Exzam_2015
.pdfП Р О Г Р А М М А экзамена по курсу «Физика часть 1»
для студентов ЭТО в весеннем семестре 2014/2015 учебного года
1.Задачи физики. Иерархическая структура вещества
2.Кинематика. Система отсчета. Траектория, путь, перемещение. Скорость при произвольном движении. Вектор скорости, модуль вектора скорости. Вычисление пути.
3.Ускорение. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения. Связь нормального ускорения с радиусом кривизны и скоростью.
4.Ускорение при произвольном движении. Типы ускорений.
5.Прямая и обратная задачи кинематики. Восстановление уравнения движения.
3.Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Инерциальные системы отсчета. Закон инерции.
4.Основные законы классической динамики. II и III законы Ньютона. Масса и импульс тела.
5.Силы. Виды сил в механике точки. Принцип суперпозиции.
6.Универсальный механизм взаимодействия частиц в природе. Четыре вида фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.
7.Центр масс. Приведите пример вычисления положения центра масс некоторого тела или системы точечных масс.
8.Теорема о движении центра масс.
9.Законы сохранения физических величин. Понятие об изолированной, замкнутой и консервативной системах частиц.
10.Закон сохранения импульса. Приведите пример его применения.
11.Вращательное движение твердого тела. Момент импульса. Уравнение моментов. Момент силы.
12.Момент инерции. Пример вычисление момента инерции.
13.Основное уравнение динамики вращательного движения. Аналогия понятий и уравнений поступательного и вращательного движений.
14.Закон сохранения момента импульса. Проиллюстрируйте его примером.
15.Теорема Штейнера. Пример применения теоремы Штейнера.
16.Работа и мощность. Теорема о кинетической энергии.
17.Потенциальные поля. Консервативные силы. Работа сил потенциального поля. Поле центральных сил.
18.Градиент функции. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии поля.
19.Потенциальная энергия и сила поля. Пример потенциального поля сил.
20.Полная механическая энергия частицы. Закон сохранения энергии. Пример применения закона сохранения энергии.
21.Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле. Напряженность и потенциал поля. Приведите пример вычисления напряженности и потенциала гравитационного поля.
22.Как найти силу, если известен вид потенциальной энергии? Приведите пример.
23.Неинерциальные системы отсчета. Основное уравнение динамики в неинерциальной системе отсчета.
24.Силы инерции. Особенности сил инерции. Принцип эквивалентности.
25.Опыт Майкельсона.
26.Исходные постулаты специальной теории относительности. Синхронизация часов в СТО
27.Промежутки времени в различных ИСО
28.Длина отрезка в различных ИСО
29.Преобразования Лоренца
30.Экспериментальное подтверждение СТО
31.Закон сложения скоростей в СТО
32.Динамика специальной теории относительности. Основное уравнение релятивистской динамики.
33. Кинетическая энергия релятивистской частицы. Связь между энергией и импульсом частицы. Взаимосвязь массы и энергии.
34.\Закон сохранения импульса в СТО. Релятивистская масса и импульс.
35.Основное уравнение релятивистской динамики. Кинетическая энергия релятивистской частицы.
36.Закон взаимосвязи массы и энергии.
37.Термодинамические системы и их параметры. Что называют термодинамической системой? Какие величины называют параметрами термодинамической системы? Перечислите макроскопические и микроскопические параметры, описывающие состояния вещества. Какие состояния термодинамической системы называют равновесными? Какие состояния термодинамической системы называют неравновесными? Что называется релаксацией
термодинамической системы? Какие термодинамические процессы называют квазистатическими?
38.Внутренняя энергия. Что следует понимать под внутренней энергией термодинамической системы? Как найти внутреннюю энергию одноатомного газа? Как связана температура и средняя кинетическая энергия теплового движения атомов и молекул? Является ли внутренняя энергия функцией состояния системы?
39.Первое начало термодинамики. Какая машина называется «вечным двигателем первого рода»?
40.Работа, совершаемая системой при малом изменении объема системы. Является ли работа, совершаемая термодинамической системой, функцией ее состояния или это функция процесса?
41.Термодинамические процессы. Какие процессы в термодинамических системах называют квазистатическими?
42.Изопроцессы. Зависит ли работа при квазистатическом процессе перехода системы из одного состояния в другое только от начального и конечного состояний системы, или она зависит и от пути перехода от одного состояния к другому?
43.Уравнение состояния идеального газа. Каков физический смысл, размерность и численное значение универсальной газовой постоянной R? Запишите уравнение состояния идеального газа. Что понимают под идеальным газом? Основные допущения, принимаемые в данной модели.
44.Теплота и работа. Являются ли теплота и работа функциями состояния системы или это только две эквивалентные формы передачи энергии?
45.Теплоемкость идеального газа. Cp и CV. Обоснуйте утверждение, что универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К) численно равна работе изобарного расширения 1 моля идеального газа при повышении его температуры на 1 К.
46.Теплоемкость при постоянном объеме и давлении. Энтальпия.
47.Что называют числом степеней свободы молекулы? Гипотеза о равнораспределении энергии по степеням свободы.
48.Каково содержание закона о равнораспределении энергии по степеням свободы? Как связаны давление газа и среднеквадратичная скорость его молекул?
49.Молярная теплоемкость газообразного водорода при постоянном объеме. Как найти общее число степеней свободы молекулы? Найдите температуру, при которой «размораживаются» колебательные степени свободы водорода?
50.Изопроцессы в газах. Какие процессы, протекающие в термодинамической системе, называют изохорными? Приведите пример изохорного процесса. Запишите первое начало термодинамики для изохорного процесса. Работа при изохорном процессе.
51.Изопроцессы в газах. Какие процессы, протекающие в термодинамической системе, называют изотермическими? Запишите первое начало термодинамики для изотермического процесса. Работа при изотермическом процессе.
52.Изопроцессы в газах. Какие процессы, протекающие в термодинамической системе, называют адиабатными? Приведите пример адиабатного процесса. Запишите первое начало термодинамики для адиабатного процесса. Работа при адиабатном процессе.
53.Изопроцессы в газах. Какие процессы, протекающие в термодинамической системе, называют изобарными? Приведите пример изобарного процесса. Запишите первое начало термодинамики для изобарного процесса. Работа при изобарном процессе.
54.Политропические процессы. Уравнение политропы. Приведите примеры политропных процессов. Работа газа при политропических процессах. Круговой процесс. Какой круговой процесс называется равновесным и обратимым? Тепловая машина КПД тепловой машины
56.Приведите схему работы тепловой машины. Идеальная тепловая машинаВторое начало термодинамики. Дайте определение второго начала термодинамики в формулировке Клаузиуса. Какая машина называется «вечным двигателем второго рода»?
58.Энтропия. Дайте определение энтропии, исходя из ее термодинамического смысла. Свойства энтропииСформулируйте закон возрастания энтропии. Для каких систем выполняется закон возрастания энтропии? Является ли наша Вселенная такой системой? Может ли энтропия уменьшаться? Если да – то укажите когда это возможно. В каком состоянии замкнутой системы
энтропия этой системы будет максимальной?
60. Энтропия. Дайте определение энтропии, исходя из ее статистического смысла.
61. Энтропия и внутренняя энергия. Свободная энергия. Вычисление энтропии Теорема Нернста
63.Дайте определение прямого цикла Карно. Какой процесс называется изоэнтропийным? Начертите график цикла в координатах TS. Чему равен КПД цикла Карно? Сформулируйте теорему Карно.
64.Скорости газовых молекул. Опыт Штерна.Вероятность события. Понятие о распределении молекул газа по скоростям. Условие нормировки.
66.Функция распределения Максвелла. Запишите математическое выражение для функции f(v). Проанализируйте его. Как изменится вид функции при варьировании различных параметров, входящих в него?
67.Наиболее вероятная, среднеквадратичная и средняя арифметическая скорости молекул газа. Каким образом находят наиболее вероятную скорость молекулы? Приведите алгоритм вывода и формулу. Дайте физический смысл наиболее вероятной скорости.
68.Каково физическое содержание среднеквадратичной скорости? Каким образом можно получить формулу данной скорости?
69.Какой физический смысл среднеарифметической скорости? Запишите алгоритм вычисления данной скорости, используя выражение для f(v).
70.Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
71.Закон распределения Максвелла-Больцмана.
72.Реальные газы. Что называется реальным газом? Силы отталкивания и силы притяжения между молекулами. Потенциал Ленарда – Джонса.
73.Уравнение Ван-дер-Ваальса. Запишите уравнение Ван-дер-Ваальса. Какие эффекты учитывает это уравнение?
74.Изотермы уравнения Ван-дер-Ваальса. В чем состоит различие изотерм реального и идеального газа? Объясните смысл критических параметров реального газа.
75.Физическая кинетика: уравнения и коэффициенты переноса. Диффузия в газах. Закон Фика, коэффициент диффузии.
76.Жидкости. Объемные свойства жидкостей: тепловое расширение и сжимаемость, теплоемкость жидкостей.
77.Явления на границе жидкости.
Литература
1.Иродов Е.И. Механика. Основные законы. М.: Лаборатория знаний, 2005.
2.Иродов Е.И. Физика макросистем. Основные законы. М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.
3.Савельев И.В. Курс общей физики. Книга 1. Механика. М.: Изд. «Астрель», 2002.
4.Ю.И. Тюрин, И.П. Чернов, Ю.Ю. Крючков, Физика. Ч.1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Томск: Изд.Том. ун-та, 2004.
Зав. каф. ТиЭФ |
В.Ф.Пичугин |