Шпаргалка с билетами по физике, 11 класс

сила реакции опоры, а следовательно, и вес тела равен силе тяжести (рис.

6):р = N = mg.

В случае движения тела вертикально вверх вместе с опорой с ускорением, по

второму закону Ньютона, можно записать mg + N = та (рис. 7, а).

В проекции на ось OX: -mg + N = та, отсюда N = m(g + а). Следовательно, при

движении вертикально вверх с ускорением вес тела увеличивается и находится

по формуле Р = m(g + а).

Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса,

называют перегрузкой. Действие перегрузки испытывают на себе космонавты как

при взлете космической ракеты, так и при торможении корабля при входе в

плотные слои атмосферы. Испытывают перегрузки и летчики при выполнении

фигур высшего пилотажа, и водители автомобилей при резком торможении.

Если тело движется Вниз по вертикали, то с помощью аналогичных рассуждений

получаем mg +

+N = та; mg -N = та; N = m(g -а); Р = m(g - а), т. е. вес при движении по

вертикали с ускорением будет меньше силы тяжести.

Если тело свободно падает, в этом случае Р = (g - g)m = 0.

Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называют невесомостью.

Состояние невесомости наблюдается в самолете или космическом корабле при

движении с ускорением свободного падения независимо от направления и

значения скорости их движения. За пределами земной атмосферы при выключении

реактивных двигателей на космический корабль действует только сила

всемирного тяготения. Под действием этой силы космический корабль и все

тела, находящиеся в нем, движутся с одинаковым ускорением, поэтому в

корабле наблюдается состояние невесомости.

2) Линзы. Построение изображения в тонких линзах. Оптическая сила линзы.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими

поверхностями. Линза, которая у краев толще, чем в середине, называется

вогнутой, которая в середине толще – выпуклой. Прямая, проходящая через

центры обеих сферических поверхностей линзы, называется главной оптической

осью линзы. Если толщина линзы мала, то можно сказать, что главная

оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, называемой оптическим

центром линзы. Прямая, проходящая через оптический центр, называется

побочной оптической осью. Если на линзу направить пучок света, параллельный

главной оптической оси, то у выпуклой линзы пучок соберется в точке F,

называемой главным фокусом. Если такой же пучок направить на вогнутую

линзу, то пучок рассеивается так, что лучи как будто бы исходят из точки F,

называемой мнимым фокусом. Если направить пучок света параллельной побочной

оптической оси, то он соберется на побочном фокусе, лежащем в фокальной

плоскости, проходящей через главный фокус перпендикулярно главной

оптической оси. Из подобия треугольников очевидно, что [pic] и [pic].

Найдем соотношение [pic], откуда [pic]. Но [pic] и [pic], т.е. [pic], что

после приведения подобных дает [pic]. Поделив это равенство на [pic],

получим формулу линзы [pic]. В формуле линзы расстояние от линзы до мнимого

изображения считается отрицательным. Оптическая сила двояковыпуклой (да и

вообще любой) линзы определяется из радиуса ее кривизны и показателя

преломления стеклом и воздухом [pic].

Билет №5

1) Третий закон Ньютона. Импульс тела. Закон сохранения импульса.

Реактивное движение. К.Э. Циолковский в освоении космического пространства.

При любом взаимодействии двух тел отношение модулей приобретенных ускорений

постоянно и равно обратному отношению масс. Т.к. при взаимодействии тел

векторы ускорений имеют противоположное направление, можно записать, что

[pic]. По второму закону Ньютона сила, действующая на первое тело равна

[pic], а на второе [pic]. Таким образом, [pic]. Третий закон Ньютона

связывает между собой силы, с которыми тела действуют друг на друга. Если

два тела взаимодействуют друг с другом, то силы, возникающие между ними

приложены к разным телам, равны по величине, противоположны по направлению,

действуют вдоль одной прямой, имеют одну и ту же природу.

Из того, что тела независимо от своей массы падают с одинаковым ускорением,

следует, что сила, действующая на них, пропорциональна массе тела. Эта сила

притяжения, действующая на все тела со стороны Земли, называется силой

тяжести. Сила тяжести действует на любом расстоянии между телами. Все тела

притягиваются друг к другу, сила всемирного тяготения прямо пропорциональна

произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Векторы сил всемирного тяготения направлены вдоль прямой, соединяющей

центры масс тел. [pic], G – Гравитационная постоянная, равна [pic]. Весом

тела называется сила, с которой тело вследствие силы тяжести действует на

опору или растягивает подвес. Вес тела равен по модулю и противоположен по

направлению силе упругости опоры по третьему закону Ньютона. По второму

закону Ньютона если на тело более не действует ни одна сила, то сила

тяжести тела уравновешивается силой упругости. Вследствие этого вес тела на

неподвижной или равномерно движущейся горизонтальной опоре равен силе

тяжести. Если опора движется с ускорением, то по второму закону Ньютона

[pic], откуда выводится [pic]. Это означает, что вес тела, направление

ускорения которого совпадает с направлением ускорения свободного падения,

меньше веса покоящегося тела. При бросании тела параллельно земной

поверхности дальность полета будет тем большей, чем больше начальная

скорость. При больших значениях скорости также необходимо принимать в

расчет шарообразность земли, что отражается в изменении направления вектора

силы тяжести. При некотором значении скорости тело может двигаться вокруг

Земли под действием силы всемирного тяготения. Эту скорость, называемую

первой космической, можно определить из уравнения движения тела по

окружности [pic]. С другой стороны, из второго закона Ньютона и закона

всемирного тяготения следует, что [pic]. Таким образом, на расстоянии R от

центра небесного тела массой М первая космическая скорость равна[pic]. При

изменении скорости тела меняется форма его орбиты с окружности на эллипс.

При достижении второй космической скорости, равной [pic] орбита становится

параболической. По второму закону Ньютона независимо от того, находилось ли

тело в покое или двигалось, изменение его скорости может происходить только

при взаимодействии с другими телам. Если на тело массой m в течение времени

t действует сила [pic] и скорость его движения изменяется от [pic] до

[pic], то ускорение тела равно [pic]. На основании второго закона Ньютона

для силы [pic] можно записать [pic]. Физическая величина, равная

произведению силы на время ее действия, называется импульсом силы. Импульс

силы показывает, что существует величина, одинаково изменяющаяся у всех тел

под воздействием одинаковых сил, если время действия силы одинаково. Эта

величина, равная произведению массы тела на скорость его движения,

называется импульсом тела. Изменение импульса тела равно импульсу силы,

вызвавшей это изменение. Возьмем два тела, массами [pic] и [pic],

движущиеся со скоростями [pic]и [pic]. По третьему закону Ньютона силы,

действующие на тела при их взаимодействии, равны по модулю и противоположны

по направлению, т.е. их можно обозначить как [pic] и [pic] . Для изменений

импульсов при взаимодействии можно записать [pic]. Из этих выражений

получим, что [pic], то есть векторная сумма импульсов двух тел до

взаимодействия равна векторной сумме импульсов после взаимодействия. В

более общем виде закон сохранения импульса звучит так: Если[pic], то [pic].

2) Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока (без вывода)

Электрический ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное

поле. Магнитный поток Ф через контур пропорционален вектору магнитной

индукции В, а индукция, в свою очередь, силе тока в проводнике.

Следовательно, для магнитного потока можно записать [pic]. Коэффициент

пропорциональности называется индуктивностью и зависит от свойств

проводника, его размеров и среды, в которой он находится. Единица

индуктивности – генри, индуктивность равна 1 генри, если при силе тока в

1 ампер магнитный поток равен 1 веберу. При изменении силы тока в катушке

происходит изменение магнитного потока, создаваемого этим током. Изменение

магнитного потока вызывает возникновение в катушке ЭДС индукции. Явление

возникновения ЭДС индукции в катушке в результате изменения силы тока в

этой цепи называется самоиндукцией. В соответствии с правилом Ленца ЭДС

самоиндукции препятствует нарастанию при включении и убыванию при

выключении цепи. ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке с индуктивностью

L, по закону электромагнитной индукции равна[pic]. Пусть при отключении

сети от источника, ток убывает по линейному закону. Тогда ЭДС самоиндукции

имеет постоянное значение, равное [pic]. За время t при линейном убывании

в цепи пройдет заряд [pic]. При этом работа электрического тока равна

[pic]. Эта работа совершается за свет энергии Wм магнитного поля катушки.

Билет № 6

1) Кинетическая и потенциальная энергия. Потенциальная энергия упруго

деформированного тела. Закон сохранения энергии в механических процессах.

Определить потенциальную энергию тела в поле силы тяжести в заданной

системе отсчёта.

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат

скорости называется кинетической энергией. Работа равнодействующей сил,

приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии. Физическая

величина, равная произведению массы тела на модуль ускорения свободного

падения и высоту, на которую поднято тело над поверхностью с нулевым

потенциалом, называют потенциальной энергией тела. Изменение потенциальной

энергии характеризует работу силы тяжести по перемещении тела. Эта работа

равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

Тело находящееся ниже поверхности земли, имеет отрицательную потенциальную

энергию. Потенциальную энергию имеют не только поднятые тела. Рассмотрим

работу, совершаемую силой упругости при деформации пружины. Силу упругости

прямо пропорциональна деформации, и ее среднее значение будет равно[pic],

работа равна произведению силы на деформацию[pic], или же [pic]. Физическая

величина, равная половине произведения жесткости тела на квадрат деформации

называется потенциальной энергией деформированного тела. Важной

характеристикой потенциальной энергии является то, что тело не может

обладать ею, не взаимодействуя с другими телами.

Потенциальная энергия характеризует взаимодействующие тела, кинетическая –

движущиеся. И та, и другая возникают в результате взаимодействия тел. Если

несколько тел взаимодействую между собой только силами тяготения и силами

упругости, и никакие внешние силы на них не действуют (или же их

равнодействующая равна нулю), то при любых взаимодействиях тел работа сил

упругости или сил тяготения равна изменению потенциальной энергии, взятой с

противоположным знаком. В то же время, по теореме о кинетической энергии

(изменение кинетической энергии тела равно работе внешних сил) работа тех

же сил равна изменению кинетической энергии.

[pic].

Из этого равенства следует, что сумма кинетической и потенциальной энергий

тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами

тяготения и упругости, остается постоянной. Сумма кинетической и

потенциальной энергий тел называется полной механической энергией. Полная

механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой

силами тяготения и упругости, остается неизменной. Работа сил тяготения и

упругости равна, с одной стороны, увеличению кинетической энергии, а с

другой – уменьшению потенциальной, то есть работа равна энергии,

превратившейся из одного вида в другой

2) Непрерывный и линейчатый спектры. Спектры испускания и поглощения.

Спектральный анализ и его применение.

Спектр излучения (или поглощения) — это набор волн определенных частот,

которые излучает (или поглощает) атом данного вещества.

Спектры бывают сплошные, линейчатые и полосатые.

Сплошные спектры излучают все вещества, находящиеся в твердом или жидком

состоянии. Сплошной спектр содержит волны всех частот видимого света и

поэтому выглядит как цветная полоса с плавным переходом от одного цвета к

другому в таком порядке: Красный, Оранжевый, Желтый, Зеленый, Синий и

Фиолетовый (Каждый Охотник Желает Знать, где Сидит Фазан).

Линейчатые спектры излучают все вещества в атомарном состоянии. Атомы всех

веществ излучают свойственные только им наборы волн вполне определенных

частот. Как у каждого человека свои личные отпечатки пальцев, так и у атома

данного вещества свой, характерный только ему спектр. Линейчатые спектры

излучения выглядят как цветные линии, разделенные промежутками. Природа

линейчатых спектров объясняется тем, что у атомов конкретного вещества

существуют только ему свойственные стационарные состояния со своей

характерной энергией, а следовательно, и свой набор пар энергетических

уровней, которые может менять атом, т. е. электрон в атоме может переходить

только с одних определенных орбит на другие, вполне определенные орбиты для

данного химического вещества.

Полосатые спектры излучаются молекулами. Выглядят полосатые спектры подобно

линейчатым, только вместо отдельных линий наблюдаются отдельные серии

линий, воспринимаемые как отдельные полосы.

Характерным является то, что какой спектр излучается данными атомами, такой

же и поглощается, т. е. спектры излучения по набору излучаемых частот

совпадают со спектрами поглощения. Поскольку атомам разных веществ

соответствуют свойственные только им спектры, то существует способ

определения химического состава вещества методом изучения его спектров.

Этот способ называется спектральным анализом. Спектральный анализ

применяется для определения химического состава ископаемых руд при добыче

полезных ископаемых, для определения химического состава звезд, атмосфер,

планет; является основным методом контроля состава вещества в металлургии и

машиностроении.

Билет №7

1) Оновные положения МКТ и их опытное обоснование. Броуновское движение.

Масса и размеры молекул.

Молекулярно-кинетическая теория — это раздел физики, изучающий свойства

различных состояний вещества, основывающийся на представлениях о

существовании молекул и атомов, как мельчайших частиц вещества. В основе

МКТ лежат три основных положения:1. Все вещества состоят из мельчайших

частиц: молекул, атомов или ионов. 2. Эти частицы находятся в непрерывном

хаотическом движении, скорость которого определяет температуру вещества.3.

Между частицами существуют силы притяжения и отталкивания, характер которых

зависит от расстояния между ними. Основные положения МКТ подтверждаются

многими опытными фактами. Существование молекул, атомов и ионов доказано

экспериментально, молекулы достаточно изучены и даже сфотографированы с

помощью электронных микроскопов. Способность газов неограниченно

расширяться и занимать весь предоставленный им объем объясняется

непрерывным хаотическим движением молекул. Упругость газов, твердых и

жидких тел, способность жидкостей

смачивать некоторые твердые тела, процессы окрашивания, склеивания,

сохранения формы твердыми телами и многое другое говорят о существовании

сил притяжения и отталкивания между молекулами. Явление диффузии —

способность молекул одного вещества проникать в промежутки между молекулами

другого — тоже подтверждает основные положения МКТ. Явлением диффузии

объясняется, например, распространение запахов, смешивание разнородных

жидкостей, процесс растворения твердых тел в жидкостях, сварка металлов

путем их расплавле-ния или путем давления. Подтверждением непрерывного

хаотического движения молекул является также и броуновское движение —

непрерывное хаотическое движение микроскопических частиц, нерастворимых в

жидкости.

Движение броуновских частиц объясняется хаотическим движением частиц

жидкости, которые сталкиваются с микроскопическими частицами и приводят их

в движение. Опытным путем было доказано, что скорость броуновских частиц

зависит от температуры жидкости. Теорию броуновского движения разработал А.

Эйнштейн. Законы движения частиц носят статистический, вероятностный

характер. Известен только один способ уменьшения интенсивности броуновского

движения — уменьшение температуры. Существование броуновского движения

убедительно подтверждает движение молекул.

Любое вещество состоит из частиц, поэтому количество вещества принято

считать пропорциональным числу частиц, т. е. структурных элементов,

содержащихся в теле, v.

Единицей количества вещества является моль. Моль — это количество вещества,

содержащее столько же структурных элементов любого вещества, сколько

содержится атомов в 12 г углерода С12. Отношение числа молекул вещества к

количеству вещества называют постоянной Авогадро:

na = N/v. na = 6,02 • 1023 моль-1.

Постоянная Авогадро показывает, сколько атомов и молекул содержится в одном

моле вещества. Молярной массой называют величину, равную отношению массы

вещества к количеству вещества:

М = m/v.

Молярная масса выражается в кг/моль. Зная молярную массу, можно вычислить

массу одной молекулы:

m0 = m/N = m/vNA = М/NA

Средняя масса молекул обычно определяется химическими методами, постоянная

Авогадро с высокой точностью определена несколькими физическими методами.

Массы молекул и атомов со значительной степенью точности определяются с

помощью масс-спектрографа.Массы молекул очень малы. Например, масса

молекулы воды: т = 29,9 •10 -27 кг.

Молярная масса связана с относительной молекулярной массой Mr.

Относительная молярная масса — это величина, равная отношению массы

молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода С12. Если известна

химическая формула вещества, то с помощью таблицы Менделеева может быть

определена его относительная масса, которая, будучи выражена в килограммах,

показывает величину молярной массы этого вещества.

Диаметром молекулы принято считать минимальное расстояние, на которое им

позволяют сблизиться силы отталкивания. Однако понятие размера молекулы

является условным. Средний размер молекул порядка 10-10 м.

2) Колебательное движение молекул в природе и технике. Гармонические

колебания. Амплитуда, период, частота и фаза колебаний. Опредеолить опытным

путём частоту предложенной колебательной системы.

Механическими колебаниями называют движения тел, повторяющиеся точно или

приблизительно одинаково через одинаковые промежутки времени. Силы,

действующие между телами внутри рассматриваемой системы тел, называют

внутренними силами. Силы, действующие на тела системы со стороны других

тел, называют внешними силами. Свободными колебаниями называют колебания,

возникшие под воздействием внутренних сил, например – маятник на нитке.

Колебания под действиями внешних сил – вынужденные колебания, например –

поршень в двигателе. Общим признаков всех видов колебаний является

повторяемость процесса движения через определенный интервал времени.

Гармоническими называются колебания, описываемые уравнением [pic]. В

частности колебания, возникающие в системе с одной возвращающей силой,

пропорциональной деформации, являются гармоническими. Минимальный интервал,

через который происходит повторение движения тела, называется периодом

колебаний Т. Физическая величина, обратная периоду колебаний и

характеризующая количество колебаний в единицу времени, называется частотой

[pic]. Частота измеряется в герцах, 1 Гц = 1 с-1. Используется также

понятие циклической частоты, определяющей число колебаний за 2( секунд

[pic]. Модуль максимального смещения от положения равновесия называется

амплитудой. Величина, стоящая под знаком косинуса – фаза колебаний, (0 –

начальная фаза колебаний. Производные также гармонически изменяются, причем

[pic], а полная механическая энергия при произвольном отклонении х (угол,

координата, и т.д.) равна [pic], где А и В – константы, определяемые

параметрами системы. Продифференцировав это выражение и приняв во внимание

отсутствие внешних сил, возможно записать, что [pic], откуда [pic].

Билет №8

1) Внутренняя энергия и способы её изменения. Первый закон термодинамики.

Каждое тело имеет вполне определенную структуру, оно состоит из частиц,

которые хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом, поэтому любое

тело обладает внутренней энергией. Внутренняя энергия — это величина,

характеризующая собственное состояние тела, т. е. энергия хаотического

(теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер

и т. д.) и энергия взаимодействия этих частиц. Внутренняя энергия

одноатомного идеального газа определяется по формуле U=3/2• т/М • RT.

Внутренняя энергия тела может изменяться только в результате его

взаимодействия с другими телами. Существуют два способа изменения

внутренней энергии: теплопередача и совершение механической работы

(например, нагревание при трении или при сжатии, охлаждение при

расширении).

Теплопередача — это изменение внутренней энергии без совершения работы:

энергия передается от более нагретых тел к менее нагретым. Теплопередача

бывает трех видов: теплопроводность (непосредственный обмен энергией между

хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного и

того же тела); конвекция (перенос энергии потоками жидкости или газа) и

излучение (перенос энергии электромагнитными волнами). Мерой переданной

энергии при теплопередаче является количество теплоты (Q).

Эти способы количественно объединены в закон сохранения энергии, который

для тепловых процессов читается так. Изменение внутренней энергии замкнутой

Страницы: 1, 2, 3, 4