Простейший радиоприемник

Билет № 1

1. Относительность механического движения, система отсчета, инерциальные системы отсчета. Принцип относительности в классической механике и теории относительности.

Классическая (Ньютоновская) механика изучает механическое движение макроскопических тел, скорость которых много меньше скорости света (v<c).

Релятивистская механика или специальная теория относительности изучает механическое движение макроскопических тел скорость которых сравнима со скоростью света. Квантовая механика изучает механическое движение микроскопических тел (атомов и элементарных частиц).

Материальная точка – тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Например, при определении скорости автомобиля его размеры не учитываются, т. е. автомобиль – материальная точка. Положение тела в пространстве может быть определено только по отношению к другим телам. Тело, относительно которого рассматривается движение других тел, называется телом отсчета. С телом отсчета связывают систему координат. Простейшая система координат – прямоугольная или декартова система координат (x,y,z). Координаты тела позволяют установить его положение в пространстве.

Движение происходит не только в пространстве, но и во времени.

Совокупность тела отсчета, связанной с телом отсчета системы координат и синхронизированных между собой часов образуют систему отсчета.

Тело движется неодинаково относительно разных тел (покой – частный случай движения), т.е. любое движение относительно. Например: Человек в вагоне поезда может находиться в покое относительно вагона, но он движется относительно станции.

Линия, по которой движется тело, называется траекторией. По траектории движение бывает прямолинейным и криволинейным (частный случай криволинейного движения – движение по окружности).

Д ля описания механического движениямеханического движениянеобходимо выбрать систему отсчета. Система отсчета, в которой все законы механики имеют наиболее простой вид, называется инерциальной.

Принцип относительности: Все механические явления в различных инерциальных системах отсчета происходят одинаково, т.е. никакими механическими опытами, проводимыми «внутри» данной системы невозможно установить, покоится ли данная система или движется прямолинейно и равномерно.

Принцип относительности в релятивистской механике является распространением классического принципа относительности на любые физические явления: В любой инерциальной системе отсчета любые физические явления при их тождественной постановке происходят одинаково; все законы природы и уравнения их описывающие инвариантны при переходе из одной инерциальной системы отсчета к другой.

 

2. Электрический заряд. Закон сохранения заряда, Закон Кулона

Электрический заряд –физическая величина, определяющая меру (интенсивность) электромагнитного взаимодействия. Существует два вида электрических зарядов, условно названные положительными и отрицательными. Заряд любого тела кратен элементарному заряду. Элементарный заряд – минимальный заряд, он не делится на части. Носителями элементарных электрических зарядов являются элементарные частицы. Носителем отрицательного заряда является электрон, носителем положительного заряда – протон. Элементарный заряд принято обозначать e, заряд тела обозначают Q или q, Q=N·e, заряд электрона e = -1,6·10^-19 Кл (Кулон)

Закон сохранения заряда сформулировал в 1747г. Франклин: Суммарный заряд электрически изолированной системы не изменяется, электрические заряды не создаются и не исчезают, а только передаются от одного тела к другому или перераспределяются внутри данного тела, q₁+q₂+q₃+…=const. Закон Кулона определяет силу взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме. Его называют основным законом электростатики. Закон экспериментально вывел в 1785г. французский ученый Шарль Огюстен Кулон.

Сила электрического взаимодействия между неподвижными точечными электрическими зарядами (телами) в вакууме прямопропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. ; или k – зависит от выбора системы единиц. В международной системе измерений (СИ) k = где - электрическая постоянная вакуума ( =8,85·10^-12 Ф/м, k=9·10⁹ ). Значение электрической постоянной было вычислено по результатам опыта. Если взаимодействие зарядов происходит не в вакууме, а в какой либо другой среде, то закон Кулона примет вид , где - величина, зависящая от природы вещества (диэлектрическая проницаемость вещества).

 

3.Лабораторная работа. Определить ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление.

Оборудование: источник постоянного тока, реостат, амперметр, вольтметр, соединительные провода.

Собрать последовательную цепь из источника, амперметра и реостата, параллельно источнику включить вольтметр.

Замкнуть цепь и измерить силу тока и напряжение, изменить сопротивление реостата и ёще раз измерить силу тока и напряжение. Вычислить внутреннее сопротивление источника по формуле , По формуле вычислить ЭДС источника тока.

 

Билет № 2

1. Масса. Сила. Первый закон Ньютона

Масса тела – физическая величина, являющаяся мерой его инерционных свойств

Равнодействующая сил – геометрическая (векторная) сумма всех сил, действующих на тело.

Первый закон Ньютона. Всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействия со стороны других тел не выведут его из этого состояния.

Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называют инертностью, поэтому первый закон Ньютона называют законом инерции. Механическое движение относительно, его характер зависит от системы отсчета. Первый закон Ньютона утверждает существование инерциальных систем отсчета: Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на тело не действуют другие тела или их действие компенсируется.

Инерциальная система отсчета – система отсчета, относительно которой свободная материальная точка не подверженная воздействию других тел движется равномерно и прямолинейно. Любая система отсчета, которая относительно инерциальной системы движется прямолинейно и равномерно или покоится, тоже является инерциальной.

Является ли рассматриваемая система инерциальной, определяется обычно опытным путем.

2. Электрическое поле, Напряженность электрического поля.

Понятие об электрическом поле ввел английский ученый Майкл Фарадей для объяснения взаимодействия электрических зарядов. Вокруг каждого электрического заряда возникает особая форма материи – электрическое поле. Электрическое поле первого заряда действует на второй заряд и наоборот. Позднее было доказано, что электрическое поле – это одна из двух составляющих электромагнитного поля. Электрическое поле, созданное неподвижным зарядом называется электростатическим. Источником электрического поля может быть не только электрический заряд, но и переменное магнитное поле.

Электрическое поле обладает определенными свойствами, главное из которых действовать на электрический заряд, помещенный в поле, с некоторой силой. Электрическое поле обнаруживают именно по его действию на электрический заряд, для этого в электрическое поле, созданное зарядом Q вносится другой, обычно положительный заряд q, его называют пробным. (Пробный заряд должен быть небольшим, чтобы не искажать изучаемое поле). Опыт показал, что силы, действующие на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, пропорциональны величине пробного заряда. Значит, отношение силы к величине пробного заряда не зависит от величины пробного заряда и может служить характеристикой электрического поля в данной точке, это отношение называют напряженностью электрического поля, обозначают Е.

- напряженность эл. поля. Напряженность – силовая характеристика поля, она численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд. Из определения напряженности следует, что единица напряженности Н/Кл. Напряженность – величина векторная, направление напряженности совпадает с направлением силы, действующей на пробный положительный заряд. Т. е. если заряд, создающий эл.поле положительный, то напряженность в данной точке поля направлена по прямой, соединяющий заряд и данную точку поля, от заряда. Если заряд, создающий поле отрицательный, напряженность направлена к заряду.

+q.--------------. -q.----------------------. В

Из определения напряженности и закона Кулона следует:

; где Q – заряд, создающий эл. поле, R – расстояние от

заряда до точки, где определяется напряженность эл. поля.

Если электрическое поле создается одновременно несколькими зарядами, то результирующая напряженность равна векторной сумме напряженностей электрических полей, созданных каждым из зарядов (принцип суперпозиции эл. полей)

3. а) Вычислить среднюю квадратичную скорость молекул газа, если его масса m=6кг; объем V=4,9м³, а давление газа р=200кПа.

Дано:

Решение. Основное уравнение МКТ идеального газа , уравнение принимает вид , отсюда .

б) Определить среднюю кинетическую энергию молекулы одноатомного газа при давлении 20 кПа. Концентрация молекул при таком давлении 3•10²⁵ м^-3.

Дано:

Решение. Основное уравнение МКТ идеального газа , отсюда

 

 

Билет № 3

1. Второй и третий законы Ньютона.

Второй закон Ньютона является основным законом динамики, т.к. устанавливает зависимость между динамической величиной – силой F и кинематической величиной – ускорением .

Ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом) в инерциальной системе отсчета, пропорционально действующей на тело силе, обратно пропорционально массе материальной точки и по направлению совпадает с силой: .

Третий закон Ньютона

утверждает: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены в противоположные стороны, вдоль прямой, соединяющей эти тела

. Силы действия и противодействия существуют парами, приложены к разным телам и являются силами одной природы.

 

1. Работа при перемещении заряда в электрическом поле. Разность потенциалов.

На любой заряд, помещенный в электрическое поле, поле действует с некоторой силой F=qE. Элементарная работа, совершаемая силой F при перемещении точечного электрического заряда q из одной точки электрического поля в другую на отрезке dS, равна dA= F·dS·cosα; где α – угол между направлением F и направлением перемещения.

Если заряд перемещается в однородном электрическом поле напряженностью Е, то работа перемещения заряда A =q·E·∆d, где ∆d – расстояние, пройденное зарядом в направлении линий напряженности (∆d = S·cosα).

Работа, совершаемая электрическим полем, при перемещении заряда по замкнутому контуру равна нулю, т.е. на части контура работу выполняет электрическое поле, а на части контура внешние силы. Можно доказать, что работа перемещения заряда в электрическом поле не зависит от формы пути, по которому происходит перемещение, а зависит только от положений начальной и конечной точек перемещения. Силовые поля, в которых работа не зависит от формы пути, называются потенциальными.

При перемещении заряда в электрическом поле меняется взаимное расположение заряда, создающего поле и перемещаемого заряда, т.е. меняется потенциальная энергия взаимодействия зарядов. Работа по перемещению заряда из одной точки поля в другую равна изменению потенциальной энергии заряда, взятой с противоположным знаком

А = q(φ₁- φ₂).. Отношение потенциальной энергии заряда, находящегося в данной точке электрического поля, к величине точечного заряда называют потенциалом поля в данной точке. φ=W/q. Единица измерения потенциала В (Вольт) =Дж/Кл. Потенциал называют энергетической характеристикой поля, т.к. потенциал численно равен потенциальной энергии единичного положительного заряда, помещенного в данную точку поля. Потенциал – величина скалярная, может быть и положительным и отрицательным.

В соответствии с формулой A = - (W₂ – W₁) и определением потенциала φ=W/q работа электрического поля может быть вычислена через разность потенциалов начальной и конечной точек перемещения заряда

А = q(φ₁- φ₂). Величину (φ₁- φ₂) называют разностью потенциалов или напряжением U, формула работы принимает вид A =qU.

Одну и ту же работу электрического поля можно выразить через напряженность электрического поля A =q·E·∆d и через напряжение U, A =qU. Приравнивая правыечасти формул, получим . Отсюда следует напряженность электрического поля можно выражать в Н/Кл и В/м.

 

3. Лабораторная работа. Определение показателя преломления стекла.

Оборудование: стеклянная пластинка с косыми гранями, булавки, транспортир.

Направить луч света на параллельную грань стеклянной пластинки, с помощью булавок отметить направление падающего луча и преломленного луча. Измерить транспортиром углы падения и преломления.

Вычислить показатель преломления по формуле

 

 

Билет № 4

1. Импульс тела. Закон сохранения импульса.

Импульсом тела называется векторная величина, равная произведению массы тела на скорость движения тела

Импульсом силы называют произведение силы на время действия силы

Приращением импульса тела называют произведение массы тела на изменение скорости тела

Приращение импульса тела равно импульсу силы, действующей силы

Закон сохранения импульса: полный вектор импульса замкнутой системы тел с течением времени не изменяется.

Если система состоит из двух тел, то закон сохранения импульса будет иметь вид:

, где m₁ и m₂ –массы тел, - скорости тел до взаимодействия (например, до столкновения), и - скорости тел после взаимодействия. Закон сохранения импульса выполняется при упругом и при неупругом столкновении (при деформации).

1. Электроёмкость. Конденсаторы. Виды конденсаторов.

Способность проводника или системы проводников накапливать при любом способе электризации электрический заряд характеризуется электроемкостью проводника (системы проводников ). Электроемкость проводника С – величина численно равная отношению модуля заряда проводника |q| к потенциалу проводника φ; .

Единица электроёмкости Ф (Фарад) =Кл/В. Дольные единицы 1мкФ = 10^-6 Ф,

1пФ = 10 ^-12 Ф. Электроёмкость не зависит от заряда проводника и не зависит от потенциала проводника, хотя равна их отношению. Электроёмкость зависит от геометрии

(от формы и размеров) проводника и электрических свойств среды, в которой находится проводник, например, электроёмкость шара С = 4 (электроёмкость шара равна 1 Ф, если R=9·10⁹м, шар находится в вакууме).

Конденсаторы

Практический интерес для накопления электрических зарядов имеет конденсатор – система из двух или нескольких проводников (обкладок), разделенных тонким слоем диэлектрика. Конденсаторы различают по нескольким признакам:

а) по ёмкости – конденсаторы переменной ёмкости и конденсаторы постоянной емкости.

Конденсаторы переменной ёмкости – две системы из параллельных пластин, разделенных диэлектриком, одна система пластин неподвижная, вторая система пластин вращается относительно первой;

б) по форме – конденсаторы бывают плоские, цилиндрические, сферические;

в) по виду диэлектрика – бумажные (диэлектрик – парафинированная бумага), керамические, электролитические, воздушные (обычно конденсаторы переменной ёмкости), слюдяные.

Электроёмкость любого конденсатора равна отношению модуля заряда одной из обкладок

(заряды обкладок равны по величине и противоположны по знаку) к разности потенциалов (напряжению) между обкладками. . Электроёмкость плоского конденсатора , где S- площадь одной из обкладок, d – расстояние между обкладками (толщина диэлектрика).

Кроме электроёмкости конденсаторы характеризуются пробивным напряжением – разностью потенциалов, при которой происходит пробой диэлектрика - электрический разряд через слой диэлектрика. Величина пробивного напряжения зависит от формы обкладок, толщины и вида диэлектрика. Величина электроёмкости и пробивное напряжения указаны на корпусе конденсатора.

 

3. а) Работа при переносе заряда 2*10^-7Кл из бесконечности в некоторую точку поля равна 8*10^-4Дж. Определить электрический потенциал поля в этой точке.

Дано: Q = 2·10-7 Кл А = 8·10-8 Дж φ -?

Решение. А =Q·φ, φ =

б) С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл каждый, находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга?

Дано: Q1 =Q2 = 10 -9 Кл R = 3·10-2 м k = 9·109 Нм2/Кл2 F -?	Решение. F= k‌

Билет № 5

1.Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость.

Закон всемирного тяготения сформулировал в 1667г. И.Ньютон на основании опытов и астрономических наблюдений: Все материальные точки притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними. Силы лежат на одной прямой, соединяющий центры масс этих тел, и направлены в противоположные стороны.

; G = 6,67·10^-11Н·м²/кг² – гравитационная постоянная, она численно равна силе, с которой притягиваются две материальные точки массой по 1 кг на расстоянии 1м.

Закон всемирного тяготения можно применять, если: тела являются материальными точками, тела являются однородными шарами или обладают симметричным распределением массы относительно центра тел.

Сила тяжести – гравитационная сила, с которой Земля притягивает к себе тела.

, , m – масса тела, М – масса Земли, R- радиус земли, h – высота тела над поверхностью Земли. Отсюда ускорение, с которым тело движется в поле силы тяготения Земли, если на него действует только сила тяжести g = ,Ускорение свободного падения зависит от географической широты местности (R_З),и от высоты тела над поверхностью Земли.

Вес тела – это сила, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или подвес. Если тяжести приложена к телу, то вес тела приложен к опоре.

Вес тела P= m , т.е. вес тела может быть равен силе тяжести (если , больше силы тяжести (если тело движется вверх с ускорением , Р= m(g+ ),

Вес тела меньше силы тяжести, если тело движется вниз с ускорением Р=m(g- .

Если тело падает с ускорением свободного падения , то Р=0, т.е. вес тела равен нулю, такое состояние называется невесомостью.

 

 

3. Соединение конденсаторов в батарею. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов.

В электрических цепях применяют последовательное и параллельное включение конденсаторов (батарею конденсаторов).

При последовательном включении

С₁ С₂ С₃ С₄

C₁

При параллельном включении С₂ С_б = С₁ +С₂+…+С_n

 

С₃

Энергия электрического поля уединенного проводника W= .

Энергия заряженного конденсатора .

С – электроёмкость конденсатора Q – заряд конденсатора

U- разность потенциалов (напряжение между пластинами конденсатора)

Конденсаторы используются для сглаживания пульсаций в выпрямителях переменного тока, для разделения постоянной и переменной составляющих тока. В электрическом колебательном контуре радиопередатчиков и радиоприемников, для накопления запасов электрической энергии в лазерах и т.д. Особенность конденсаторов состоит в том, что они практически мгновенно отдают всю энергию, поэтому мощность разряда может быть большой, даже при незначительной ёмкости конденсатора.

 

3. Начертить а) изотерму идеального газа в координатах p,V; p,T; V,T.

p     V

p     T

V T

Билет № 6

1. Деформация растяжения и сжатия. Сила упругости. Закон Гука.

 

Деформация – изменение формы и размеров тела под действием силы. Деформация, которая исчезает после прекращения действия силы, называется упругой. Деформация, которая остается после снятия нагрузки называется пластичной. При увеличении нагрузки упругая деформация переходит в пластичную.

Виды упругих деформаций: растяжение (сжатие), изгиб, сдвиг, кручение.

Деформация растяжения характеризуется двумя величинами: абсолютное удлинение ∆ ℓ, относительное удлинение ℇ

сила упругости – сила, возникающая при деформации тел, т.е. при изменении формы и объёма тел. Сила упругости имеет электромагнитную природу (сила упругости равна сумме сил притяжения и отталкивания между молекулами).

Сила упругости пропорциональна величине смещения частиц тела из положения равновесия и противоположна ему по знаку или , где x и ∆ - величина деформации (удлинение или сжатие), k- коэффициент пропорциональности (жесткость), эта величина зависит от материала, от формы тела и его размеров.

Для тела постоянной формы и сечения , где Е – модуль упругости, величина, зависящая от природы вещества. Жесткость k измеряется Н/м, модуль упругости Е в Н/м²

 

2. Электрический ток. Условие существования тока. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи.

Электрический ток- направленное непрерывное движение свободных электрических зарядов (электронов или ионов). Ток характеризуется 2-мя величинами: сила тока-I и плотность тока- j I=dQ/dt; j=dI/dt;

Различают постоянный и переменный ток. Постоянный ток- ток, сила которого с течением времени не изменяется I=Q/t, где Q- заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время t.

Для возникновения и существования тока необходимо достаточное количество свободных зарядов и электрическое поле, которое будет перемещать эти заряды в одном направлении, т. е. необходимо создать разность потенциалов (напряжение).

Зависимость между силой тока в цепи и разностью потенциалов (напряжением) называется вольтамперной характеристикой. Наиболее простая вольтамперная характеристика для металлов, она была получена в опытах Г.Омом и называется его законом. Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов на концах этого участка: I=GU, где G-коэффициент пропорциональности, называемый электропроводимостью. Величину, обратную электропроводимости называют электрическим сопротивлением –R. Закон Ома для участка цепи чаще записывают в виде: I=U/R

Сопротивление обусловлено тем, что при дрейфе свободные электроны сталкиваются с положительными ионами кристаллической решетки, что вызывает уменьшение скорости направленного движения, значит уменьшение силы (плотности) тока.Все это проявляется как противодействие проводника установлению в нем тока.

 

3. Задача

а) Сколько меди выделится на электроде при силе тока 10 А за 10 минут? (Электрохимический эквивалент меди 0,329*10^-7кг/Кл).

Дано: I = 10 A t =600 c k = 0,329·10 -9 кг/Кл m -?

Решение. По первому закону электролиза m = kIt = 0,329·10 -9 кг/Кл·10 А· 600 с = 1,974·10 -6 кг

б) Сколько времени длилось никелирование, если на изделие осел слой никеля массой 1,8 г при силе тока 2 А. (Электрохимический эквивалент никеля 0,3•10^-6 кг/Кл).

Дано: I = 10 A k = 0,30·10 -9 кг/Кл m = 1,8·10 -3 кг t -?	Решение. По первому закону электролиза m = kIt, отсюда k = m/It

Билет № 7

1.Сила трения. Коэффициент трения скольжения. Учет и использование трения в быту и технике.

Сила трения –сила, которая возникает вдоль поверхности соприкасающихся тел из-за деформации этих поверхностей, направлена сила трения вдоль поверхности против смещения, сила имеет электромагнитную природу.

Различают трение покоя, трение скольжения и трение качения. Сила трения пропорциональна силе нормального давления (силе реакции опоры N).

Если тело находится на горизонтальной плоскости, то сила реакции опоры равна силе тяжести

N

α α

 

, - коэффициент трения, его величина зависит от природы соприкасающихся тел, от качества обработки поверхностей тел, от вида движения (покой, скольжение, качение).

Различают сухое трение и жидкое трение (трение в жидкостях и газах). Особенности жидкого трения: нет силы трения покоя, величина силы зависит от рода жидкости или газа, от скорости движения тела, от формы тела.

 

1. Сопротивление. Зависимость сопротивления металлов от материала и размеров. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость.

Сопротивление-мера противодействия проводника установлению в нем электрического тока. Сопротивление обусловлено тем, что при дрейфе свободные электроны сталкиваются с положительными ионами кристаллической решетки, что вызывает уменьшение скорости направленного движения, значит уменьшение силы(плотности) тока.Все это проявляется как противодействие проводника установлению в нем тока.

Для однородного проводника цилиндрической формы R= ; где -длина проводника,S-площадь сечения проводника, сопротивление проводника.

В металлах электрическое сопротивление обусловлено столкновением свободных электронов с колеблющимися ионами в узлах кристаллической решетки. По мере увеличения температуры размах колебаний ионов увеличивается, что приводит к большему рассеянию электронов, участвующих в направленном упорядоченном движении. Поэтому при нагревании металлического проводника его сопротивление возрастает.

Если сопротивление проводника при 0⁰ С,

сопротивление при t⁰ C, то (1+αt);

где α- температурный коэффициент сопротивления. При нагревании геометрические размеры меняются незначительно, поэтому R=R₀ (1+αt). Такая зависимость называется линейной, т. е график R(t) представляет собой прямую линию. Зависимость сопротивления от температуры используется в термометрах сопротивления, для измерения очень высоких или низких температур, в терморезисторах.

Сверхпроводимость – обращение электрического сопротивления в 0 при температурах близких к абсолютному нулю. Сверхпроводимость обнаружил в 1911г Х. Камерлинг-Оннес. Сверхпроводимость обнаружена у 25 химических элементов при температура от 0,14К до 9,22К, есть у большого числа сплавов, для некоторых при температурах около 100К, у некоторых полупроводников, полимеров

 

3. Задача

а) Угол падения луча света на поверхность подсолнечного масла 60⁰, а угол преломления 36⁰.Найти показатель преломления масла.

Дано: α =600 β =3 Поделиться: Поиск по сайту ©2015-2024 poisk-ru.ru Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование. Дата создания страницы: 2019-04-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

 Поиск по сайту: Читайте также: Деталирование сборочного чертежа Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей? Собственные движения и пространственные скорости звезд Тема 11. Банковские риски и способы их оценки Опросник «Активность повседневной жизни» Интересно: Роль коммуникаций в менеджменте. Виды коммуникаций Как устроена магнитная головка Роль энергетики в жизни и развитии общества Глава 3.Что такое успех? Обратная связь