Вопросы и примеры практических заданий к

Вопросы к коллоквиуму
Специальность физика, Молекулярная физика и термодинамика 1 часть.
Теоретический вопрос должен быть изложен развернуто, с доказательствами.
Выведенные формулы объяснены и указаны обозначения величин.
1вопрос (теоретический колебания) – 6 баллов, 2вопрос (теоретический
Молекулярная) – 6 баллов, 3 вопрос (понятия и определения Колебания) – 2 балла, 4
вопрос (понятия и определения Молекулярная) – 2 балла, 5 – (практический вопрос
Колебания) – 3 балла, 6-7 (практические вопросы Молекулярная) – по 3 балла.
Чтобы сдать коллоквиум, надо набрать не менее 5 баллов по колебаниям и не менее 7
по Моекулярной. Примерные оценки: 3 – 12-17, 4 – 18-21, 5 – 22-25
Разрешается иметь при себе лист в половину А4 с написанными с обеих сторон
формулами без словесного текста, только формулы. Перед экзаменом этот лист
заверяется преподавателем. Листы передавать нельзя, можно пользоваться только
своим.
Колебания и волны
1. Колебательное движение. Гармонические колебания. Параметры гармонических
колебаний (амплитуда, частота, циклическая частота, период, фаза, начальная фаза).
2. Гармонический осциллятор. Скорость и ускорение при колебаниях. Общее
дифференциальное уравнение колебания без трения.
3. Пружинный маятник. Математический маятник. Физический маятник.
Приведенная длина.
4. Полная энергия колебательного движения.
5. Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний.
Параметры затухающих колебаний.
6. Вынужденные колебания. Резонанс.
7. Понятие среды. Механические волны. Бегущие и стоячие волны. Продольные и
поперечные волны. Характеристики волны. Фазовая скорость.
8. Энергия волны. Вектор Умова.
Молекулярная физика и термодинамика
1.Понятие макросистемы. Термодинамический и статистический методы.
2. Опытные газовые законы. Изопроцессы, их графическое изображение.
3. Идеальный газ. Вывод уравнения состояния идеального газа из опытных законов.
4. Вывод основного уравнения МКТ. Средняя квадратичная скорость.
5. Распределение Максвелла молекул по скоростям. Функция распределения.
Наиболее вероятная и средняя арифметическая скорости.
6. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
7. Понятие температуры. Измерение температуры. Виды термометров.
8. Число степеней свободы. Внутренняя энергия. Закон Больцмана о распределении
энергии по степеням свободы.
9. Работа газа и над газом. Работа на графике PV. Эффузия.
10. Количество тепла. Первое начало термодинамики.
11. Теплоёмкость. Молярная теплоёмкость. Удельная теплоемкость. Уравнение
Майера.
12. Работа в изопроцессах (изотермический, изохорический, изобарический).
13. Адиабатический процесс. Вывод уравнения Пуассона. Скорость звука в газе.
14. Работа при адиабатическом процессе.
15. Равновесное и неравновесное состояние. Квазистатические процессы. Обратимые
и необратимые процессы.
16. Циклы. Работа в цикле. КПД цикла (общее определение).
17. Общее понятие и структура тепловых и холодильных машин. Холодильный
коэффициент.
18. Цикл Карно. Вывод формулы для КПД цикла Карно.
Вариант задания для коллоквиума
1. На рисунке изображен циклический процесс для
идеального газа. Выразите через заданные на
графике величины работу газа за цикл.
2. При какой температуре средняя кинетическая
энергия атомов будет достаточна для того, чтобы
атомы гелия преодолели земное тяготение и
навсегда покинули земную атмосферу?
V
T
P
1
3. Перерисовать процесс в координатах Р,V и P,T.
4. Одноатомный газ, находящийся под давлением 0,3 МПа,
изобарно
расширяется от 2 до 7 дм3. Определить
работу, совершенную газом и приращение его внутренней
энергии.
5. В каком из процессов совершена большая работа?
7. Найти частоту  гармонического колебания, если
известно амплитуда смещения x0 и амплитуда скорости v0.
8. За какое время амплитуда свободных затухающих
V
колебаний уменьшится в 100 раз, если за 10 с она уменьшается в
10 раз?
9. Энергия колебания увеличилась в 9 раз. Во сколько раз
изменилась амплитуда колебания, если частота осталась прежней?
.
10. Напишите уравнение косинусоидального гармонического колебания с
амплитудой 5 см, если за 1 минуту совершается 150 колебаний. В начальный момент
времени смещение от положения равновесия равно 2,5 см.
11. Точка совершает гармонические колебания по закону синуса. Амплитуда
колебания точки 10 см, максимальная скорость 20 см/с, начальная фаза равна 30о.
Напишите уравнение колебаний и найдите максимальное ускорение точки.
12. Через сколько времени от начала движения точка, совершающая гармонические колебания согласно уравнению х = 7 sin 0,5πt см, смещается от положения
равновесия на амплитуду?
2