Вопросы по физике для коллоквиумов, зачетов и экзаменов

Вопросы по физике для коллоквиумов, зачетов и экзаменов

1. Введение: предмет физики и ее связь с другими дисциплинами. Методы физических исследований (опыт, гипотеза, эксперимент, теория). Взаимосвязь физики и техники.

2. Понятие пространства и времени в классической физике. Системы отсчета. Перемещение и скорость. Нормальное, тангенциальное и полное ускорение.

3. Закон инерции. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Физическое содержание понятий массы, силы, импульса, импульса силы. 2-й закон Ньютона. Виды взаимодействий, понятие о силах инерции.

4. 3-й закон Ньютона. Внешние и внутренние силы. Закон сохранения импульса для замкнутой системы тел. Понятие центра масс и закон его движения.

5. Понятие энергии, работы и мощности. Кинетическая энергия механической системы. Работа переменной силы.

6. Поле как форма материи, осуществляемая силовое взаимодействие между частицами. Понятие потенциального поля. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку (на примере гравитационного поля).

7. Закон сохранения энергии в механике, консервативные и неконсервативные системы. Применение законов сохранения к упругому и неупругому ударам.

8. Вращательное движение и его кинематические характеристики: угловое перемещение, угловая скорость и угловое ускорение. Связь угловых характеристик с линейными.

9. Динамические характеристики вращательного движения: момент силы, момент импульса относительно точки (мгновенной оси) и закрепленной оси.

10. Момент инерции. Вычисление моментов инерции тел правильной формы. Теорема Штейнера.

11. Основной закон динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса.

12. Кинетическая энергия и работа во вращательном движении.

13. Колебательное движение. Гармоническое колебание и его характеристики. Скорость и ускорение при гармонических колебаниях.

14. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения.

15. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.

16. Динамика гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Пружинный, математический и физический маятники.

17. Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний, его решение и анализ.

18. Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний, его решение и анализ. Явление резонанса.

19. Волновые процессы. Механизм образования волн в упругой среде. Поперечные и продольные волны. Уравнение бегущей волны. Величины, характеризующие волну.

20. Образование стоячих волн. Уравнение стоячей волны и его анализ.

21. Преобразования Галилея.Механический принцип относительности. Теорема сложения скоростей.

22. Эволюция воззрений на свойства пространства и времени. Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца и следствия из них.

23. Масса, импульс и основной закон динамики в релятивистской механике. Взаимосвязь массы и энергии. Кинетическая энергия в релятивистской механике. Границы применимости классической механики.

24. Молекулярная физика и термодинамика, их объекты и методы исследования. Термодинамическая система: её параметры и состояние. Термодинамический процесс и его виды.

25. Модель идеального газа. Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории и следствия из него. Молекулярно-кинетическое толкование абсолютной температуры.

26. Число степеней свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа.

27. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Понятие о средней арифметической, средней квадратичной и наиболее вероятной скоростях.

28. Вывод барометрической формулы и её анализ. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле.

29. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Явление переноса в термодинамически неравновесных системах: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение.

30. Понятие о внутренней энергии как функции состояния. Теплота и работа как форма передачи энергии. Первое начало термодинамики.

31. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Работа и теплоёмкость в изопроцессах.

32. Адиабатный процесс, уравнение Пуассона. Работа и теплоёмкость.

33. Обратимые и необратимые процессы. Понятие цикла. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Тепловая и холодильная машины.

34. Энтропия. Второе начало термодинамики и его статическая интерпретация. Критика идеалистического толкования второго начала термодинамики.

35. Реальные газы. Силы молекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия реального газа.

36. Сравнение изотерм Ван-дер-Ваальса с экспериментальными. Критическое состояние вещества. Понятие о фазовых переходах.

37. Электростатика, заряд и его свойства. Закон Кулона. Электростатическое поле и его напряженность. Принцип суперпозиции полей.

38. Поток вектора напряженности_.Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме и применение ее для расчета полей.

39. Работа сил поля при перемещении заряда. Понятие циркуляции вектора напряженности поля. Потенциальность электростатического поля.

40. Потенциальная энергия заряда и потенциал поля в некоторой точке. Разность потенциалов. Связь между напряженностью и разностью потенциалов.

41. Диэлектрики и их типы. Электронная и ориентационная поляризация. Вектор поляризации. Напряженность поля в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость среды. Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в среде.

42. Распределение зарядов в проводнике, поле внутри проводника и у его поверхности. Проводники в электростатическом поле.

43. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы.

44. Энергия системы неподвижных точечных зарядов, заряженного проводника, электрического поля. Объемная плотность энергии.

45. Постоянный электрический ток и его характеристики: сила тока, плотность тока. Условия существования постоянного тока. Сторонние силы. ЭДС, разность потенциалов, напряжение. Уравнение непрерывности.

46. Обобщенный закон Ома в интегральной форме. Правила Кирхгофа.

47. Основные положения классической электронной теории электропроводности металлов. Вывод закона Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме из электронных представлений. Работа выхода, контактная разность потенциалов, явление Зеебека и Пелтье.

48. Магнитное поле и его характеристики: индукция_,напряженность. Закон Ампера.

49. Контур с током в магнитном поле.

50. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к вычислению магнитных полей прямолинейного проводника с током и кругового тока.

51. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции (закон полного, тока). Вихревой характер магнитного поля. Применение теоремы о циркуляции к расчету магнитных полей.

52. Понятие, о магнитном потоке. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.

53. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. Ускорители заряженных частиц.

54. Эффект Холла и его применение. МГД - генератор.

55. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Ленца и вывод его из электронных представлений.

56. Индуктивность соленоида. Явление самоиндукции. Токи при замыкании и размыкании цепи. Энергия магнитного поля.

57. Описание магнитного поля в веществе. Классификация материалов по магнитным свойствам.

58. Диамагнетики. Элементарная теория диамагнетизма.

59. Парамагнетики. Классическая теория Ланжевена. Намагниченность. Обобщение закона полного тока.

60. Ферромагнетики, их основные свойства. Доменная природа ферромагнетизма.

61. Свободные незатухающие и затухающие электромагнитные колебания в колебательном контуре. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний, его решение и анализ.

62. Вынужденные электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Явление резонанса.

63. Обобщение закона электромагнитной индукции. Первое уравнение Максвелла.

64. Ток смещения. Обобщение закона полного тока. Второе уравнение Максвелла.

65. Система уравнений Максвелла и их физическое содержание. Следствия из уравнений Максвелла. Значение электромагнитной теории Максвелла.

66. Электромагнитные волны и их свойства. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Энергия волн. Поток энергии. Вектор Умова-Пойтинга.

67. Световая волна. Интерференция света. Когерентность (временная и пространственная) и монохроматичность световых волн. Условия макс. и мин. интенсивности при интерференции.

68. Способы получения когерентных волн. Интерференция света в тонких пленках. Применение интерференции: интерферометры, просветление оптики.

69. Понятие о дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света.

70. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.

71. Дифракция Фраунгофера на одной щели.

72. Разрешающая способность оптических приборов.

73. Понятие о голографии.

74. Дисперсия света. Области нормальной и аномальной дисперсии. Электронная теория дисперсии.

75. Понятие о поляризации света, виды поляризации. Способы получения поляризованного света.

76. Искусственная оптическая анизотропия, ее объяснение и применение.

77. Тепловое излучение. Основные характеристики теплового излучения. Законы теплового излучения: Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Абсолютно черное тело.

78. Квантовая гипотеза и формула Планка. Связь формулы Планка с классическими законами теплового излучения. Понятие об оптической пирометрии.

79. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект. Давление света. Эффект Комптона и его теория.

80. Гипотеза и формула де Бройля. Экспериментальное подтверждениегипотезы де Бройля.

81. Соотношение неопределенностей как проявление корпускулярно-волнового дуализма. Принцип причинности в квантовой механике. Ограниченность механического детерминизма.

82. Волновая функция и ее статистический смысл. Общее уравнение Шредингера. Стационарное состояние. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.

83. Частица в одномерной бесконечно глубокой потенциальной яме. Волновые функции, квантование энергии.

84. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект.

85. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике.

86. Развитие представлений о строении атома. Модель атома Резерфорда-Бора.

87. Атом водорода в квантовой механике. Квантовые числа их физический смысл. Спин электрона, спиновое квантовое число.

88. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям.

89. Понятие об энергетических уровнях молекул. Спектры молекул.

90. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры и их применение.

91. Понятие о квантовых статистиках. Фазовое пространство. Элементарная ячейка. Плотность состояний. Распределение частиц по состояниям (Бозе-Эйнштейна, Ферми-Дирака).

92. Теплоемкость кристаллической решетки. Закон Дюлонта-Пти. Квантовая теория теплоемкости.

93. Квантовая теория свободных электронов в металле. Распределение свободных электронов по энергиям в зависимости от температуры. Распределение Ферми-Дирака. Внутренняя энергия и теплоемкость электронного газа в металле.

94. Электропроводность металлов. Сверхпроводимость.

95. Расщепление энергетических уровней изолированных атомов и возникновение энергетических зон при образовании кристаллической решетки. Деление материалов на металлы, полупроводники и диэлектрики.

96. Полупроводники, их собственная я примесная проводимость. Температурная зависимость проводимости полупроводников.

97. Понятие о р-п-переходе свойства р-п-перехода и его вольтамперная характеристика. Диоды.

98. Фотоэлектрические явления в полупроводниках.

99. Состав и характеристики ядра_.Размер ядер. Свойства и природа ядерных сил.

100. Дефект массы и энергии связи ядра.

101. Закономерности и происхождение альфа-, бета-, гамма- излучений атомных ядер. Закон радиоактивного распада.

102. Ядерные реакции и законы сохранения.

103. Реакция деления ядра. Цепная реакция деления. Понятие о ядерной энергетике.

104. Реакции синтеза атомных ядер. Проблема управляемых термоядерных реакций.

105. Элементарные частицы. Проблемы современной физики.