- •Экзаменационные вопросы по физике
- •Механика основные положения
- •Кинематика(от греческого kinematicos – движение)
- •Механическое движение
- •Относительность движения(уч.10кл.Стр.25-27)
- •Системы отсчета (уч.10кл.Стр.25-27)
- •Материальная точка (уч.10кл.Стр.24-25)
- •Траектория (уч.10кл.Стр.24-25)
- •Путь и перемещение (уч.10кл.Стр.28-30)
- •Скорость (уч.10кл.Стр.32-38)
- •Ускорение (уч.10кл.Стр.41-43)
- •Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение (уч.10кл.Стр.38-40, 44-50)
- •Уравнение прямолинейного равноускоренного движения (уч.10кл.Стр.44-50)
- •Свободное падение тел (уч.10кл.Стр.52-55)
- •Ускорение свободного падения (уч.10кл.Стр.52-53)
- •Баллистическое движение(уч.10кл.Стр.61-68)
- •Криволинейное движение точки на примере движения по окружности с постоянной по модулю скоростью (уч.10кл.Стр.70-73)
- •Центростремительное ускорение (уч.10кл.Стр.70-73)
- •Основы динамики основные положения(уч.10кл.Стр.119-120)
- •Инерция. Преобразования галилея (уч.10кл.Стр.83- )
- •Первый закон ньютона (уч.10кл.Стр.87-88,уч.9кл.Стр.39-41)
- •Инерциальные системы отсчета (уч.10кл.Стр.83-86)
- •Принцип относительности галилея
- •Взаимодействие тел (уч.10кл.Стр.89-92)
- •Масса (уч.10кл.Стр.90-91)
- •Импульс (уч.10кл.Стр.121-126)
- •Сила (уч.10кл.Стр.90-92)
- •Второй закон ньютона (уч.10кл.Стр.89-92)
- •Принцип суперпозиции сил (уч.10кл.Стр.92)
- •Силы в природе закон всемирного тяготения (уч.10кл.Стр.96-99)
- •Сила тяготения (уч.10кл.Стр.96-99)
- •Вес тела (уч.10кл. Стр.100,105, 113-115)
- •Невесомость (уч.10кл. Стр.100-101, 113-115)
- •Первая космическая скорость (уч.10кл. Стр.161-163)
- •Сила упругости (уч.10кл. Стр.102-104, 317-320)
- •Закон гука (уч.10кл. Стр.102-105)
- •Деформация тела (уч.10кл.Стр.317-320)
- •Сила трения (уч.10кл. Стр.107-111)
- •Коэффициент трения (уч.10кл. Стр.107-111)
- •Закон трения скольжения (уч.10кл. Стр.107-111, 115-117)
- •Третий закон ньютона (уч.10кл. Стр.93-95)
- •Момент силы
- •Условия равновесия тел
- •Законы сохранения в механике основные положения (уч.10кл. Стр.158)
- •Закон сохранения импульса (уч.10кл. Стр.121-128, 153-157)
- •Ракеты (уч.10кл. Стр.128-129)
- •Механическая работа (уч.10кл. Стр.134)
- •Мощность (уч.10кл. Стр.146-148)
- •Кинетическая энергия (уч.10кл. Стр.142-145)
- •Потенциальная энергия (уч.10кл. Стр.135-142, 153)
- •Закон сохранения энергии в механике (уч.10кл. Стр.148-152, 153-157)
- •Простые механизмы (уч.7кл.Стр.136-150)
- •Коэффициент полезного действия механизма (уч.7кл.Стр.150-151)
- •Механика жидкостей и газов давление (уч.7кл.Стр.77)
- •Атмосферное давление (уч.7кл.Стр.97-103,181-182)
- •Изменение атмосферного давления с высотой (уч.7кл.Стр.106)
- •Закон паскаля для жидкостей и газов (уч.7кл.Стр.85-,176-178)
- •Барометры и манометры (уч.7кл.Стр.105, 108)
- •Сообщающиеся сосуды(уч.7кл.Стр.90)
- •Принцип устройства гидравлического пресса (уч.7кл.Стр.111-113)
- •Архимедова сила для жидкостей и газов (уч.7кл.Стр.114-125)
- •Условия плавания тел на поверхности жидкости (уч.7кл.Стр.120-125)
- •Термодинамика
- •Основы молекулярно-кинетической теории (уч.10кл.Стр.211- )
- •Опытное обоснование основных положений молекулярно-кинетической теории
- •Броуновское движение
- •Диффузия (уч.7кл.Стр.20)
- •Масса и размер молекул
- •Измерение скорости молекул. Опыт штерна(уч.10кл.Стр.236)
- •Количество вещества(уч.10кл.Стр.216-217)
- •Моль(уч.10кл.Стр.216-217)
- •Постоянная авогадро (уч.10кл.Стр.216-217)
- •Взаимодействие молекул
- •Модели газа, жидкости и твердого тела(уч.10кл.Стр.218-224)
- •Основы термодинамики (уч.10кл.Стр.284-285)
- •Тепловое равновесие температура и ее измерение(уч.10кл.Стр.239-241)
- •Абсолютная температурная шкала(уч.10кл.Стр.239-241)
- •Внутренняя энергия (уч.10кл.Стр.239-243, 261-264, уч.8кл.Стр.5-9)
- •Количество теплоты (уч.10кл.Стр.263-264, уч.8кл.Стр.18-29)
- •Работа в термодинамике(уч.10кл.Стр.265-267)
- •Первый закон термодинамики(уч.10кл.Стр.269-273)
- •Изотермический, изохорный и изобарный процессы(уч.10кл.Стр.252-257, 265-267, 270-271)
- •Адиабатный процесс(уч.10кл.Стр.272-274)
- •Необратимость тепловых процессов второй закон термодинамики и его статистическое истолкование (уч.10кл.Стр.281-283)
- •Преобразование энергии в тепловых двигателях (уч.10кл.Стр.275-280,уч.8кл.Стр.52-56 )
- •Кпд теплового двигателя. Цикл карно(уч.10кл.Стр.275-280 )
- •Идеальный газ (уч.10кл.Стр.222,229- )
- •Связь между давлением и средней кинетической энергией молекул идеального газа(уч.10кл.Стр.243-248)
- •Связь температуры со средней кинетической энергией частиц газа(уч.10кл.Стр.239-243)
- •Уравнение клайперона-менделеева(уч.10кл.Стр.248-251)
- •Универсальная газовая постоянная(уч.10кл.Стр.251- )
- •Жидкости и твердые тела основные положения (уч.10кл.Стр.307-308, 321-322)
- •Испарение и конденсация(уч.10кл.Стр.286-289,290-291)
- •Насыщенные и ненасыщенные пары(уч.10кл.Стр.286-291,292-293)
- •Влажность воздуха(уч.10кл.Стр.294-295,уч.8кл.Стр.46-47)
- •Кипение жидкости(уч.10кл.Стр.296-299,уч.8кл.Стр.44-45)
- •Поверхностное натяжение (уч.10кл.Стр.299-302)
- •Смачивание и каппилярность (уч.10кл.Стр.303-306)
- •Кристаллические и аморфные тела (уч.10кл.Стр.312-317)
- •Преобразование энергии при изменениях агрегатного состояния вещества(уч.10кл.Стр.218-224, 309-312,уч.8кл.Стр.48-50)
- •Измерение давления газа, влажности воздуха, температуры, плотности вещества
- •Основы электродинамики (уч.10кл.Стр.347 )
- •Электростатика основные положения (уч.10кл.Стр.376-377, 406-407)
- •Электризация тел(уч.10кл.Стр.350-352)
- •Электрический заряд(уч.10кл.Стр.347-349,356)
- •Взаимодействие зарядов(уч.10кл.Стр.347-349,)
- •Элементарный электрический заряд(уч.10кл.Стр.347-349)
- •Закон сохранения электрического заряда(уч.10кл.Стр.352-353)
- •Закон кулона(уч.10кл.Стр.354-362)
- •Электрическое поле
- •Напряженность электрического поля(уч.10кл.Стр.363-368, 374)
- •Электрическое поле точечного заряда(уч.10кл.Стр.363-365, 366-368)
- •Потенциальность электростатического поля(уч.10кл.Стр.378-381)
- •Разность потенциалов(уч.10кл.Стр.381-385)
- •Принцип суперпозиции полей(уч.10кл.Стр.368-375)
- •Проводники в электрическом поле(уч.10кл.Стр.392-396)
- •Электрическая емкость(уч.10кл.Стр.397-398 )
- •Конденсатор(уч.10кл.Стр.399-402)
- •Емкость плоского конденсатора(уч.10кл.Стр.400-402)
- •Диэлектрики в электрическом поле(уч.10кл.Стр.386-390)
- •Диэлектрическая проницаемость(уч.10кл.390-391)
- •Энергия электрического поля плоского конденсатора(уч.10кл.Стр.400-402, 403-406)
- •Постоянный электрический ток основные положения
- •Электрический ток
- •Сила тока
- •Напряжение
- •Носители свободных электрических зарядов в металлах, жидкостях и газах
- •Ток в газах
- •Ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия
- •Сопротивление проводников
- •Закон ома для участка цепи
- •Последовательное и параллельное соединение проводников
- •Электродвижущая сила
- •Работа и мощность тока. Кпд источника тока
- •Закон джоуля-ленца
- •Полупроводники основные положения
- •Проводимость полупроводников
- •Свободная и примесная проводимость полупроводников
- •Магнитное поле. Электромагнитная индукция основные положения
- •Взаимодействие магнитов
- •Магнитные свойства вещества. Магнитная проницаемость. Магнетики
- •Взаимодействие проводников с током
- •Магнитное поле
- •Действие магнитного поля на электрические заряды
- •Индукция магнитного поля. Поток магнитной индукции
- •Сила ампера
- •Сила лоренца
- •Электродвигатель (уч.8кл.Стр.143-145)
- •Электромагнитная индукция
- •Закон электромагнитной индукции фарадея-максвелла
- •Правило ленца
- •Вихревое электрическое поле
- •Самоиндукция (уч.11кл.Стр.123-126)
- •Индуктивность
- •Энергия магнитного поля
- •Измерение силы тока, напряжения, сопротивления проводника
- •Колебания и волны основные положения (уч.10кл. Стр.184-,345-346)
- •Механические колебания и волны основные положения ( уч.10кл.Стр.345-346)
- •Гармонические колебания (уч.10кл. Стр.69-70, уч.11кл.Стр.137)
- •Амплитуда, период и частота колебаний (уч.10кл. Стр.69-70)
- •Свободные колебания (уч.10кл. Стр.167-170)
- •Математический маятник (уч.10кл. Стр.167-172)
- •Период колебаний математического маятника (уч.10кл. Стр.167-172)
- •Превращения энергии при гармонических колебаниях
- •Вынужденные колебания (уч.10кл. Стр.167, 173-179)
- •Резонанс (уч.10кл. 177-183)
- •Понятие об автоколебаниях
- •Механические волны(уч.10кл.Стр.323-324)
- •Скорость распространения волны
- •Длина волны(уч.10кл.Стр.329)
- •Поперечные и продольные волны(уч.10кл.Стр.324-328)
- •Уравнение гармонической волны(уч.10кл.Стр.328-337)
- •Поляризация волн (уч.10кл.Стр.330-331)
- •Стоячие волны (уч.10кл.Стр.332-337)
- •Звук(уч.10кл.Стр.338-344)
- •Электромагнитные колебания и волны основные положения
- •Колебательный контур
- •Переменный электрический ток генератор переменного тока (уч.11кл.Стр.131)
- •Действующие значения силы тока и напряжения
- •Активное, емкостное и индуктивное сопротивления
- •Закон ома для переменного тока. Полное сопротивление цепи
- •Резонанс в электрической цепи
- •Трансформатор
- •Производство, передача и потребление электрической энергии (уч.11кл.Стр.134)
- •Идеи теории максвелла
- •Электромагнитные волны
- •Шкала электромагнитных волн
- •Скорость распространения электромагнитных волн
- •Свойства электромагнитный волн
- •Энергия электромагнитной волны
- •Принципы радиосвязи
- •Оптика основные положения
- •Принцип гюйгенса
- •Свет - электромагнитная волна
- •Прямолинейное распространение, отражение и преломление света
- •Законы преломления и отражения света
- •Показатель преломления
- •Полное внутреннее отражение
- •Предельный угол полного внутреннего отражения
- •Ход лучей в призме
- •Построение изображений в плоском зеркале
- •Собирающая и рассеивающая линзы
- •Формула тонкой линзы
- •Построение изображений в линзах (уч.11кл.Стр.243-249,257-259,
- •Оптические приборы
- •Фотоаппарат
- •Интерференция света
- •Зоны френеля
- •Когерентность
- •Дифракция света
- •Дифракционная решетка
- •Поляризация света. Поперечность световых волн
- •Дисперсия света
- •Поглощение света
- •Измерение фокусного расстояния собирающей линзы, показателя преломления вещества, длины волны света фотометрия .Световой поток. Освещенность
- •Спектры и спектральный анализ
- •Основы специальной теории относительности основные положения (уч.10кл.Стр.209)
- •Инвариантность скорости света (уч.10кл.Стр.186-187)
- •Принцип относительности эйнштейна (уч.10кл.Стр.186-189)
- •Пространство и время в специальной теории относительности (уч.10кл.Стр.186-205)
- •Связь массы и энергии (уч.10кл.Стр.205-209)
- •Квантовая физика основные положение (уч.10кл.Стр.227-228, уч.11кл.Стр. 345-346)
- •Тепловое излучение(уч.11кл.Стр.308-312)
- •Постоянная планка( уч.11кл.Стр.310)
- •Фотоэффект (уч.11кл.Стр.314-317)
- •Опыты столетова(уч.11кл.Стр.314)
- •Уравнение эйнштейна для фотоэффекта
- •Гипотеза луи де бройля(уч.11кл.Стр.322)
- •Дифракция электронов(уч.11кл.Стр.322-323)
- •Корпускулярно-волновой дуализм(уч.11кл.Стр.318-321,323-325)
- •Спектры(уч.11кл.Стр.336-339)
- •Люминесценция(уч.11кл.Стр.337-338)
- •Лазеры(уч.11кл.Стр.340-344)
- •1. Поглощение света
- •2. Спонтанное излучение
- •3. Индуцированное излучение
- •Ядерная физика основные положение (уч.10кл.Стр.227-228, уч.11кл.Стр.387-389,406)
- •Радиоактивность (уч.11кл.Стр.357-362,363-367)
- •Альфа-, бета-, гамма- излучения
- •Закон радиоактивного распада(уч.11кл.Стр.363-367)
- •Методы наблюдения и регистрации частиц в ядерной физике(уч.9кл.Стр.189-192)
- •Опыт резерфорда по рассеиванию альфа-частиц(уч.11кл.Стр.328)
- •Планетарная модель атома(уч.10кл.Стр.211-215,уч.11кл.Стр.329)
- •Модель атома резерфорда-бора. Квантовые постулаты бора(уч.11кл.Стр.330-336)
- •Нуклонная модель ядра (уч.10кл.Стр.211,уч.11кл.Стр.347)
- •Заряд ядра
- •Массовое число ядра
- •Энергия частиц в ядре. Энергия связи атомных ядер(уч.11кл.Стр.354-357)
- •Деление ядер. Цепная реакция(уч.11кл.Стр.367-372)
- •Синтез ядер(уч.11кл.Стр.378-383)
- •Ядерные реакции
- •Сохранение заряда и массового числа при ядерных реакциях
- •Выделение энергии при делении и синтезе ядер
- •Использование ядерной энергии(уч.11кл.Стр.373-377)
- •Дозиметрия. Биологическое действие ионизирующих излучений(уч.11кл.Стр.383- )
- •Элементарные частицы(уч.11кл.Стр.390-405)
- •Фундаментальные взаимодействия (уч.10кл.Стр.9-16)
- •Методы научного познания и физическая картина мира эксперимент и теория в процессе познания мира(уч.10кл.Стр.4-7)
- •Моделирование явлений и объектов природы (уч.10кл.Стр.7-9)
- •Научные гипотезы физические законы и границы их применимости(уч.10кл.Стр.9-16)
Преобразование энергии в тепловых двигателях (уч.10кл.Стр.275-280,уч.8кл.Стр.52-56 )
Определение теплового двигателя
Полная механическая работа теплового двигателя
Условия получения положительной полной механической работы
Необходимое условие для циклического получения работы в тепловом двигателе
КПД теплового двигателя и цикл Карно (см.ниже уч.10кл.)
Двигатель внутреннего сгорания, как пример теплового двигателя (уч.8кл.стр.53)
Паровая турбина, как пример теплового двигателя (уч.8кл.стр.55)
Тепловой двигатель – это многократно действующее устройство, преобразующие тепловую энергию (внутреннюю энергию топлива) в механическую энергию.
Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
Некоторые виды тепловых двигателей:
паровая машина;
паровая турбина;
двигатель внутреннего сгорания;
реактивный двигатель.
Во всех двигателях энергия топлива сначала переходит в энергию газа или пра. Газ, расширяясь, совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию.
Любой тепловой двигатель , независимо от его конструктивных особенностей, состоит из трех основных частей:
- рабочее тело (газ или пар), совершающее работу
- нагреватель, сообщающий энергию рабочему телу
- холодильник, поглощающий часть энергии от рабочего тела
Рабочим телом у всех тепловых двигателей является газ или пар, который совершает работу при расширении, получая от нагревателя некоторое количество теплоты.
Обозначим через Т1 начальную температуру рабочего тела, называемую температурой нагревателя.
Это температура газа или пара. Чаще всего повышение температуры происходит за счет сгорания топлива внутри самого двигателя.
По мере совершения работы газ теряет энергию и охлаждается до некоторой температуры Т2. Эта температура не может быть значительно ниже температуры окружающей среды, так как в противном случае давление газа станет ниже атмосферного и двигатель не сможет работать. Обычно температура Т2 несколько больше температуры окружающей среды. Ее называют температурой холодильника.
Рабочее тело при расширении не может отдать всю внутреннюю энергию на совершение работы. Часть теплоты неизбежно передается рабочим телом холодильнику.
Холодильником может служить окружающая среда или специальное устройство для охлаждения и конденсации отработанного пара – конденсатор. В последнем случае его температура может быть несколько ниже температуры окружающей среды за счет принудительного внешнего охлаждения.
Давление газа при сжатии ниже, чем при расширении, и это обеспечивает полезную работу двигателя.
Тепловой двигатель совершает работу за счет внутренней энергии рабочего тела. Причем в этом процессе происходит передача теплоты от более горячих тел (нагревателя) к более холодным (холодильнику).
Полная механическая работа складывается из работы расширения газа и работы сжатия, совершаемой силами давления газа при его сжатии.
Так как при сжатии ∆V < 0, то работа сжатия отрицательна.
A = Aрасш - Aсж
Для получения положительной полной механической работы (A>0) необходимо, чтобы работа сжатия газа была меньше работы расширения.
Работа совершаемая газом при расширении:
A = (pрасш-pсж) ∆V
∆V = const из-за цикличности работы двигателя
Следовательно, давление газа при сжатии должно быть меньше его давления при расширении. При одном и том же объеме давление газа тем меньше, чем ниже его температура. Поэтому перед сжатием газ должен быть охлажден при помощи «холодильника»
Для получения полной механической работы в тепловом двигателе при циклическом процессе расширения газа должно происходить при более высокой температуре, чем сжатие.
Необходимое условие для циклического получения механической работы в тепловом двигателе – наличие нагревателя и холодильника.
Согласно закону сохранения энергии работа совершаемая двигателем : А = Qнагр - Qхол
Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя - отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя.
См.ниже «КПД теплового двигателя и Цикл Карно»
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
Очень распространенный вид теплового двигателя.
Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри двигателя. Отсюда и название.
Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть, солярка) или на горючем газе.
Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом. Шатун преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
В верхней части цилиндра имеется два клапана, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты в зависимости от положения поршня в цилиндре.
Через один клапан в цилиндр поступает горючая смесь (топливо с воздухом), через второй клапан выпускаются отработанные газы.
Горючая смесь топлива и воздуха внутри цилиндра воспламеняется при помощи электрической свечи или за счет резкого сжатия поршнем (в дизелях)
Образующиеся при сгорании горючей смеси газы с высокой температурой (1600-1800оС) и давлением, расширяясь давит на поршень, заставляя его двигаться вниз и вращать коленчатый вал, совершая механическую работу. При этом газы охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую.
Крайние положения поршня в цилиндре называются верхняя и нижняя мертвые точки.
Расстояние, проходимое поршнем между мертвыми точками называется ходом поршня.
Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта. Поэтому такие двигатели называют четырехтактными.
Один ход поршня, или один такт, совершается за один оборот коленчатого вала.
1. Поршень движется вниз. Объем камеры сгорания увеличивается, в цилиндре создается разряжение. Открывается клапан и в цилиндр подается горючая смесь.
К концу первого такта цилиндр заполнен горючей смесью и клапан ее подачи закрыт.
2. При дальнейшем повороте вала поршень идет вверх и сжимает горючую смесь.
В конце второго такта, когда поршень дойдет до верхней мертвой точки, сжатая горючая смесь воспламеняется от электрической искры или от сжатия (в дизелях), и быстро сгорает с образованием газов высокой температуры и давления.
3. Газы давят на поршень и толкают его вниз, передавая движение через шатун на коленчатый вал. Двигатель совершает полезную работу. Поэтому этот такт называют рабочим ходом двигателя.
В конце третьего такта открывается выхлопной клапан и продукты сгорания выводятся из двигателя.
4. Благодаря массе поршня и маховика двигатель вращается по инерции. Поршень движется вверх. Идет выпуск продуктов сгорания и вентилирование камеры сгорания.
В конце четвертого такта выхлопной клапан закрывается. Поршень достигает верхней мертвой точки.
Цикл двигателя состоит из следующих тактов:
впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
В реальных двигателях несколько цилиндров, которые поочередно вращают коленчатый вал. Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.
Паровая или газовая турбина
Пар или нагретый до высокой температуры газ под высоким давлением вращает вал без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала.
На вал насажено колесо с лопатками по ободу, называемое рабочим колесом. На лопатки через специальные сопла подается пар (перегретый пар 200оС) из котла или газ под давлением (20-40 атм), приводя турбину во вращение.
В современных турбинах применяют не один, а много дисков с несколькими рядами лопаток каждый, насаженными на общий вал. Пар последовательно проходит через лопатки всех дисков, отдавая каждому часть своей энергии.
На электростанциях турбины соединяют с генераторами. Частота вращения турбин достигает 10000-15000 оборотов, что является весьма удобным для генерации электрического тока.
Широкое применение находят газовые турбины, в которых вместо пара используются продукты сгорания топлива или газа.