Качественные задачи по теме: «Электризация тел».

Экзаменационные билеты

Билет № 1

1. Механическое движение. Относительность движения. Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение.

2. Качественные задачи по теме: «Законы сохранения в механике».

3. Задача на применение закона электромагнитной индукции.

 

Билет № 2

1. Взаимодействие тел. Сила. Законы динамики Ньютона.

Качественные задачи по теме: «Электризация тел».

3. Задача на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

 

Билет № 3

1. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Проявление закона сохранения импульса в природе и его использование в технике.

Параллельное соединение проводников. Лабораторная работа «Расчет и измерение сопротивления двух параллельно соединенных резисторов».

3. Задача на применение уравнения состояния идеального газа.

 

Билет № 4

1. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость.

2. Качественные задачи на тему: «Оптика».

3. Задача на применение первого закона термодинамики.

 

Билет № 5

1. Превращения энергии при механических колебаниях. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс.

2. Качественные задачи по теме: «Электростатика».

3. Задача на применение закона сохранения массового числа и электрического заряда.

 

Билет № 6

1. Опытное обоснование основных положений молекулярно-кинетической теории строения вещества. Масса и размеры молекул.

2. Экспериментальное задание «Измерение массы тела». (л/р)

3. Задача на определение периода и частоты свободных колебаний в колебательном контуре.

 

Билет № 7

1. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа. Температура и ее измерение. Абсолютная температура.

2. Качественная задача по теме: «Законы постоянного тока»

3. Задача на применение закона сохранения импульса.

 

Билет № 8

1. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева - Клапейрона). Изопроцессы.

2. Качественные задачи по теме: «Элементы термодинамики».

3. Задача на применение закона сохранения энергии.

 

Билет № 9

1. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

2. Качественные задачи по теме «Электромагнитные колебания».

3. Задача на определение работы газа с помощью графика зависимости давления газа от его объема.

 

Билет №10

1. Внутренняя анергия. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Адиабатный процесс.

2. Явление преломления света. Лабораторная работа «Измерение показателя преломления стекла».

3. Задача на определение индукции магнитного поля (по закону Ампера или по формуле для расчета силы Лоренца).

 

 

Билет №11

1. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда.

2. Экспериментальное задание по разделу «Молекулярная физика»: измерение влажности воздуха при помощи психрометра.

3. Задача на определение показателя преломления прозрачной среды.

 

Билет № 12

1. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур и превращение энергии при электромагнитных колебаниях.

2. Качественные задачи по теме: «Строение атомного ядра».

3. Задача на применение закона Джоуля - Ленца.

 

Билет №13

1. Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора.

2. Качественные задачи по теме: «Магнитное поле».

3. Задача на применение графиков изопроцессов.

 

Билет № 14

1. Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Применение фотоэффекта в технике.

2. Конденсаторы. Электроемкость конденсатора. Применение конденсаторов.

3. Задача на определение модуля Юнга материала, из которого изготовлена проволока.

 

Билет № 15

1. Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи ядра атома. Цепная ядерная реакция. Условия ее протекания. Термоядерные реакции.

2. Явление самоиндукции. Индуктивность. Электромагнитное поле. Их использование в электрических машинах постоянного тока.

3. Задача на движение или равновесие заряженной частицы в электрическом поле.

Билет № 16

1. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Биологическое действие ионизирующих излучений.

2. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы.

3. Задача на применение закона Кулона.

 

 

Билет № 17

1. Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха. Измерение влажности воздуха.

2. Качественные задачи по теме «Взаимные превращения жидкостей и газов».

3. Задача на закон сохранения импульса

Билет № 18

1. Кристаллические и аморфные тела. Упругие и пластические деформации твердых тел.

2. Качественные задачи по теме «Оптика».

3. Задача на определение показателя преломления прозрачной среды

Билет № 19

1. Конденсаторы. Электроемкость конденсатора. Применение конденсаторов.

2. Качественные задачи по теме «Динамика».

3. Задача на применение уравнения состояния идеального газа.

 

Билет № 20

1. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

2. Лабораторная работа «Измерение массы тела».

3. Задача на применение II закона Ньютона.

 

Билет № 21

1. Магнитное поле. Действие магнитного поля на электрический заряд и опыты, подтверждающие это действие.

2. Лабораторная работа «Измерение влажности воздуха».

3. Задача на расчет К.П.Д. идеальной паровой машины.

 

Билет № 22

1. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы.

2. Задача на применение графиков изопроцессов.

3. Качественные задачи по теме «Электрический ток».

Билет № 23

1. Явление самоиндукции. Индуктивность. Электромагнитное поле.

2. Задача на применение модуля Юнга материала, из которого изготовлена проволока.

3. Качественные задачи по теме «Кинематика».

Билет № 24

1. Электромагнитные волны и их свойства. Принципы радиосвязи и примеры их практического использования.

2. Задача на газовые законы

3. Экспериментальное задание «Определение ускорения свободного падения при помощи маятника».

Билет № 25

1. Волновые свойства света. Электромагнитная природа света.

2. Задача на применение закона Кулона.

3. Качественные задачи по теме «Постоянный ток».

 

Билет № 26

1. Испускание и поглощение света атомами. Спектральный анализ.

2. Задача по теме: «Самоиндукция. Индуктивность».

3. Качественные задачи по теме «Излучение и спектры».

 

 

Теоретические вопросы

Билет № 1

Билет № 2

Билет № 3

Билет № 4

Билет № 5

Билет № 6

Билет № 7

 

Билет № 8

1. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева—Клапейрона). Изопроцессы

План ответа

1. Уравнение состояния.

2. Уравнение Менделеева— Клапейрона.

3. Процессы в газах.

4. Изопроцессы.

5. Графики изопроцессов.

 

Состояние данной массы газа полностью определено, если известны его давление, температура и объем. Эти величины называют параметрами состояния газа. Уравнение, связывающее параметры состояния, наливают уравнением состояния.

Для произвольной массы газа состояние газа описывается уравнением Менделеева—Клапейрона: pV = mRT/M, где р — давление, V — объем, т — масса, М — молярная масса, R — универсальная газовая постоянная. Физический смысл универсальной газовой постоянной в том, что она показывает, какую работу совершает один моль идеального газа при изобарном расширении при нагревании на 1 К (R = 8,31 Дж/(моль • К)).

Уравнение Менделеева—Клапейрона показывает, что возможно одновременное изменение трех параметров, характеризующих состояние идеального газа. Однако многие процессы в газах, происходящие в природе и осуществляемыe в технике, можно рассматривать приближенно как процессы, в которых изменяются лишь два параметра. Особую роль в физике и технике играют три процесса: изотермический, изо-хорный и изобарный.

Изопроцессом называют процесс, происходящий с данной массой газа при одном постоянном параметре — температуре, давлении или объеме. Из уравнения состояния как частные случаи получаются законы для изопроцессов.

Изотермическим называют процесс, протекающий при постоянной температуре: Т = const. Он описывается законом Бойля—Мариотта: pV = const.

Изохорным называют процесс, протекающий при постоянном объеме: V = const. Для него справедлив закон Шарля: р/Т = const.

Изобарным называют процесс, протекающий при постоянном давлении. Уравнение этого процесса имеет вид V/T = const при p = const и называется законом Гей-Люссака. Все изопроцессы можно изобразить графически. На рисунке 11 представлены в различных координатах графики процессов: изотермического (изотерма АВ), изобарного (изобара АС) и изохорного (изохора ВС).

Реальные газы удовлетворяют уравнению состояния идеального газа при не слишком высоких давлениях (пока собственный объем молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ) и при не слишком низких температурах (пока потенциальной энергией межмолекулярного взаимодействия можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией теплового движения молекул), т. е. для реального газа это уравнение и его следствия являются хорошим приближением.

Билет № 9

 

Правило Ленца

План ответа

1. Опыты по электромагнитной индукции.

2. Магнитный поток.

3. Закон электромагнитной индукции.

4. Правило Ленца.

 

Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 г. Он опытным путем установил, что при изменении магнитного поля внутри замкнутого проводящего контура в нем возникает электрический ток, который называют индукционным током. Опыты Фарадея можно воспроизвести следующим образом: при внесении или вынесении магнита в катушку, замкнутую на гальванометр, в катушке возникает индукционный ток (рис. 23). Если рядом расположить две катушки (например, на общем сердечнике или одну катушку внутри другой) и одну катушку через ключ соединить с источником тока, то при замыкании или размыкании ключа в цепи первой катушки во второй катушке появится индукционный ток (рис. 24). Объяснение этого явления было дано Максвеллом. Любое переменное магнитное поле всегда порождает переменное электрическое поле.

 

Для количественной характеристики процесса изменения магнитного поля через замкнутый контур вводится физическая величина — магнитный поток. Магнитным потоком через замкнутый контур площадью S (рис. 25) называют физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь контура S и на косинус угла а между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к площади контура: Ф = BS cos a.

Опытным путем был установлен основной закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через контур: |£j = |ДФ/А£|. Если рассматривать катушку, содержащую п витков, то формула основного закона электромагнитной индукции будет выглядеть так: $_ь — пАФ/At.

Единица магнитного потока Ф — вебер (Вб): 1 Вб = 1 В • с.

Из основного закона АФ = fi_tAt следует смысл размерности: 1 вебер — это величина такого магнитного потока, который, уменьшаясь до нуля за одну секунду, через замкнутый контур наводит в нем ЭДС индукции 1 В.

Классической демонстрацией основного закона электромагнитной индукции является опыт Фарадея: чем быстрее перемещать магнит через витки катушки, тем больше возникает индукционный ток в ней, а значит, и ЭДС индукции.

Зависимость направления индукционного тока от характера изменения магнитного поля через замкнутый контур в 1833 г. опытным путем установил русский ученый Ленц. Он сформулировал правило, носящее его имя. Индукционный ток имеет такое направление, при котором его магнитное поле стремится скомпенсировать изменение внешнего магнитного потока через контур. В соответствии с правилом Ленца в законе электромагнитной индукции должен стоять знак минус:

Ленцем был сконструирован прибор, представляющий собой два алюминиевых кольца, сплошное и разрезанное, укрепленные на алюминиевой перекладине и имеющие возможность вращаться вокруг оси, как коромысло (рис. 26). При внесении магнита в сплошное кольцо оно начинало «убегать» от магнита, поворачивая соответственно коромысло. При вынесении магнита из кольца кольцо стремилось «догнать» магнит. При движении магнита внутри разрезанного кольца никакого эффекта не происходило. Ленц объяснял опыт тем, что магнитное поле индукционного тока стремилось компенсировать изменение внешнего магнитного потока.

Билет № 10

 

Билет № 11

Билет № 12

Билет № 13

1. Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора

План ответа

1. Опыты Резерфорда.

2. Ядерная модель атома.

3. Постулаты Бора.

 

Слово «атом» в переводе с греческого означает «неделимый». Под атомом долгое время, вплоть до начала XX в., подразумевали мельчайшие неделимые частицы вещества. К началу XX в. в науке накопилось много фактов, говоривших о сложном строении атомов.

Большие успехи в исследовании строения атомов были достигнуты в опытах английского ученого Эрнеста Резерфорда по рассеянию a-частиц при прохождении через тонкие слои вещества. В этих опытах узкий пучок а-частиц, испускаемых радиоактивным веществом, направлялся на тонкую золотую фольгу. За фольгой помещался экран, способный светиться под ударами быстрых частиц. Было обнаружено, что большинство а-частиц отклоняется от прямолинейного распространения после прохождения фольги, т. е. рассеивается, а некоторые а-частицы вообще отбрасываются назад. Рассеяние а-частиц Резерфорд объяснил тем, что положительный заряд не распределен равномерно в шаре радиусом 10^-10м, как предполагали ранее, а сосредоточен в центральной части атома — атомном ядре. При прохождении около ядра а-частица, имеющая положительный заряд, отталкивается от него, а при попадании в ядро — отбрасывается в противоположном направлении. Так ведут себя частицы, имеющие одинаковый заряд, следовательно, существует центральная положительно заряженная часть атома, в которой сосредоточена значительная масса атома. Расчеты показали, что для объяснения опытов нужно принять радиус атомного ядра равным примерно 10^{-15 м.}

Резерфорд предположил, что атом устроен подобно планетарной системе. Суть модели строения атома по Резерфорду заключается в следующем: в центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена вся масса, вокруг ядра по круговым орбитам на больших расстояниях вращаются электроны (как планеты вокруг Солнца). Заряд ядра совпадает с номером химического элемента в таблице Менделеева.

Планетарная модель строения атома по Резерфорду не смогла объяснить ряд известных фактов: электрон, имеющий заряд, должен за счет кулоновских сил притяжения упасть на ядро, а атом — это устойчивая система; при движении по круговой орбите, приближаясь к ядру, электрон в атоме должен излучать электромагнитные волны всевозможных частот, т. е. излучаемый свет должен иметь непрерывный спектр, на практике же получается иное: электроны атомов излучают свет, имеющий линейчатый спектр. Разрешить противоречия планетарной ядерной модели строения атома первым попытался датский физик Нильс Бор.

В основу своей теории Бор положил два постулата. Первый постулат: атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует своя энергия; в стационарном состоянии атом не излучает.

Это означает, что электрон (например, в атоме водорода) может находиться на нескольких вполне определенных орбитах. Каждой орбите электрона соответствует вполне определенная энергия.

Второй постулат: при переходе из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается квант электромагнитного излучения. Энергия фотона равна разности энергий атома в двух состояниях: hv = E_m- E_n; h = 6,63 • 10^-34 Дж • с, где h — постоянная Планка.

При переходе электрона с ближней орбиты на более удаленную атомная система поглощает квант энергии. При переходе с более удаленной орбиты электрона на ближнюю орбиту по отношению к ядру атомная система излучает квант энергии. Теория Бора позволила объяснить существование линейчатых спектров.

Билет № 14

Билет № 15

 

Билет № 16

Билет № 17

 

Билет № 18

Билет № 19

Билет № 20

Закон Ома для полной цепи

План ответа

1. Работа тока.

2. Закон Джоуля—Ленца.

3. Электродвижущая сила.

4. Закон Ома для полной цепи.

 

Из формулы определения напряжения (U = A/q) легко получить выражение для расчета работы по переносу электрического заряда А = Uq; так как сила тока связана с зарядом соотношением q = It, то работа тока: А = UIt, или А = I²Rt = U²t/R.

Мощность по определению N = А/T, следовательно, N = UI =I²R = U²t/R.

Русский ученый X. Ленц и английский ученый Д. Джоуль опытным путем в середине XIX в. установили независимо друг от друга закон, который называется законом Джоуля—Ленца и читается так: при прохождении тока по проводнику количество теплоты, выделившееся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока: Q = I²Rt.

Полная замкнутая цепь представляет собой электрическую цепь, в состав которой входят внешние сопротивления и источник тока (рис. 17). Как один из участков цепи, источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним, r.

Для того чтобы ток проходил по замкнутой цепи, необходимо, чтобы в источнике тока зарядам сообщалась дополнительная энергия, она появляется за счет работы по перемещению зарядов, которую производят силы неэлектрического происхождения (сторонние силы) против сил электрического поля. Источник тока характеризуется энергетической характеристикой, которая называется ЭДС — электродвижущая сила источника. ЭДС измеряется отношением работы сторонних сил по перемещению вдоль замкнутой цепи положительного заряда к величине этого заряда £ = A_cт/q.

Пусть за время t через поперечное сечение проводника пройдет электрический заряд q. Тогда работу сторонних сил при перемещении заряда можно записать так: А_ст = $q. Согласно определению силы тока, q = It, поэтому А_ст = fIt. При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи, сопротивления которых R и r, выделяется некоторое количество теплоты. По закону Джоул—Ленца оно равно: Q = I²Rt + I²rt. Согласно закону сохранения энергии, А = Q. Следовательно, $ = IR + Ir. Произведение силы тока на сопротивление участка цепи часто называют падением напряжения на этом участке. Таким образом, ЭДС равна сумме падений напряжений на внутреннем и внешнем участках замкнутой цепи. Обычно это выражение записывают так: I = @/(R + r). Эту зависимость опытным путем получил Георг Ом, называется она законом Ома для полной цепи и читается так: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. При разомкнутой цепи ЭДС равна напряжению на зажимах источника и, следовательно, может быть измерена вольтметром.

Билет № 21

Билет № 22

Билет № 23

Билет № 24

1. Электромагнитные волны и их свойства. Принципы радиосвязи и примеры их практического использования

План ответа

1. Определение.

2. Условие возникновения.

3. Свойства электромагнитных волн.

4. Открытый колебательный контур.

5. Модуляция и детектирование.

 

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. 30). 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.

Условием возникновения электромагнитных волн является ускоренное движение электрических зарядов. Так, изменение магнитного поля происходит при изменении тока в проводнике, а изменение тока происходит при изменении скорости зарядов, т. е. при движении их с ускорением. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме, по расчетам Максвелла, должна быть приблизительно равна 300 000 км/с.

Впервые опытным путем получил электромагнитные волны немецкий физик Генрих Герц, использовав при этом 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, 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. s

При распространении электромагнитной волны векторы напряженности Е и магнитной индукции В перпендикулярны направлению распространения волны и взаимно перпендикулярны между собой (рис. 31).

Возможность практического применения электромагнитных волн для установления связи без проводов продемонстрировал 7 мая 1895 г. русский физик Александр Степанович Попов. Этот день считается днем рождения радио. Для осуществления радиосвязи необходимо обеспечить возможность излучения электромагнитных волн. Если электромагнитные волны возникают в контуре из катушки и конденсатора, то переменное магнитное поле оказывается связанным с катушкой, а переменное электрическое поле — сосредоточенным между пластинами конденсатора. Такой контур называется закрытым (рис. 32, а). Закрытый колебательный контур практически не излучает электромагнитные волны в окружающее пространство. Если контур состоит из катушки и двух пластин плоского конденсатора, то под чем большим углом развернуты эти пластины, тем более свободно выходит электромагнитное поле в окружающее пространство (рис. 32, б). Предельным случаем раскрытого колебательного контура является удаление пластин на противоположные концы катушки. Такая система называется открытым колебательным контуром (рис. 32, в). В действительности контур состоит из катушки и длинного провода — антенны.

Энергия излучаемых (при помощи генератора незатухающих колебаний) электромагнитных колебаний при одинаковой амплитуде колебаний силы тока в антенне пропорциональна четвертой степени частоты колебаний. На частотах в десятки, сотни и даже тысячи герц интенсивность электромагнитных колебаний ничтожно мала. Поэтому для осуществления радио- и телевизионной связи используются электромагнитные волны с частотой от нескольких сотен тысяч герц до сотен мегагерц.

При передаче по радио речи, музыки и других звуковых сигналов применяют различные виды модуляции высокочастотных (несущих) колебаний. Суть модуляции заключается в том, что высокочастотные колебания, вырабатываемые генератором, изменяют по закону низкой частоты. В этом и заключается один из принципов радиопередачи. Другим принципом является обратный процесс — детектирование. При радиоприеме из принятого антенной приемника модулированного сигнала нужно отфильтровать звуковые низкочастотные колебания.

С помощью радиоволн осуществляется передача на расстояние не только звуковых сигналов, но и изображения предметов. 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.)

Билет № 25

Билет № 26

Билет № 3 (2)

Явление преломления света

План ответа

1. Некоторые природные явления, объясняемые преломлением света. 2. Объяснение явления с волновой точки зрения. 3. Закон преломления света. 4. Показатель преломления. 5. Явление полного отражения.

 

Многие явления в природе объясняются тем, что свет при переходе из одной среды в другую изменяет направление распространения. Например, если опустить карандаш в стакан, то мы наблюдаем «излом карандаша».

Преломлением объясняется кажущееся уменьшение глубины реки.

Свет преломляется и при распространении в неоднородной среде. Например, такой неоднородной средой является воздух, разные слои которого нагреты по-разному. Свет в таком воздухе преломляется. И именно этим объясняются миражи.

Почему же происходит преломление света? Дело здесь в том, что при переходе из одной среды в другую скорость света как электромагнитных волн изменяется. Например, в воздухе она равна v₁ = 3 • 10⁸ м/с, а в стекле v₂ = 2 • 10⁸ м/с. Частота v колебаний при этом не изменяется. Следовательно, при переходе из одной среды в другую изменяется длина волны. Например, при переходе из воздуха в стекло длина волны уменьшается в — =1,5 раза.

Теперь представим себе, что свет не преломляется. Тогда на границе воздух — стекло происходит разрыв волновых поверхностей (рис. 46, а). Чтобы такого разрыва не было, свет должен испытать преломление (рис. 46, б).

Из этого объяснения следует, что при угле падения а = 0° преломление не происходит (рис. 46, в).

Пронаблюдаем явление преломления. Перед экраном со щелью поставим лампочку и на пути пучка света положим плоскопараллельную пластину со скошенными гранями.

Зафиксируем ход пучка иголками. Затем уберем иголку, лампочку и экран, обведем контуры пластины и начертим падающий и преломленный лучи (рис. 47).

Подобные опыты позволили открыть закон преломления света. Он устанавливает связь между углами падения и преломления и формулируется следующим образом: падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная длядвух данных сред:

Углы падения и преломления отсчитываются от перпендикуляра к границе раздела двух сред до прямых, показывающих направление световых волн в первой и второй средах (рис. 48).

Величина n₂₁ называется показателем преломления второй среды относительно первой.

Можно доказать, что . Например, показатель преломления стекла равен

Явление полного отражения состоит в том, что свет не испытывает при некоторых условиях преломления даже при угле падения a не равен 0°. Это происходит, если свет переходит из вещества, где он распространяется с меньшей скоростью, в вещество, где скорость света больше. Например, полное отражение можно наблюдать при переходе света из стекла в воздух.

Пронаблюдаем это явление. Воспользуемся пластиной и через боковую грань «запустим свет внутрь стекла».

И мы увидим полное отражение (рис. 49). Можно найти угол a₀, при котором начинается полное отражение, воспользовавшись законом преломления света.

Пусть п = 1,5 — показатель преломления стекла. Тогда при переходе света из стекла в воздух можно записать . Максимальное значение (3 = 90°. Тогда , угол . В нашем опыте угол а > a₀, если свет входит в пластину через грань АВ, и a < a₀, если через грань CD (рис. 50).

В первом случае будет наблюдаться явление полного отражения, во втором — нет.

Билет №10, вопрос 2, вариант 2

Решение задач

 

Лабораторные работы

Измерение массы тела

Способ измерения основан на аддитивности масс (М= т₁+ т₂+...) и использовании рычажных весов, которые находятся в равновесии, если масса тела равна сумме масс гирь.

Оборудование: весы учебные, набор гирь, тело неизвестной массы.

Указания к работе

1. Измерьте массу тела.

т₀= 100,000 г + 20,000 г + 0,500 г + 0,100 г + + 0,010 г =120,610 г.

2. Оцените погрешность измерения массы.

Погрешность измерения массы (Am) = погрешность всех гирь (Аm_r) погрешность весов (т_в пределяется по графику на рис. 65) + погрешность подбора гирь (половина массы наименьшей гири, находящейся на весах или выводящей их из равновесия).

Задание. Определите массу тела и погрешность измерения, если на чашке весов находятся гири с номинальными значениями: 50 г, 20 г, 200 мг, 100 мг.

Билет №14, вопрос 2, вариант 1; билет № 6, вопрос 2, вариант 2.

Измерение влажности воздуха

Относительная влажность , где р —плотность водяных паров в воздухе, а р₀— плотность насыщающих паров при температуре воздуха.

Простейший способ измерения влажности основан на том, что разность показаний сухого и влажного термометров зависит от влажности воздуха.

Оборудование: два термометра, сухой и влажный, психрометрическая таблица.

Указания к работе

1. Определите показания сухого термометра (рис. 66): t_с= 18 °С.

2. Определите показания влажного термометра: t_вл= 15°С.

3. Рассчитайте разность показаний сухого и влажного термометров: At = 5 °С.

4. Пользуясь психрометрической таблицей, определите относительную влажность воздуха ф.

Относительная влажность Ф = 56%.

Задание. Определите относительную влажность воздуха, если сухой термометр показывает 21 °С, влажный — 18 °С.

Билет №15, вопрос 2, вариант 1; билет № 11, вопрос 2, вариант 2.

 

 

Экзаменационные билеты

Билет № 1

1. Механическое движение. Относительность движения. Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение.

2. Качественные задачи по теме: «Законы сохранения в механике».

3. Задача на применение закона электромагнитной индукции.

 

Билет № 2

1. Взаимодействие тел. Сила. Законы динамики Ньютона.

Качественные задачи по теме: «Электризация тел».

3. Задача на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

 

Билет № 3

1. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Проявление закона сохранения импульса в природе и его использование в технике.