 см помещен в однородное магнитное поле, индукция
которого 7.10-3 Тл. По контуру течет ток 5 А. Найти момент сил, дей-
ствующий на контур с током, если его плоскость составляет угол 100о с
линиями поля. К задаче представить рисунок.
37. Используя условие предыдущей задачи, определить, какую работу
нужно совершить, чтобы угол между плоскостью контура и линиями
поля составил 120о ?
38. Какая мощность необходима для того, чтобы проводник длиной 40 см
перемещать со скоростью 5 м/с перпендикулярно магнитному полю
напряженностью 100 А/м, если по проводнику идет ток 20 А.
39. В однородном магнитном поле, индукция которого 0.15 Тл, вращается
прямоугольная рамка размерами 200 мм ´ 400 мм. Рамка содержит
850 витков. Найти зависимость ЭДС индукции от времени, если период
вращения рамки составляет 0,02 с. Чему равно максимальное значение
ЭДС индукции.
40.В цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц вклю-
чены последовательно емкость 35,4 мкФ, активное сопротивление
100 Ом и индуктивность 0,7 Гн. Найти силу тока и мощность в цепи,
падение напряжения на емкости, омическом сопротивлении и индук-
тивности.
41.Во сколько раз увеличится масса протона при ускорении его от началь-
ной скорости, равной нулю, до скорости равной 0.85 скорости света.
42.Луч света падает на плоскую границу раздела двух сред, частично от-
ражается и частично преломляется. Определите угол падения, при ко-
тором отраженный луч перпендикулярен преломленному лучу.
43.Два когерентных источника испускают монохроматический свет с дли-
ной волны 0,6 мкм. Определить на каком расстоянии от точки, распо-
ложенной на равном расстоянии от источников, будет первый макси-
мум освещенности. Экран удален от источников на 3 м, расстояние
между источниками 0,5 мм.
44.Предмет находится на расстоянии 20 см от собирающей линзы с фо-
кусным расстоянием 15 см. Найдите расстояние от изображения до
линзы.
45.Дифракционная решетка шириной 4 см имеет 2000 штрихов и освеща-
ется нормально падающим не монохроматическим светом. На экране,
удаленном на расстояние 50 см, максимум второго порядка удален от
центрального на 3,35 см. Найти длину волны света.
46. Длина волны, соответствующая максимуму энергии излучения в спек-
тре абсолютно черного тела, равна 500 нм. Излучающая поверхность
равна 5 см2. Определить мощность излучения.
47.Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм.
Определите минимальное значение энергии фотона, вызывающего фо-
тоэффект.
48.Давление монохроматического света с длиной волны 500 нм на зачер-
ненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающему
излучению, равно 0,15 мкПа. Определите число фотонов, падающих на
поверхность площадью 40 см2 за одну секунду.
49. a - частица движется по окружности радиусом 0,83 см в однородном
магнитном поле, напряженность которого равна 19 900 А/м. Найти
длину волны де Бройля для a - частицы.
50. Какой изотоп получится из актиния 89Ас225 после трех a - распадов и
одного b - распада. Определить активность 10-7 г актиния - 225, если
период полураспада 10 дней.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 113; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!