ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПО ФИЗИКЕ

летняя сессия 2018/2019 уч. года, поток Э-I, лектор – Буй М.В.

1. Магнитное поле, его основные свойства и проявление. Характеристики и методы описания.

2. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Свойства силы Лоренца

3. Действие магнитного поля на проводник с током. Свойства силы Ампера.

4. Магнитное поле движущегося заряда, элемента тока. История изучения (вклад Лапласа), свойства и вид.

5. Магнитное поле кругового витка с током, бесконечного проводника. Определение 1 А. Закон полного тока и его применение.

6. С помощью закона Био-Савара-Лапласа получить формулу для индукции магнитного поля, создаваемого прямолинейным отрезком проводника с током; бесконечным прямолинейным проводником с током.

7. Рассмотреть движение заряженной частицы в однородном магнитном поле и получить выражения для радиуса винтовой линии и периода обращения.

8. Рассмотреть движение заряженной частицы в однородном магнитном поле и получить выражения для частоты обращения и шага винтовой линии.

9. Рассмотреть движение заряженной частицы в однородном магнитном поле и получить выражение для момента ее импульса. Почему он не меняется?

10. Циклические ускорители, виды, принципы работы, преимущества, области применения.

11. МГД-генератор, принцип функционирования. Его преимущества, недостатки и область возможного применения.

12. Явление Холла, виды движения носителей тока. Основные закономерности и применение.

13. Получить соотношение между разностью потенциалов и силой тока для эффекта Холла. Проанализируйте, как знак зарядов на гранях зависит от знака носителей тока.

14. Масс-спектрометрия, принципы работы, особенности устройства и применение.

15. Плоский контур с током в магнитном поле. Описание, действие на него поля, характерные примеры.

16. Доказать, что в однородном магнитном поле результирующая сила, действующая на любой контур с током, равна нулю.

17. Рассчитать потенциальную энергию плоского контура с током, находящегося в однородном магнитном поле. Как она зависит от ориентации магнитного момента?

18. Сила, действующая на плоский контур с током (магнитный момент) в неоднородном магнитном поле.

19. Моменты импульса и магнитные моменты у электрона в атоме. Гиромагнитное отношение. Влияние внешнего магнитного поля на магнитный момент атома.

20. Магнитные моменты атомов. Действие на них внешнего магнитного поля.

21. Намагничивание вещества и соответствующие характеристики. Гипотеза Ампера. Виды магнетиков.

22. Магнитное поле в веществе, способы описания, соответствующие величины и их свойства.

23. Закон полного тока в веществе. Напряженность магнитного поля в вакууме и в веществе, магнитная проницаемость, их использование для расчета.

24. Диамагнетики, их магнитные характеристики, поведение в неоднородном и однородном магнитных полях.

25. Парамагнетики, их магнитные характеристики, поведение в неоднородном и однородном магнитных полях.

26. Получить граничное условие для нормальных составляющих индукции и напряженности магнитного поля на границе двух магнетиков. При каких условиях они справедливы?

27. Получить граничное условие для тангенциальных составляющих напряженности и индукции магнитного поля на границе двух магнетиков. При каких условиях они справедливы?

28. Ферромагнетики, основные свойства, значения основных магнитных характеристик, влияние температуры. Причины.

29. Гистерезис для ферромагнетика. Типы и виды веществ. Характерные величины.

30. Природа ферромагнетизма; домены, границы между ними. Влияние внешнего поля.

31. Магнитный поток; работа магнитного поля (работа сил Ампера). “Парадокс” с работой.

32. Явления, относящиеся к электромагнитной индукции. Соответствующие характеристики, закономерности и законы.

33. Природа электромагнитной индукции в различных случаях. Сторонние силы, их свойства и способы описания.

34. В чем состоит природа электромагнитной индукции в случае движения контура или отрезка проводника в постоянном магнитном поле? Определить величину и знак ЭДС с использованием сторонних сил и подтвердить закон электромагнитной индукции.

35. Для движения прямолинейного отрезка проводника, находящегося в постоянном магнитном поле, показать, что полная работа силы Лоренца равна нулю и работа сторонних сил производится за счет внешней силы, препятствующей торможению проводника.

36. Связь потокосцепления с силой тока. Индуктивность, пример расчета.

37. Самоиндукция, особенности, закономерности, характеристики, закон и его применение.

38. Токи, протекающие при переключении цепей, содержащих катушку.

39. Рассчитать работу источника при замыкании цепи, содержащей индуктивность, и вывести формулы для энергии магнитного поля. Показать, что накопленная энергия выделяется при переключении катушки на резистор.

40. Для случая длинного соленоида рассчитать и обосновать, как объемная плотность энергии магнитного поля зависит от его характеристик.

41. Рассчитать энергию, теряемую при перемагничивании ферромагнетика.

42. Для случая двух, движущихся параллельно зарядов, рассчитать и сравнить действующие силы. Сделать вывод о "релятивистском" характере магнитных явлений.

43. Парадоксы, связанные с магнитным взаимодействием при изменении системы отсчета. Разрешение их и вывод про универсальность электромагнитного поля.

44. Относительность электрического и магнитного полей. Примеры "появления" полей при переходе в другую систему отсчета.

45. Энергия, поток и плотность потока электромагнитного поля.

46. Рассчитать поток энергии через боковую поверхность проводника, по которому течет постоянный ток, и сделать вывод путях переноса энергии.

47. Механические гармонические колебания, их характеристики и простейшие колебательные системы.

48. Доказать возможность гармонических колебаний для пружинного маятника и определить все их характеристики и необходимые условия.

49. Доказать возможность гармонических колебаний для физического маятника и определить все их характеристики и необходимые условия.

50. Показать, что математический маятник является частным случаем физического. Получить выражение для приведенной длины физического маятника.

51. Электрические гармонические колебания в идеальном контуре, их свойства и характеристики.

52. Получить выражения для видов энергии при гармонических колебаниях пружинного маятника; доказать выполнение закона сохранения.

53. Получить выражения для видов энергии при гармонических колебаниях в идеальном колебательном контуре; доказать выполнение закона сохранения.

54. Сложение гармонических колебаний параллельных и перпендикулярных направлений.

55. Квазигармонические колебания, биения, амплитуда и частота биений.

56. С помощью метода векторных диаграмм описать биения, образующиеся при сложении колебаний с различными амплитудами, обосновать значения максимальной и минимальной амплитуд биений.

57. Затухающие механические и электрические колебания, основные характеристики и связь между ними.

58. Получить выражения для времени релаксации, логарифмического декремента затухания и добротности колебательной системы в случае экспоненциального затухания.

59. Вынужденные колебания, основные закономерности и характеристики.

60. Резонанс смещения и скорости смещения, основные закономерности и определяющие параметры.

61. Переменный электрический ток, квазистационарность, векторная диаграмма.

62. Упругие волны в сплошной среде, основные свойства, закономерности и характеристики.

63. Получить связь между волновым числом и длиной волны; выражение для фазовой скорости волны. Проверить выполнение школьного соотношения и следствия для одномерной волны.

64. Перенос энергии упругими волнами, основные характеристики и связь между ними.

65. Волновой пакет. Возможные скорости (4 штуки). Скорость переноса энергии. Связь групповой скорости с фазовой. Дисперсия упругих волн.

66. Получить выражение для групповой скорости в случае простейшего волнового пакета и связь групповой скорости с фазовой.

67. Интерференция волн. Когерентные источники. Разность фаз и разность хода. Условия минимумов и максимумов

68. Стоячие упругие волны. Их образование. Узлы и пучности. Закономерности отражения волн.

69. Звуковые волны. Элементы акустики. Связь между основными объективными и субъективными физическими величинами. Оценки.

70. Получить выражение для скорости звука в газе и жидкости. Получить формулу для идеального газа и пояснить, как влияет вид происходящего процесса.

71. Ультразвук. Применения, основанные на относительно малой длине волны и относительно большой частоте. Оценка силового воздействия. Методы излучения и приема.

72. Получить выражение для связи амплитуды звукового давления и интенсивности звуковых волн.

73. Рассчитать, как изменяется длина волны и частота, воспринимаемая приемником звука при движении его и источника. Проанализировать частные случаи эффекта Доплера.

74. Эффект Доплера для упругих волн. Образование косых ударных волн.

75. Электромагнитные волны, их основные свойства, закономерности и характеристики.

76. Показать, как меняются формулы для объемной плотности энергии электромагнитного поля и вектора Пойнтинга в случае электромагнитных волн.

77. Дипольное излучение, его характеристики и закономерности.

78. Когерентность света. Параметры когерентности. Оценки для типичных случаев.

79. Интерференция света. Возможность наблюдения. Метод разделения. Условия экстремумов.

80. Рассчитать разность хода, координаты максимумов и минимумов, расстояние между интерференционными полосами и ширину полос в опыте Юнга.

81. Интерференция света в тонких пленках. Просветление оптики.

82. Дифракция света. Метод зон Френеля. Критерий различных видов дифракции.

83. Дифракция Френеля. Простейшие дифракционные задачи.

84. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на одной щели. Максимумы и минимумы.

85. Дифракция на одномерной дифракционной решетке. Главные и дополнительные экстремумы.

86. Вывести условия главных минимумов, главных максимумов, дополнительных минимумов и определить углы границ центрального максимума для дифракционной решетки.

87. Разрешающая способность оптических приборов. Критерий Рэлея и его применение.

88. Разрешающая способность спектральных приборов. Пример дифракционной решетки.

89. Рассчитать необходимый диаметр объектива оптической системы искусственного спутника для возможности фотографирования деталей заданных размеров.

90. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах. Рентгеновская спектроскопия и рентгеноструктурный анализ.

91. Вывести условия, при которых происходит излучение Вавилова-Черенкова, и привести расчет соответствующего угла.

92. Поглощение и дисперсия света в веществе. Взаимосвязь их свойств.

93. Обосновать закон Бугера с использованием выводов теории вероятностей.

94. Поляризация света. Закон Малюса. Поляризаторы и анализаторы.

95. Поляризация света. Явление Брюстера. Стопа Столетова.

96. Двойное лучепреломление и его свойства. Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей.

97. Явление Керра. Поворот плоскости поляризации света в результате двойного лучепреломления. Ячейка Керра.

98. Тепловое излучение, его свойства, характеристики и модели.

99. Тепловое излучение, равновесие с веществом. Законы теплового излучения и их использование.

100. Формулы Рэлея-Джинса и Планка, связь и основания для их вывода.

101. С помощью формулы Планка вывести закон Стефана-Больцмана для теплового излучения.

102. С помощью формулы Планка вывести закон смещения Вина для теплового излучения.

103. Внешний фотоэффект, его ВАХ, законы и механизм. Гипотеза Эйнштейна.

104. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Связь между параметрами фотоэффекта. Использование уравнения для определения постоянной Планка.

105. С помощью выводов специальной теории относительности получить связь между основными характеристиками фотонов.

106. Давление света, его механизм и закономерности.

107. Рассчитать, как давление света на поверхность вещества связано с объемной плотностью энергии излучения.

108. Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда, планетарная модель атома и ее недостатки (фатальные).

109. Модель Бора для водородоподобных атомов.

110. Вывести соотношения между различными видами энергии электрона для водородоподобного атома по теории Бора.

111. Получить выражения для радиуса отбиты и скорости электрона на ней для водородоподобного атома по теории Бора.

112. Рассчитать энергию ионизации, полную энергию электрона и получить сериальную формулу для спектра водородоподобного атома по теории Бора.

113. Корпускулярно-волновой дуализм вещества, гипотеза де Бройля, ее обоснование (теория и практика).

114. Рассчитать фазовую и групповую скорости волн де Бройля в классическом случае и в релятивистском случае.

115. Соотношения неопределенностей, виды, обоснования и интерпретация.

116. Волновая функция и основные, присущие ей закономерности. Уравнения Шредингера (общее и для стационарных состояний). Свойства стационарных состояний.

117. Частица в одномерной потенциальной яме. Общие выводы для финитного движения.

118. Туннельный эффект. Связь с соотношением неопределенностей.

119. Атом водорода в квантовой механике. Значения и смысл квантовых чисел.

120. Эффект Зеемана. Зависимость энергии электрона от магнитного квантового числа.

121. Спин электрона. Значения и смысл квантовых чисел. Полный набор чисел для электрона в атоме.

122. Принцип неразличимости тождественных частиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули.

123. Тормозное рентгеновское излучение. Спектр, механизм, закономерности, использование.

124. Характеристическое рентгеновское излучение. Спектр, механизм, закон, использование.

125. Вынужденное излучение и усиление света в веществе. Инверсное состояние вещества.

126. Оптические квантовые генераторы, основные составные части и их назначение.

127. Свойства лазерного излучения. Применения лазеров.

128. Распределения частиц по энергиям и по состояниям. Использование функций распределения. Предельный случай.

129. Электронный газ в металлах. Распределения электронов в металлах по состояниям и по энергиям при различных температурах.

130. Квантовая теория теплоемкости валентных электронов и газов.

131. Зонная теория твердых тел. Образование разрешенных и запрещенных энергетических зон.

132. Отличие в расположении энергетических зон у металлов, диэлектриков и полупроводников. Оценки зависимости свойств от ширины запрещенной зоны.

133. Вывести формулу для зависимости удельной проводимости чистого полупроводника от температуры. Иллюстрация графиком.

134. Виды легирования. Примесные полупроводники, их зонные структуры и основные свойства.