Вопросы для подготовки к экзамену и зачету
Перечень вопросов является основой для составления билетов к зачётам и экзаменам.
Вопросы для подготовки к зачету
Модуль 1. Механика.
1. Механическое движение. Система отсчёта. Материальная точка. Траектория, путь и перемещение.
2. Скорость и ускорение. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения.
3. Твёрдое тело. Поступательное и вращательное движение.
4. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными скоростями и ускорениями. Период и частота вращения.
5. Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона.
6. Сила. Второй закон Ньютона.
7. Масса. Импульс. Третий закон Ньютона.
8. Механическая система. Внутренние и внешние силы.
9. Импульс системы и закон его изменения.
10. Замкнутая система и закон сохранения импульса.
11. Центр масс и закон его движения.
12. Момент силы и момент импульса относительно точки и оси. Закон изменения момента импульса материальной точки и механической системы. Закон сохранения момента импульса.
13. Однородность и изотропность пространства–времени. Связь с законами сохранения. Теорема Ирншоу.
14. Момент импульса твёрдого тела относительно оси вращения. Момент инерции. Теорема Штейнера. Основной закон динамики вращательного движения.
15. Работа силы. Работа при вращательном движении. Мощность.
16. Кинетическая энергия, закон её изменения. Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения твёрдого тела.
17. Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.
18. Закон сохранения энергии в механике. Внутренняя энергия. Общефизический закон сохранения энергии.
19. Принцип относительности и принцип постоянства скорости света. Относительность длин и промежутков времени.
20. Преобразования Галилея. Сложение скоростей.
21. преобразования Лоренца. Релятивистский закон сложения скоростей.
22. Основной закон релятивистской динамики. Релятивистский импульс и релятивистская масса.
23. Релятивистское выражение для кинетической энергии. Взаимосвязь массы и энергии. Полная энергия и энергия покоя.
24. Описание движения жидкости. Линии тока. Стационарное течение.
25. Уравнение непрерывности. Идеальная жидкость. Уравнение Бернулли, Статистическое и динамическое давление.
26. Вязкость (внутреннее трение). Закон внутреннего трения Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.
27. Динамическая и кинетическая вязкость. Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Число Рейнольдса.
Модуль 2.. Молекулярная физика и термодинамика.
28. Тепловое движение. Статистический и термодинамический методы.
29. Макроскопические параметры. Равновесное и неравновесное состояние.
30. Уравнение состояния идеального газа.
31. Уравнение состояния Ван дер Ваальса (для реальных газов).
32. Давление идеального газа с точки зрения молекулярно–кинетической теории. Молекулярно–кинетический смысл температуры.
33. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.
34. Средняя кинетическая энергия молекулы. Внутренняя энергия идеального газа.
35. Скорости теплового движения молекул. Распределение Максвелла. Средняя арифметическая, средняя квадратичная и наиболее вероятная скорости.
36. Концентрация молекул в потенциальном силовом поле. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
37. Обратимые и необратимые процессы. Первое начало термодинамики.
38. Работа газа при изменении его объёма. Количество теплоты.
39. Теплоёмкость газов при постоянном давлении и объёме. Связь теплоёмкостей газов при постоянном давлении и объёме. Удельная и молярная теплоёмкости.
40. Изопроцессы в идеальном газе. Работа газа в изопроцессах. Изохорная и изобарная теплоёмкости идеального газа. Уравнение Майера.
41. Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона. Работа идеального газа в адиабатном процессе.
42. Энтропия. Энтропия и термодинамическая вероятность состояния. Второе начало термодинамики. Третье начало термодинамики.
43. Циклические процессы. Работа цикла. Коэффициент полезного действия.
44. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия цикла Карно. Тепловые двигатели и холодильные машины.
45. Диффузия. Взаимная диффузия и самодиффузия. Диффузионный поток. Закон Фика.
46. Теплопроводность. Тепловой топок. Закон Фурье. Температуропроводность.
Вопросы для подготовки к экзамену
Модуль 3. Электричество и магнетизм.
47. Электрические заряды. Элементарный заряд.
48. Дискретность заряда. Инвариантность заряда. Закон сохранения заряда.
49. Электрическое поле. Напряжённость электрического поля.
50. Закон Кулона. Напряжённость электрического поля точечного заряда. Принцип суперпозиции полей.
51. Поток вектора напряжённости электрического поля. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчёту электрического поля.
52. Работа электростатического поля. Циркуляция вектора напряжённости.
53. Потенциал. Потенциал поля точечного заряда и системы зарядов. Связь потенциала с напряжённостью поля.
54. Электрический диполь. Дипольный момент. Диполь во внешнем электростатическом поле. Момент сил, действующих на диполь. Энергия диполя во внешнем поле.
55. Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация диэлектриков. Электронная, ориентационная и ионная поляризации. Поляризованность. Поляризованные заряды.
56. Электрическое поле в веществе. Виды диэлектриков.
57. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектрике. Электрическое смещение. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость.
58. Проводники в электростатическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике.
59. Электроёмкость. Конденсаторы. Ёмкость плоского конденсатора.
60. Энергия взаимодействия электрических зарядов.
61. Энергия заряженного проводника. Энергия конденсатора. Объёмная плотность энергии электростатического поля.
62. Электрический ток. Сила и плотность тока.
63. Электродвижущая сила и напряжение; Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах.
64. Сопротивление проводников. Удельное сопротивление.
65. Работа и мощность тока. Закон Джоуля–Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
66. Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Причина электрического сопротивления. Температурная зависимость сопротивления. Сверхпроводимость.
67. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле.
68. Сила Ампера. Работа, совершаемая при перемещении проводника с током в магнитном поле.
69. Контур с током в магнитном поле. Момент сил, действующих на контур. Магнитный момент. Энергия контура с током в магнитном поле.
70. Закон Ампера для двух параллельных проводников с током.
71. Закон Био–Савара–Лапласа и его применение к расчёту магнитного поля кругового тока.
72. Закон Био–Савара–Лапласа и его применение к расчёту магнитного поля прямолинейного бесконечно длинного проводника с током.
73. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
74. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Остроградского–Гаусса.
75. Теорема Гаусса и теорема о циркуляции вектора напряженности магнитного поля (закон полного тока) для магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля.
76. Применение закона полного тока к расчёту магнитного поля.
77. Магнитное поле длинного соленоида. Потокосцепление. Индуктивность, Индуктивность длинного соленоида.
78. Эффект Холла. Применение эффекта Холла.
79. Индукция токов в движущихся проводниках. Электродвижущая сила индукции. Вращение рамки в магнитном поле. Генераторы постоянного и переменного тока.
80. Магнитное поле движущихся зарядов. Магнетизм, как релятивистский эффект.
81. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции Фарадея–Максвелла. Правило Ленца. Вихревое электрическое поле.
82. Явление самоиндукции. Электродвижущая сила самоиндукции. Магнитная энергия тока. Объёмная плотность энергии магнитного поля.
83. Магнитные моменты атомов. Диа– и парамагнетизм. Намагниченность. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряжённость магнитного поля. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость.
84. Магнитное поле в веществе. Виды магнетиков.
85. Ферромагнетики. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис,
86. Остаточное намагничивание. Коэрцитивная сила. Магнитная проницаемость ферромагнетика.
87. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Ток смещения.
88. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
89. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме.
90. Физический смысл уравнений Максвелла. Следствия из уравнений Максвелла. Материальные уравнения.
91. Колебательный контур. Период собственных колебаний контура.
Модуль 4. Оптика.
92. Развитие представлений о природе света.
93. Электромагнитные волны. Волновое уравнение и его решение. Свойства электромагнитных волн.
94. Энергия электромагнитных волн. Объемная плотность энергии. Вектор Умова–Пойнтинга.
95. Шкала электромагнитных волн.
96. Монохроматичность и когерентность волн. Время и длина когерентности.
97. Интерференция света. Условия максимума и минимума, выражение через разность хода и разность фаз.
98. Методы наблюдения интерференции света. Метод Юнга; зеркала Френеля; бипризма Френеля. Применение интерференции света.
99. Интерференция света. Интерференционная картина от двух когерентных источников.
100. Интерференция света в тонких плёнках. Полосы равной ширины.
101. Интерференция света на клиновидной пластине. Полосы равного наклона.
102. Интерференция света. Полосы равного наклона и равной толщины. Кольца Ньютона.
103. Дифракция света. Принцип Гюйгенса–Френеля.
104. Дифракция света на круглом отверстии и диске. Метод зон Френеля. Доказательство прямолинейности распространения света.
105. Дифракция в параллельных лучах на одной щели.
106. Дифракционная решётка. Дифракция в параллельных лучах на дифракционной решётке.
107. Дифракция на пространственной решётке. Формула Вульфа–Брэгга.
108. Поляризация света. Виды поляризации.
109. Вращение плоскости поляризации. Применение поляризации света.
110. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера, угол Брюстера.
111. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Обыкновенный и необыкновенный луч. Поляризационные призмы. Закон Малюса.
112. Дисперсия света. Области нормальной и аномальной дисперсии. Излучение Вавилова–Черенкова.