Углубленные экзаменационные билеты по физике и ответы (11 класс)

Полупроводниковый диод.

Полупроводниковый диод- прибор, в котором используется один p-n переход. Бывает точечным и плоскостным. Диод- представитель нелинейных проводников.

Транзистор.

Транзистор- полупроводниковый прибор, в котором использовано два p-n перехода. Бывает точечным и плоскостным. Их можно использовать для усиления электрических сигналов.

Билет № 8

Закон всемирного тяготения – все тела во вселенной притягивают друг друга Fтяготения = G(m1m2)/R2    m1 – масса 1 тела m2 – масса 2 тела R – расстояние между центрами масс взаимодействующих тел G – гравитационная постоянная

Закон всемирного тяготения.

Тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними. F=Gm1m2/R2; G- гравитационная постоянная. Гравитация- явление взаимного притяжения тел. Гравитационные силы- силы, действующие между всеми телами. Направление этих сил всегда совпадает с линией, соединяющей взаимодействующие тела. Их можно считать только при условии далекого расположения тел.

Гравитационная постоянная и способы ее измерения.

Гравитационная постоянная - коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех тел. Она численно равна силе притяжения двух тел массой 1 кг каждое при расстоянии между ними 1 м. G=6, 67 10-11 Н м2/кг2. Численное значение получено опытным путем. Направление силы совпадает с линией, соединяющей взаимодействующие тела.

Сила тяжести.

Сила тяжести- одно из проявлений гравитационной силы- силы притяжения к Земле. Она направлена к центру Земли. F=GMЗmТ/R2; F=mg Þg=GMЗ/R

Зависимость силы тяжести от высоты.

Если тело находится недалеко от поверхности Земли, то сила тяжести находится по формуле F=GMЗmТ/RЗ2, а ускорение свободного падения равно g. Если тело находится на некоторой высоте над поверхностью Земли, то сила тяжести определяется по формуле F=GMЗmТ/R2; а ускорение свободного падения- по формуле g=GMЗ/(RЗ+h)2.

Вес тела – это сила, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или растягивает подвес.

Невесомость объясняется тем, что сила всемирного тяготения, а значит и Fт сообщают телам одинаковое ускорение g. Поэтому всякое тело, на которое действует только Fт или вообще сила всемирного тяготения, находятся в состоянии невесомости. Именно в таких условиях находится всякое свободно падаюшее тело. Исчезает вес, а Fт осталась, и именно она – причина свободного падения.

Движение тел под действием силы тяжести. Тело, падая, движется с а ускорением потому, что на него действует Fт , направленная вниз. а постоянно, т.к. постоянна действующая на него сила. а не зависит от m тела потому, что сама F зависит от m. а ускорение падающего тела не изменится, если толкнуть тело вниз, сообщив ему начальную скорость u0. если сообщить телу начальную скорость u0, направленную вверх, то это не изменит ни направление, ни численного значения а ускорения тела, потому, что толчок вверх не может изменить Fт. в обоих случаях траектория тела – вертикальная прямая. Высота: h=hoy+ uoy+gyt2/2. скорость тела в любой момент времени:

 uy=uoy + gyt; скорость тела в любой точке траектории: uy2= uoy2+2gy(h-h0)

Движение под углом к горизонту.

Скорость по оси ОХ:Скорость по оси ОУ:Максимальное время подъема:; tполн = 2t;

Расстояние : S = Vx tполн. ;; Максимальная высота: ; Движение тела, брошенного горизонтально:

; ;

2Электромагнитные колебания. ; ; - собственна частота колебаний в контуре; ; ;; ; ; - фаза колебаний; - амплитуда тока; ;

С – скорость в ваакуме; n – абс. показатель преломления среды;

Колебательный контур.

Колебательный контур- простейшая система, в которой могут возникать свободные электромагнитные колебания. Он представляет собой соединенные последовательно конденсатор и катушку. В закрытом колебательном контуре электромагнитных колебаний не возникает.

Свободные электромагнитные колебания в контуре.

Свободные электромагнитные колебания- периодически повторяющиеся изменения силы тока в электрической цепи, сопровождающиеся периодическими превращениями энергии электрического поля в энергию магнитного поля (или обратно), происходящие без потребления энергии от внешних источников. Простейшая система- колебательный контур (последовательно соединенные конденсатор и катушка).

Превращение энергии в колебательном контуре.

t=0: зарядка конденсатора от батареи, вся энергия в конденсаторе; E=qm2/2c.

t=T/8: возникновение тока I, энергия распределена по контуру.

t=T/4: конденсатор разрядился, вся энергия в катушке, I достигает мах.

t=3T/8: конденсатор начинает перезаряжаться, энергия распределена.

t=T/2: конденсатор полностью перезарядился, энергия распределена, I=0.

Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре, и его решение.

В колебательном контуре роль ЭДС играет ЭДС самоиндукции. I(R+r)+UC=EL=-LI¢=-LDI/Dt; R+r®0 Þ I(R+r)®0; -LI¢=UC=q/C; I¢=q/LC. Пусть 1/LC=w02, тогда q¢¢=-w02q- это основное уравнение собственных электромагнитных колебаний. Его решением является уравнение вида q=q0cos(w0t+j0).

Формула Томсона для периода колебаний.

T=2pÖLC¢- формула Томсона. В колебательном контуре роль ЭДС играет ЭДС самоиндукции. I(R+r)+UC=EL=-LI¢=-LDI/Dt; (R+r)®0 Þ I(R+r)®0; -LI¢=UC=q/C; I¢=q/LC. Пусть 1/LC=w02; T=2p/w0=2pÖLC¢.

Затухающие электромагнитные колебания.

Собственные колебания в контуре быстро затухают, то есть происходит уменьшение амплитуды колебаний, так как значительная часть энергии при каждом колебании превращается в теплоту из-за наличия электрического сопротивления цепи и некоторая часть энергии излучается в окружающее пространство.

Билет № 9

Силы упругости – силы, восстанавливающие то состояние тела, которое было до деформации. Эта сила возникает из-за взаимодействия частиц (притяжения и отталкивания).  Но и Fупр возникает также, когда тело изгибают или скручивают, сл-но, Fупр возникает при деформациях тела, она направлена к поверхности соприкосновения взаимодействующих тел. Все тела состоят из атомов или молекул. Расстояние между ними очень малы, как и сами частицы. Частицы взаимодействуют между собой. K=l/l0 – коэффициент жёсткости. Диаграмма рас-ния – это график зависимости s от e (s=F(e)). ОА – область упругой деформации;(з-н Гука); т.А -  sn – предел пропорциональности(это maxs, при котором ещё выполняется з-н Гука); АВ – область остаточных деформаций, деф-ция » 0,1%. Т.B-sупр – предел упругости (maxs, при котором ещё не возникают заметные остаточные деформации); ВС – область текучести; т.С ­- предел текучести; СD- течёт материал; т.D-snч  – предел прочности; после т.D – разрушение материала;

Понятие о деформациях.

Деформации- это растяжение, сжатие, изгиб, кручение и т. д. При любом виде деформации, если она не велика, возникает сила упругости, восстанавливающая то состояние, в котором тело находилось до деформации.

Закон Гука.

Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению тела и направлению перемещения частиц тела относительно других частиц при деформации. Fупр.=-kx. k- коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью тела. [Fупр.]=[Н/м].

Модуль Юнга.

Модуль Юнга- величина, характеризующая упругость материала. Dl/l=e- относительное удлинение, F/S=s- напряжение. s= Fe.

2 Незатухающие вынужденные колебания поддерживаются в цепи действием внешнего периодического U. Но возможны и другие способы получения незатухающих колебаний. Системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счёт поступления энергии от источника внутри системы, называются автоколебательными . Незатухающие колебания, существующие в системе без воздействия на неё внешних периодических сил, назыв. автоколебаниями. Примером автоколебательной системы может служить генератор на транзисторе. Он содержит колебательный контур с конденсатором ёмкостью C, катушкой индуктивностью L, источник энергии и транзистор. Авто-я возбуждаются кол. кон. Генератора на транзисторе за счёт энергии источника постоянного U. В генераторе используются транзистор, устройство, сост. из эмиттера, базы и коллектора и имеющее 2 p-n перехода – прямой(эмиттерный) и обратный(коллекторный переход). Колебания тока в кол. кон. вызвают колебания U между эмиттером и базой, которые в свою очередь управляет I в цепи кол. кон.(обратная связь). Обратная связь - индуктивная (Lсв) от источника U в кол. кон. Поступает энергия, компенсирующая потери энергии в контуре на резисторе. Частота кол-й в кол. кон. Определяется L и C: w0=1/ÖLC. При малых L и C n кол-й велика. Генераторы на транзисторах широко применяются во множестве радиотехнических устройств: в радиоприёмниках, усилителях и т.д. Широко они применяются в современных электронно-вычислительных машинах. На примере генератора на транзисторе можно выделить основные эл-ты, хар-ые для многих автоколебательных систем: 1) источник энергии (источник пост. U), за счёт которого поддерживаются незатухающие кол-ния. 2)колеб. сис-ма, т.е. та часть автоколебательной системы, в которой происходят колебания. 3)устройство, регулирующее поступление энергии от источника в колеб. систему, - “клапан”(транзистор). 4)устройство, обеспечивающее обратную связь, с помощью которого кол. сис-ма управляет “клапаном” (индукт. связь катушки кол. кон.)с катушкой в цепи эмиттер- база. 

Билет № 10

1. Fтр возникает при соприкосновении тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения. Этими она отличается от Fупр, направленной перпендикулярно пов-ти. Fтр препятствует перемещению соприкасающих тел. Fтр покоя равна по модулю и противоположна по направлению силе, направленной к покоящемуся телу. Сущ-т max Fтр покоя – (Fтр)max. только тогда, когда сила F станет больше, чем    

(Fтр)max, тело получит ускорение. (Fтр) max=mN. m- коэф. трения. N-сила реакции опоры. Если тело скользит по какой-либо пов-ти, то его движению препятствует сила трения скольжения. По модулю она почти (Fтр) max. Направлена всегда в сторону, противоположную направлению движения тела относительно того тела, с кот. оно соприкасается. Направление Fтр противоположно направлению движения тела. Это значит, что а, сообщаемое телу Fтр, направленно против движения тела. Поэтому Fтр приводит к уменьшению u тела. Как и (Fтр) max. Fтр or=mN. m зависит от материалов, из которых изготовлены тела, как обработаны их пов-ти и т.д. m не зависит от S сопр-я пов-й тел, от положения тел. Трение между соприкасающими  телами назыв. сухим трением. Когда тело движется, соприкасаясь с жидкостью или газом тоже возникает Fтр (сила жидкого трения). Сила жидкого трения << F сухого трения. В жидкости и газе нет Fтр покоя. Даже самая малая сила, приложенная к телу в жидкости или газе сообщает ему а. Сила жидкого трения зависит не только от направления движения тела но и от его u(Fтр жидкости зависит u). Форму тела, при котором Fтр жид мала называют обтекаемой формой. Fтр увеличивается при увеличении Fтяж. В быту часто полезное трение усиливают, а вредное ослабляют(применяют смазку, заменяют трение скольжения трением качения).

2) вынужденные кол-я – кол-я в цепи под действием внешнего периодического ЭДС. Переменный электрический ток – это ток, кот. меняется по величине и направлению по гармон. закону. Пер. эл. ток представляет собой не что иное, как вынужденные ЭМК. I и U меняются по гармон. закону: i=Imsin wt; u=Umsinwt; проволочную рамку, вращающуюся в пост. однородном магн. Поле можно рассматривать, как простейшую модель генератора перем. эл. тока. Ф=ВScosa;

Ei=-DФ/Dt.=-Ф1(t); a= wt; e=-Ф1(t)=-(BScosa)=-(-BSwsinwt);

ei =Emsin wt – ур-е Г.К. ЭДС. I=ÖI2=Im/Ö2 – действующее значение перемен. эл. тока, величина, равная кв. корню из среднего значения квадрата I. U=ÖU2=Um/Ö2; p=ImUm/2 – мощность. Мощность в цепи перем. Э.Т. опред. действ. значениями I и U; Сопротивление R назыв. активным, потому что при наличии нагрузки, обладающей этим R(резистора), цепь поглощает энергию, поступающюю от генератора. Эта энергия превращается во внутр. энергию проводников – они нагреваются. P=I2R; R=P/I2 – активное R. При небольших значениях n пер Э.Т. R проводника не зависит от n и практич. совпадает с его электрическим сопр. В цепи пост. тока.  ; рассмотрим эл. цепь, сост. Из последовательно соед-х резистора, конденсатора и катушки. U=UR +UL+UC; (сумма магнитных значений напряжений на послед-но включённых эл-х цепи = магн. Значению приложенного напряжения); i=Imcoswt; (кол-я I во всех эл-х цепи происходят по закону i=Imcos wt). Кол-я U на резисторе по фазе совп. c кол-ми I; кол-я U на конденсаторе отстают от кол-й I на p/2; кол-я U на катушке опережают кол-я I на p/2.)Поэтому u=URmcoswt+UCmcos(wt-p/2)+ULmcos(wt+p/2); Um- ?Закон ома для эл цепи пер тока

Билет № 11

2Эл ток никогда не получил бы такого широкого применения, если бы его нельзя было преобразовать почти без потерь энергии. Преобразование перем. тока, при кот U увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потерь мощности, осуществляется с помощью трансформатора. Трансформатор сост. Из стального сердечника, на кот. надеты 2 или более катушки с проволочными обмотками. Одна из обмоток, назыв. первичной, подключается к источнику перем. U. Вторая обмотка присоед. “нагрузку”, назыв. вторичной.- условное обозначение трансформатора. В основу работы трансформатора положено явление ЭМИ. Включив одну из обмоток в сеть перем. тока, мы получим ток другой обмотки, если она замкнута. Е в проводах вторичной обмотки придут в движение под действием вихревого ЭП. При прохождении тока по первичной обмотки в сердечнике появляется магн. Поток, кот. возбуждает Еi в каждой обмотке. Магнитный поток сущ-т только внутри сердечника. еi в любом витке первичной или вторичной обмотки одинаково и определяется формулой еi=-DФ(t), т.к Еi=

-DФ/Dt==-Ф(t). Ф=BScosa; a=wt; ei=-(BScoswt)=-(-BSwsinwt)=Emsinwt; Em=wBS-амплитуда ЭДС в одном витке. 1) трансформатор, понижающий U: k=N1/N2;k=N1/N2=U1/U2; N-число витков в катушке; k-коэф. трансформации. N1>N2; U1>U2 Þ k>1. 2) тр, повышающий U: N1<N2;U1<U2; Þ k<1; p1»p2; I1U1»I2U2;

передача электроэнергии на знач расстояния с малыми потерями – сложная научно-техническая проблема. Потеря энергии нагревания проводов равна квадрату I в линии электропередачи: Q=I2RT; Для уменьшения потерь необходимо уменьшить I, но p=IU. Чтобы при уменьшении I не уменьшилась передаваемая мощность, следует во столько же раз увеличить U. Для этого используют повышающие трансформаторы. Для исп-я электроэнергии, U нужно понизить. Это достигается с помощью понижающих трансформаторов. Уменьшение потерь можно также достичь, увеличить уд. сопр. (r) и длину линии электропередачи, сечения проводников увеличивать невозможно из-за возрастания m проводов. 

1) Рычаг представляет собой тв. тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры т.О- точка опоры, А и В- точки приложения сил. Силы F1 и  F2, действующие на рычаг направлены в одну сторону. Кратчайшее расстояние, между точкой опоры и прямой, вдоль кот. действует на рычаг сила, называется плечом силы;                       ОА – плечо силы F1, ОВ-плечо силы F2. Условие равновесия рычага: Рычаг н6аходится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил F1/F2=l2/l1. правило равновесия рычага было установлено Архимедом. Из этого правила видно, что меньшей силой можно уравновесить при помощи рычага большую силу. F1l1=F2l2; Произведение модуля силы на его плечо называют моменом силы. M=FL- момент силы.

Правило моментов: рычаг находиться в равновесии, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке = моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.[M]= 1Hм. Момент силы хар-т действие силы, показывыает, что оно зависит одновременно и от модуля силы и от её плеча.

Билет № 12

1Механическая работа.

Работа постоянной силы (или механическая работа) равна произведению модулей векторов силы и перемещения на косинус угла между этими векторами. Если на тело действует несколько сил, то берут их равнодействующую. A=Fscosa. За 1 Дж принимают работу, совершаемую силой в 1Н на пути, равном 1 м, при условии, что направление силы и перемещения совпадают. [Дж]=[Н м].

Мощность.

Мощность- величина, равная отношению совершенной работы к промежутку времени, за который она совершена. [Ватт]=[Дж/с]. N=A/t=FS/t=Fu.

Энергия.

Энергия- способность тела совершать работу. Она бывает кинетическая (у движущегося тела) и потенциальная (у тела, поднятого над землей). В замкнутых системах энергия никуда не исчезает, а просто превращается из одного вида в другой и обратно. Сумма этих двух энергий составляет полную энергию тела.

Единицы измерения работы и мощности.

Работа измеряется в Джоулях (Дж). 1 Дж- работа, совершаемая силой в 1Н на пути, равном 1 м, при условии, что направление силы и перемещения совпадают. [Дж]=[Н м].

Мощность измеряется в Ваттах (Вт). 1 Вт- мощность при совершенной работе в 1 Н за время 1 с.

Кинетическая энергия.

Кинетическая энергия- изменение половины произведения массы тела на квадрат его скорости. EK=mv2/2. Кинетическая энергия тела массы m, движущегося со скоростью v, равна работе, которую нужно совершить, чтобы сообщить телу эту скорость. Кинетическая энергия- физическая величина, характеризующая движущееся тело; изменение этой величины равно работе силы, приложенной к телу. Теорема о кинетической энергии: работа силы (или равнодействующих сил) равна изменению кинетической энергии. A=EK1-EK2.

Связь между приращением кинетической энергии тела и работой приложенных к нему сил.

Изменение кинетической энергии материальной точки равно работе действующих на нее сила. Dx=uНDt+a(Dt)2/2= uНDt+Fcosa(Dt)2/2m= uН(muК-muН)/Fcosa+ Fcosa( muК-muН)2/2m(Fcosa)2. DA= FDxcosa= muК2/2-muН2/2= KК-KН=DK Для этого использовали следующие формулы: a= Fcosa/m, FcosaDt= muК-muН ÞDt= (muК-muН)/Fcosa.

Потенциальная энергия тела.

Потенциальная энергия тела- энергия, зависящая от положения тела или частиц тела относительно друг друга. Потенциальная энергия тела, поднятого на некоторую высоту над нулевым уровнем, равна работе силы тяжести при падении тела с этой высоты до нулевого уровня. A=EP=mgh. Потенциальная энергия деформированного тела равна работе силы упругости при переходе тела (пружины) в состояние, в котором его деформация равна нулю. A=kx2/2.

Потенциальная энергия тел вблизи поверхности Земли.

Потенциальная энергия тела, поднятого на некоторую высоту над нулевым уровнем, равна работе силы тяжести при падении тела с этой высоты до нулевого уровня. A=EP=mgh.

Потенциальная энергия упруго деформированного тела.

Потенциальная энергия деформированного тела равна работе силы упругости при переходе тела (пружины) в состояние, в котором его деформация равна нулю. A=kx2/2.

2Закон сохранения механической энергии.

Энергия превращается из одного вида в другой. Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения или силами упругости, остается неизменной при любых движениях тел системы. Полная энергия тела- сумма потенциальной и кинетической энергии тела. EK2+EP2=EK1+EP2.

2

2Электромагнитные волны. Их свойства.

Электромагнитная волна- процесс распространения электромагнитного поля (происходит со скоростью света). Однажды начавшийся в некоторой ты=очке пространства процесс изменения электромагнитного поля охватывает все новые и новые области окружающего пространства (Максвелл). u=1/Öee0mm0¢. Электромагнитные волны- волны, направление колебаний которых перпендикулярно направлению их распространения (поперечные волны). Они отражаются, преломляются, поляризуются, то есть ведут себя идентично другим волнам.  Мех. волны распространяются в в-ве: газе, жидкости, тв. теле. Однако сущ-т один вид волн, кот. не нуждается в каком-либо в-ве. Это ЭМВ, к кот., относятся радиоволны и свет. Несмотря на сущ-е отличие ЭМВ от мех. волн, ЭМВ при своём распространении ведут себя подобно мех. ЭМВ – это распространяющиеся  во времени переменные эл. и магн. Поля. Условие возникновения ЭМВ – это движение q с ускорением. ЭМВ возникает благодаря тому, что перем. эл. поле порождает перем. магн. поле. Это перем. магн. поле в свою очередь порождает перем. эл. поле.

Для образования интенсивных ЭМВ необходимо создать эл. магн. кол-я достаточно высокой n. Именно при этом условии Е эл. поля и В магн. поля будут меняться быстро. Кол-я высокой n можно получить с помощью колеб. контура. w0=1/ÖLC. Частота кол-й  будет тем выше, чем меньше L и C колеб. контура. ЭМВ были впервые экспериментально обнаружены Герцем. Опыты Герца.

Страницы: 1, 2, 3, 4