ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО ФИЗИКЕ I.

I.
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО ФИЗИКЕ
Кандидат, поступающий в ВУНЦ ВВС «ВВА» на все специальности подготовки
кроме «Метеорология специального назначения» и «Управление персоналом», сдает
вступительное испытание (экзамен) по физике. Экзамен проводится в письменной форме
и длится четыре астрономических часа. На экзамене пользоваться справочными
материалами и электронно-вычислительной техникой не разрешается. Все необходимые
справочные материалы приводятся в условиях задач и задачи составлены так, что их
решение не предполагает громоздких вычислений, требующих использования электронновычислительной техники.
Экзаменационные билеты составлены в соответствии с программой вступительных
испытаний по физике. Билет содержит пять вопросов, из них два теоретических и три
задачи.
Первый вопрос предусматривает знание основных физических понятий. Второй
вопрос предусматривает знание законов физики. Ответ на третий вопрос, то есть решение
первой задачи, требует знание законов и уравнений физики и навыков простейших
математических преобразований. Во второй и третьей задачах, представленных четвертым
и пятым вопросом соответственно, проверяются умения анализа физических ситуаций и
применения теоретических знаний на практике.
1.
Механика
Кинематика.
Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета.
Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Скорость. Ускорение.
Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение. Свободное падение тел.
Ускорение свободного падения. Уравнение прямолинейного равноускоренного движения.
Криволинейное движение точки на примере движения по окружности с постоянной по
модулю скоростью. Центростремительное ускорение.
Основы динамики.
Инерция. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета.
Взаимодействие тел. Масса. Сила. Второй закон Ньютона. Импульс. Принцип
суперпозиции сил. Принцип относительности Галилея.
Силы в природе. Сила тяготения. Закон всемирного тяготения. Вес тела
Невесомость. Первая космическая скорость. Силы упругости. Закон Гука. Сила трения.
Коэффициент трения. Закон трения скольжения. Третий закон Ньютона. Момент силы.
Условие равновесия тел.
Законы сохранения в механике.
Закон сохранения импульса. Ракеты.
Механическая работа. Мощность. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия.
Закон сохранения энергии в механике. Простые механизмы. Коэффициент полезного
действия механизма.
Механика жидкостей и газов.
Давление. Атмосферное давление. Изменение атмосферного давления с высотой.
Закон Паскаля для жидкостей и газов. Барометры и манометры. Сообщающиеся сосуды.
Принцип устройства гидравлического пресса.
Архимедова сила для жидкостей и газов. Условие плавания тела на поверхности
жидкости.
Движение жидкости по трубам. Зависимость давления жидкости от скорости ее
течения.
Измерение расстояний, промежутков времени, силы, объема, массы, атмосферного
давления.
2.
Молекулярная физика. Термодинамика
Основы молекулярно-кинетической теории.
Опытное обоснование основных положений МКТ. Броуновское движение.
Диффузия. Масса и размер молекул. Измерение скорости молекул. Опыт Штерна.
Количество вещества. Моль. Число Авогадро. Взаимодействие молекул. Модель газа,
жидкости и твердого тела.
Основы термодинамики.
Тепловое равновесие. Температура и ее измерение. Абсолютная температурная
шкала. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Теплоемкость вещества. Работа в
термодинамике. Первый закон термодинамики. Изотермический, изохорный и изобарный
процессы. Адиабатный процесс.
Необратимость тепловых процессов. Второй закон термодинамики и его
статистическое истолкование. Преобразование энергии в тепловых двигателях. КПД
теплового двигателя.
Идеальный газ.
Связь между давлением и средней кинетической энергией молекул идеального газа.
Связь температуры со средней кинетической энергией частиц газа. Уравнение Клапейрона
- Менделеева. Универсальная газовая постоянная.
Жидкости и твердые тела.
Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность
воздуха. Кипение жидкости.
Кристаллические и аморфные вещества. Преобразования энергии при изменениях
агрегатного состояния вещества.
Измерение давления газа, влажности воздуха, температуры, плотности вещества.
3.
Основы электродинамики
Электростатика.
Электризация тел. Электрический заряд. Взаимодействие зарядов. Элементарный
электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.
Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Электрическое поле точечного
заряда. Потенциальность электростатического поля. Разность потенциалов. Принцип
суперпозиции полей.
Проводники в электрическом поле. Электрическая емкость. Конденсатор. Емкость
плоского конденсатора.
Диэлектрики в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемость. Энергия
электрического поля плоского конденсатора.
Постоянный электрический ток.
Электрический ток. Сила тока. Напряжение. Носители свободных электрических
зарядов в металлах, жидкостях и газах. Сопротивление проводников. Закон Ома для
участка цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников.
Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность тока. Закон
Джоуля-Ленца.
Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников, р-nпереход.
Магнитное поле. Электромагнитная индукция.
Взаимодействие магнитов. Взаимодействие проводников с током. Магнитное поле.
Действие магнитного поля на электрические заряды. Индукция магнитного поля. Сила
Ампера. Сила Лоренца. Магнитный поток. Электродвигатель.
Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило
Ленца. Вихревое электрическое поле. Самоиндукция.
Индуктивность. Энергия магнитного поля.
Измерение силы тока, напряжения, сопротивления проводника.
4.
Колебания и волны
Механические колебания и волны.
Гармонические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний. Свободные
колебания. Математический маятник. Период колебаний математического маятника.
Превращение энергии при гармонических колебаниях. Вынужденные колебания.
Резонанс. Понятие об автоколебаниях.
Механические волны. Скорость распространения волны. Длина волны. Поперечные
и продольные волны. Уравнение гармонической волны. Звук.
Электромагнитные колебания и волны.
Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в контуре.
Превращение энергии в колебательном контуре. Собственная частота колебаний в
контуре. Вынужденные электрические колебания. Переменный электрический ток.
Генератор переменного тока. Действующее значение силы тока и напряжения. Активное,
емкостное и индуктивное сопротивления. Резонанс в электрической цепи.
Трансформатор. Производство, передача и потребление электрической энергии.
Идеи теории Максвелла. Электромагнитные волны. Скорость распространения
электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн. Принципы радиосвязи. Шкала
электромагнитных волн.
Оптика.
Свет – электромагнитная волна. Прямолинейное распространение, отражение и
преломление света. Луч. Законы отражения и преломления света.
Показатель
преломления. Полное отражение. Предельный угол полного отражения. Ход лучей в
призме. Построение изображений в плоском зеркале.
Собирающая и рассеивающая линзы. Формула тонкой линзы.
Построение изображений в линзах. Фотоаппарат. Глаз. Очки. Интерференция света.
Когерентность. Дифракция света. Дифракционная решетка. Поляризация света.
Поперечность световых волн. Дисперсия света.
Измерение фокусного расстояния собирающей линзы, показателя преломления
вещества, длины волны света.
Основы специальной теории относительности.
Инвариантность скорости света. Принцип относительности Эйнштейна.
Пространство и время в специальной теории относительности. Связь массы и энергии.
5.
Квантовая физика
Тепловое излучение. Постоянная Планка. Фотоэффект. Опыты Столетова.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Гипотеза Луи де Бройля. Дифракция электронов. Корпускулярно-волновой
дуализм.
Радиоактивность. -, - и -излучения. Методы наблюдения и регистрации частиц в
ядерной физике.
Опыт Резерфорда по рассеянию -частиц. Планетарная модель атома. Боровская
модель атома водорода. Спектры. Люминесценция. Лазеры.
Закон радиоактивного распада. Нуклонная модель атома. Заряд ядра. Массовое
число ядра. Энергия связи частиц в ядре. Деление ядер. Синтез ядер. Ядерные реакции.
Сохранение заряда и массового числа при ядерных реакциях. Выделение энергии при
делении и синтезе ядер. Использование ядерной энергии. Дозиметрия.
Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия.
6.
Методы научного познания и физическая картина мира
Эксперимент и теория в процессе познания мира. Моделирование явлений и
объектов природы. Научные гипотезы. Физические законы и границы их применимости.
Роль математики в физике. Принцип соответствия. Принцип причинности. Физическая
картина мира.
ОБРАЗЕЦ ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО ЗАДАНИЯ ПО ФИЗИКЕ
1.
Дать определение понятия “система отсчета”.
2.
Записать формулировку и привести формулу “закона Кулона”.
Расшифровать величины, входящие в формулу.
3.
Длина первого математического маятника в 4 раза больше длины второго
математического маятника. Найдите отношение частоты колебаний второго маятника к
частоте колебаний первого.
4.
Какую температуру имеют 2г азота, занимающего объем 820 см3 при
давлении в 200 кПа? Молярная масса азота 2810-3 кг/ моль, универсальная газовая
постоянная 8,31 Дж/ мольК.
5.
Электрон влетает в магнитное поле, направление которого перпендикулярно
к направлению его движения. Скорость электрона   4  10 7 м / с . Индукция поля В=1
мТл. Найти период Т обращения электрона по окружности и радиус R этой окружности.
Заряд электрона по модулю е=1,6 10-19 Кл; масса электрона m=9,110-31кг.
1. Тело отсчета, связанные с ним система координат и часы, синхронизированные
между собой, образуют систему отсчета.
z
часы
Т.О.
Y
у
х
2. Сила F электростатического взаимодействия между точечными зарядами q 1 и q
прямо пропорциональна произведению абсолютных значений зарядов и обратно
пропорциональна квадрату расстояния r между ними.
Для одноименных зарядов эта сила является силой отталкивания,
для
разноименных – силой притяжения.
В данной формулировке закон Кулона справедлив и для равномерно заряженных шаров,
при этом под расстоянием подразумевается расстояние между их центрами.
2
F
1
q1  q 2
40
r2
,
где:  0 – электрическая постоянная ;
 - относительная диэлектрическая проницаемость среды, которая показывает во
сколько раз сила взаимодействия между зарядами в данной среде меньше, чем в вакууме.
3.
Дано:
Решение:
Так как частота математического маятника выражается фор
1= 42
2
-?
1
1

2
g
,

Ответ:
4.
Дано:
m = 210-3 кг
V = 8,2 10-4 м3
 = 2105 Па
 = 2810-3 кг/ моль
R = 8,31 Дж/мольК
Т - ?
1
2
2

1
1
2
то
g
2
g
1

1

2
4 2
 2 раза
2
2
= 2 раза.
1
Решение:
Уравнение Менделеева–Клапейрона
имеет вид
 V 
Отсюда
Т
m

RT
 V  
mR
5.
Дано:
  4  10 7 м / с
 = 900
В = 110-3 Тл
е = 1,610-19 Кл
m = 9,110-31 кг
Т-?; R- ?
Решение:
На электрон действует сила Лоренца
F = e  Bsin = е  B.
(1)
Под действием этой силы по 2-ому закону Ньютона электр
приобретает центростремительное ускорение
m  2
F  m  aц . 
.
R
(2)
Сравнивая (1) и (2) получим, что
R
m 
eB
.
(3)
Так как R постоянен, следовательно, электрон движется по окружности.
Величина скорости  у электрона не меняется, так как F  и, значит, сила
Лоренца не совершает работы по его перемещению. Тогда период обращения
Т
2   R

.
(4)
Подставляя численные значения величин в (3) и (4) найдем:
R = 22,710-2 м; Т = 35,6 10-9 с.
Ответ: R = 22,710-2 м; Т = 35,6 10-9 с.
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
ЗАДАНИЙ В ВАРИАНТАХ НА ВСТУПИТЕЛЬНОМ ЭКЗАМЕНЕ ПО ФИЗИКЕ
Оценка каждого из вопросов зависит от степени относительной их сложности.
Ответ на первый вопрос билета оценивается в пределах от 0 до 6 баллов.
Максимальный балл выставляется за полный и правильный ответ. Исчерпывающий ответ
на второй вопрос оценивается в 8 баллов. Снижение балла по теоретическим вопросам
производится в соответствии с допущенными ошибками.
При оценке экзаменационных задач максимальное количество баллов, которое по
первой задаче равно 14; по второй - 22; по третьей - 50, выставляется, если:
•
правильно записано краткое условие и осуществлен перевод единиц измерения
величин в систему СИ;
•
проведен анализ и обосновано решение;
•
правильно получена рабочая формула;
•
проведен расчет искомых величин и указаны единицы их измерений.
Если решение задачи было неполным, частично неправильным, недостаточно
обоснованным, то количество баллов уменьшается в соответствии с допущенными
ошибками. При отсутствии решения задачи за нее выставляется 0 баллов.
В целом экзамен оценивается по сумме набранных баллов. Кандидат, набравший
менее 36 баллов, считается не выдержавшим экзаменационного испытания.