Шпаргалка с билетами по физике, 11 класс

этот ток. Из этого правила следует, что при возрастании магнитного потока

возникающий индукционный ток имеет такое направление, чтобы порождаемое им

магнитное поле было направлено против внешнего поля, противодействуя

увеличению магнитного потока. Уменьшение магнитного потока, наоборот,

приводит к появлению индукционного тока, создающего магнитное поле,

совпадающее по направлению с внешним полем. Пусть, например, в однородном

магнитном поле находится проволочная квадратная рамка, пронизываемая

магнитным полем Предположим, что магнитное поле возрастает. Это приводит к

увеличению магнитного потока через площадь рамки. Согласно правилу Ленца,

магнитное поле, возникающего индукционного тока, будет направлено против

внешнего поля, т.е. вектор В2 этого поля противоположен вектору Ё. Применяя

правило правого винта (см. § 65, п. З), находим направление индукционного

тока Ii.

З. Явление электромагнитной индукции получило широкое применение в технике:

промышленности получение электроэнергии на электростанциях, разогрев и

плавление проводящих материалов (металлов) в индукционных электропечах и

т.д.

2) Принцип действия тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей и пути

его повышения. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды.

Обычно в тепловых машинах работа совершается расширяющимся газом. Газ,

совершающий работу при расширении, называется рабочим телом. Расширение

газа происходит в результате повышения его температуры и давления при

нагревании. Устройство, от которого рабочее тело получает количество

теплоты Q называется нагревателем. Устройство, которому машина отдает

тепло после совершения рабочего хода, называется холодильником. Сначала

изохорически растет давление, изобарически расширяется, изохорически

охлаждается, изобарически сжимается. . В результате

совершения рабочего цикла газ возвращается в начальное состояние, его

внутренняя энергия принимает исходное значение. Это значит, что [pic].

Согласно первому закону термодинамики, [pic]. Работа, совершаемая телом за

цикл, равна Q. Количество теплоты, полученное телом за цикл, равно разности

полученного от нагревателя и отданного холодильнику[pic]. Следовательно,

[pic]. Коэффициентом полезного действия машины называется отношение полезно

использованной к затраченной энергии [pic]. Для повышения КПД тепловых

машин существует 2 пути: повышение температуры T1 нагревателя и понижение

температуры T2 холодильника (КПД max=(T2-T1)/T1 КПД тепловой машины мог бы

стать равным 1, если бы имелась возможность использовать холодильник с

температурой равной абсолютному нулю. Однако этот путь не может быть

достигнут. Наиболее приемлимыми холодлильниками для реальных тепловых машин

являются атмосферный воздух или вода при T около 300K Следовательно

основной путь повышения КПД – это повышение температуры нагревателя.

Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды – переход от

использования в автомобилях карбюраторных бензиновых двигателей к

использованию дизельных двигателей, в топливо которых не доюавля.т свинца

(fixed) Перспективными являются разработку и испытания автомобилей, в

которых вместо бензина двигателей используется электродвигатель, питающийся

от аккумулятора, или двигаетль, использующий в качестве топлива водород. В

последнем типае двигателей при сгорании водорода образуется вода.

Билет № 18

1) Электромагнитное поле и его материальность. Электромагнитные волны и их

свойства. Радиолокация и её применение.

С современной точки зрения в природе существует совокупность двух полей —

электрического и магнитного — это электромагнитное поле, оно представляет

собой особый вид материи, т. е. существует объективно, независимо от нашего

сознания. Магнитное поле всегда порождается переменным электрическим, и,

наоборот, переменное электрическое поле всегда порождает переменное

магнитное поле. Электрическое поле, вообще говоря, можно

рассматривать отдельно от магнитного, так как носителями его являются

частицы — электроны и протоны. Магнитное поле без электрического не

существует, так как носителей магнитного поля нет. Вокруг проводника с

током существует магнитное поле, и оно порождается переменным электрическим

полем движущихся заряженных частиц в проводнике

Английский ученый Джеймс Максвелл на основании изучения экспериментальных

работ Фарадея по электричеству высказал гипотезу о существовании в природе

особых волн, способных распространяться в вакууме.

Эти волны Максвелл назвал электромагнитными волнами. По представлениям

Максвелла: при любом изменении электрического поля возникает вихревое

магнитное поле и, наоборот, при любом изменении магнитного поля возникает

вихревое электрическое поле. Однажды начавшийся процесс взаимного

порождения магнитного и электрического полей должен непрерывно продолжаться

и захватывать все новые и новые области в окружающем пространстве (рис.

31). Процесс взаимопорождения электрических и магнитных полей происходит во

взаимно перпендикулярных плоскостях. Переменное электрическое поле

порождает вихревое магнитное поле, переменное магнитное поле порождает

вихревое электрическое поле.

Электрические и магнитные поля могут существовать не только в

веществе, но и в вакууме. Поэтому должно быть возможным распространение

электромагнитных волн в вакууме.

Впервые опытным путем получил электромагнитные волны физик Генрих

Герц, использовав приэтом высокочастотный искровой разрядник (вибратор

Герца). Герц опытным путем определил также скорость электромагнитных волн.

Она совпала с теоретическим определением скорости волн Максвеллом.

Простейшие электромагнитные волны — это волны, в которых электрическое и

магнитное поля совершают синхронные гармонические колебания.

Конечно, электромагнитные волны обладают всеми основными свойствами

волн.

Они подчиняются закону отражения волн:

угол падения равен углу отражения. При переходе из одной среды в другую

преломляются и подчиняются закону преломления волн: отношение синуса угла

падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных

сред и равная отношению скорости электромагнитных волн в первой среде к

скорости электромагнитных волн во второй среде и называется показателем

преломления второй среды относительно первой.

Явление дифракции электромагнитных волн, т. е. отклонение направления их

распространения от прямолинейного, наблюдается у края преграды или при

прохождении через отверстие. Электромагнитные волны способны к

интерференции. Интерференция — это способность когерентных волн к

наложению, в результате чего волны в одних местах друг друга усиливают, а в

других местах — гасят. (Когерентные волны — это волны, одинаковые по

частоте и фазе колебания.) Электромагнитные волны обладают дисперсией, т.

е. когда показатель преломления среды для электромагнитных волн зависит от

их частоты. Опыты с пропусканием электромагнитных волн через систему из

двух решеток показывают, что эти волны являются поперечными.

При распространении электромагнитной волны векторы напряженности Е и

магнитной индукции В перпендикулярны направлению распространения волны и

взаимно перпендикулярны между собой (рис. 32).

С помощью радиоволн осуществляется передача на расстояние не только

звуковых сигналов, но и изображения предмета. Большую роль в современном

морском флоте, авиации и космонавтике играет радиолокация. В основе

радиолокации лежит свойство отражения волн от проводящих тел. (От

поверхности диэлектрика электромагнитные волны отражаются слабо, а от

поверхности металлов почти полностью.)

2) Архимедова сила, объяснение причины её возникновения. Условия плавания

тел. Плавание судов. Измерить выталкивающую силу с помощью динамометра.

Зависимость давления в жидкости и газе от глубины приводит к возникновению

выталкивающей силы, действующей на любое тело, погруженное в жидкость или

газ. Эту силу называют архимедовой силой. Если в жидкость погрузить тело,

то давления на боковые стенки сосуда уравновешиваются друг другом, а

равнодействующая давлений снизу и сверху является архимедовой силой. [pic]

т.е. силы, выталкивающая погруженное в жидкость (газ) тело, равна весу

жидкости (газа), вытесненной телом. Архимедова сила направлена

противоположно силе тяжести, поэтому при взвешивании в жидкости вес тела

меньше, чем в вакууме. На тело, находящееся в жидкости, действует сила

тяжести и архимедова сила. Если сила тяжести по модулю больше – тело тонет,

меньше – всплывает, равны – может находиться в равновесии на любой глубине.

Эти отношения сил равны отношениям плотностей тела и жидкости (газа). На

воде держатся громадные речные и морские суда, изготовленные из сьтали,

плотность которой почти в 8 раз больше плотности воды. Объясняется это тем,

что из сьтали делают лишь сравнитльтно тонкий корпус судна, а большая часть

его объёма занята воздухом. Среденее значение плотности судна при этом

оказывается значительно меньше плотности воды, поэтому оно не только не

тонет, но и может перевозить болшое количество грузоав.

Билет №19

1) Спектр электромагнитных излучений от их частоты. Применение

электромагнитных излучений на практике.

Узкий параллельный пучок белого света при прохождении сквозь призму

разлагается на пучки света разного цвета. Цветная полоса, видимая при этом,

называется сплошным спектром. Явление зависимости скорости света от длины

волны (частоты) называют дисперсией света. Этот эффект объясняется тем, что

белый свет состоит из ЭМ-волн разных длин волны, от которых и зависит

показатель преломления. Наибольшее значение он имеет для самой короткой

волны – фиолетовой, наименьшее – для красно. В вакууме скорость света

независимо от его частоты одинакова. Если источником спектра является

разреженный газ, то спектр имеет вид узких линий на черном фоне. Сжатые

газы, жидкости и твердые тела испускают сплошной спектр, где цвета плавно

переходят друг в друга. Природа возникновения спектра объясняется тем, что

каждому элементу присущ свой специфический набор излучаемого спектра. Это

свойство позволяет применять спектральный анализ для выявления химического

состава вещества. Спектроскопом называется прибор, с помощью которого

исследуется спектральный состав света, испускаемого некоторым источником.

Разложение производится с помощью дифракционной решетки(лучше) или призмы,

для исследования ультрафиолетовой области применяется кварцевая оптика.

2) Дисперсия света. Спектроскоп.

Узкий параллельный пучок белого света при прохождении через стеклянную

призму разлагается на пучки света разного цвета, при этом наибольшее

отклонение к основанию призмы имеют лучи фиолетового цвета. Объясняется

разложение белого света тем, что белый свет состоит из электромагнитных

волн с разной длиной волны, а показатель преломления света зависит от длины

его волны. Показатель преломления связан со скоростью света в среде,

следовательно, скорость света в среде зависит от длины волны. Это явление и

называют дисперсией света.

Прибор для разложения сложного света и наблюдения спектров называется

спектроскопом. Спектроскоп состоит из 2 труб: коллиматорной и зрительной,

укрепл1нной на подставке и стеклыной призмы под крышкой. Спектр можно

наблюдать через окуляр, использукемый в качестве лупы.

Билет №20

1) Закон отражения и преломления света. Полное отражение, его применение.

Прямая, указывающая направление распространения света, называется световым

лучом. На границе двух сред свет может частично отразиться и

распространяться в первой среде по новому направлению, а также частично

пройти через границу и распространиться во второй среде. Луч падающий,

отраженный и перпендикуляр к границе двух сред, восстановленный в точке

падения, лежат в одной плоскости. Угол отражения равен углу падения. Этот

закон совпадает с законом отражения волн любой природы и доказывается

принципом Гюйгенса. При прохождении светом границы раздела двух сред

отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина

постоянная для двух данных сред [pic]. . Величина n называется

показателем преломления. Показатель преломления среды относительно вакуума

называется абсолютным показателем преломления этой среды [pic]. При

наблюдении эффекта преломления можно заметить, что в случае перехода среды

из оптически более плотной среды в менее плотную, при постепенном

увеличении угла падения можно достигнуть такой его величины, что угол

преломления станет равен [pic]. При этом выполняется равенство [pic]. Угол

падения (0 называется предельным углом полного отражения. При углах,

больших (0, происходит полное отражение.

2) Электрический ток в металлах. Сопротивление металлического проводника.

Удельное сопротивление.

При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос

электрического заряда с одного места в другое. Однако если заряженные

частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как, например, свободные

электроны в металле, то переноса заряда не происходит. Электрический заряд

перемещается через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если

наряду с беспорядочным движением электроны участвуют в упорядоченном

движении.

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение

заряженных частиц.

Электрический ток возникает при упорядоченном перемещении свободных

электронов или ионов. Если перемещать нейтральное в целом тело, то,

несмотря на упорядоченное движение огромного числа электронов и атомных

ядер, электрический ток не возникнет. Полный заряд, переносимый через любое

сечение проводника, будет при этом равным нулю, так как заряды разных

знаков перемещаются с одинаковой средней скоростью.

Электрический ток имеет определенное направление. За направление тока

принимают направление движения положительно заряженных частиц. Если ток

образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока

считают противоположным направлению движения частиц.

Единица сопротивления 0 ом, сопротивлением в 1 ом обладает такой участок

цепи, в котором при силе тока 1 ампер напряжение равно 1 вольту.

Сопротивление прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади

поперечного сечения [pic], где ( – удельное электрическое сопротивление,

величина постоянная для данного вещества при данных условиях. При

нагревании удельное сопротивление металлов увеличивается по линейному

закону [pic], где (0 – удельное сопротивление при 0 0С, ( – температурный

коэффициент сопротивления, особый для каждого металла. При близких к

абсолютному нулю температурах сопротивление веществ резко падает до нуля.

Это явление называется сверхпроводимостью. Прохождение тока в

сверхпроводящих материалах происходит без потерь на нагревание проводника.

Билет №21

1) Волновые свойства света. Интерференция света и её применение в технике.

Дифракция света. Дифракционная решётка.

Свет — это электромагнитные волны в интервале частот 63 • 1014 - 8 •

1014 Гц, воспринимаемых человеческим глазом, т. е. длин волн в интервале

380 - 770 нм.

Свету присущи все свойства электромагнитных волн: отражение,

преломление, интерференция, дифракция, поляризация. Свет может оказывать

давление на вещество, поглощаться средой, вызывать явление фотоэффекта.

Имеет конечную скорость распространения в вакууме 300 000 км/с, а в среде

скорость убывает.

Наиболее наглядно волновые свойства света обнаруживаются в явлениях

интерференции и дифракции. Интерференцией света называют пространственное

перераспределение светового потока при наложении двух (или нескольких)

когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникают

максимумы, а в других минимумы интенсивности (интерференционная картина).

Интерференцией света объясняется окраска мыльных пузырей и тонких масляных

пленок на воде, хотя мыльный раствор и масло бесцветны. Световые волны

частично отражаются от поверхности тонкой пленки, частично проходят в нее.

На второй границе пленки вновь происходит частичное отражение волны (рис.

34). Световые волны, отраженные двумя поверхностями тонкой пленки,

распространяются в одном направлении, но проходят разные пути. При разности

хода I, кратной целому числу длин волн l = 2k ?/2.

При разности хода, кратной нечетному числу полуволн l = (2k + 1) ?/2,

наблюдается интерференционный минимум. Когда выполняется условие максимума

для одной длины световой волны, то оно не выполняется для других волн.

Поэтому освещенная белым светом тонкая цветная прозрачная пленка кажется

окрашенной. Явление интерференции в тонких пленках применяется для контроля

качества обработки поверхностей просветления оптики. При прохождении света

через малое круглое отверстие на экране вокруг центрального светлого пятна

наблюдаются чередующиеся темные и светлые кольца; если свет проходит через

узкую щель, то получается картина из чередующихся светлых и темных полос.

Явление отклонения света от прямолинейного направления распространения

при прохождении у края преграды называют дифракцией света. Дифракция

объясняется тем, что световые волны, приходящие в результате отклонения из

разных точек отверстия в одну точку на экране, интерферируют между собой.

Дифракция света используется в спектральных приборах, основным элементом в

которых является дифракционная решетка. Дифракционная решетка представляет

собой прозрачную пластинку с нанесенной на ней системой параллельных

непрозрачных полос, расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга.

Пусть на решетку (рис. 35) падает монохроматический (определенной длины

волны) свет. В результате дифракции на каждой щели свет распространяется не

только в первоначальном направлении,

но и по всем другим направлениям. Если за решеткой поставить собирающую

линзу, то на экране в фокальной плоскости все лучи будут собираться в одну

полоску.

Параллельные лучи, идущие от краев соседних щелей, имеют разность хода

l= d sin ?, где d — постоянная решетки — расстояние между

соответствующими краями соседних щелей, называемое периодом решетки, (? —

угол отклонения световых лучей от перпендикуляра к плоскости решетки. При

разности хода, равной целому числу длин волн d sin ? = k?, наблюдается

интерференционный максимум для данной длины волны. Условие

интерференционного максимума выполняется для каждой длины волны при своем

значении дифракционного угла ?. В результате при прохождении через

дифракционную решетку пучок белого света разлагается в спектр. Угол

дифракции имеет наибольшее значение для красного света, так как длина волны

красного света больше всех остальных в области видимого света. Наименьшее

значение угла дифракции для фиолетового света.

Опыт показывает, что интенсивность светового пучка, проходящего через

некоторые кристаллы, например, исландского шпата, зависит от взаимной

ориентации двух кристаллов. При одинаковой ориентации кристаллов свет

проходит через второй кристалл без ослабления.

2) Вынужденные колебания. Резонанс. Графи зависимости амплитуды от частоты

вынужденной силы.

Если колебания происходят под действием периодически действующей

внешней силы, то такие колебания называют вынужденными. Например, родители

раскачивают ребенка на качелях, поршень движется в цилиндре двигателя

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5