Физика: Программа для абитуриентов Омского государственного университета

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского

Составитель кандидат физико-математических наук, доцент Т.К. Болецкая

Программа подготовлена в соответствии с Примерной программой вступительных испытаний, разработанной Министерством образования и науки Российской Федерации.

ФИЗИКА Программа для абитуриентов Омского государственного университета им. Ф.М. Достоевского

Изд-во ОмГУ

© Омский госуниверситет, 2006

Омск 2006 2

ПРОГРАММА

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА

МЕХАНИКА

Основы молекулярно-кинетической теории. Опытное обоснование основных положений молекулярно-кинетической теории. Броуновское движение. Диффузия. Масса и размер молекул. Измерение скорости молекул. Опыт Штерна. Количество вещества. Моль. Постоянная Авогадро. Взаимодействие молекул.

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. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Масса. Взаимодействие тел. Сила. Второй закон Ньютона. Принцип суперпозиции сил. Силы в природе. Сила тяготения. Закон всемирного тяготения. Вес тела. Невесомость. Первая космическая скорость. Сила упругости. Закон Гука. Коэффициент трения. Сила трения покоя и сила трения скольжения. Импульс. Третий закон Ньютона. Момент силы. Условие равновесия тел. Законы сохранения в механике. Закон сохранения импульса. 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. Условия плавания тел на поверхности жидкости. Движение жидкости по трубам. Зависимость давления жидкости от скорости ее течения.

3

Идеальный газ. Связь между давлением и средней кинетической энергией молекул идеального газа. Связь температуры и средней кинетической энергией молекул идеального газа. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Универсальная газовая постоянная. Изотермический, изохорный и изобарный процессы с газами. Основы термодинамики. Тепловое равновесие. Температура и её измерение. Абсолютная температурная шкала. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Теплоемкость вещества. Работа, совершаемая газом. Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс. Преобразование энергии в тепловых двигателях. КПД теплового двигателя. Жидкости и твердые тела. Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха. Кипение жидкости. Кристаллические и аморфные тела. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ Электростатика. Электризация тел. Электрический заряд. Взаимодействие зарядов. Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Потенциальность электростатического поля. Разность потенциалов. Напряженность и потенциал электрического поля точечного заряда. Принцип суперпозиции полей. Проводники в электрическом поле. Электрическая ёмкость. Конденсатор. Емкость плоского конденсатора. Диэлектрики в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемость. Энергия электрического поля плоского конденсатора. 4

Постоянный электрический ток. Электрический ток. Носители тока в металлах, жидкостях и газах. Сила тока. Напряжение. Сопротивление проводников. Закон Oмa 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, p-n переход. Магнитное поле. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Действие магнитного поля на движущиеся заряды. Сила Лоренца. Действие магнитного поля на проводники с током. Сила Ампера. Магнитный поток. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ Механические колебания и волны. Гармонические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний. Свободные колебания. Математический маятник. Пружинный маятник. Период колебаний математического и пружинного маятников. 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. Действующие значения 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. 5

Свойства электромагнитных волн. Принципы радиосвязи. Шкала электромагнитных волн. ОПТИКА Луч. Законы отражения и преломления света. Показатель преломления. Полное внутреннее отражение. Предельный угол полного внутреннего отражения. Ход лучей в призме. Построение изображений в плоском зеркале. Собирающая и рассеивающая линзы. Формула тонкой линзы. Построение изображений в линзах. Фотоаппарат. Глаз. Очки. Свет – электромагнитная волна. Интерференция света. Когерентность. Дифракция света. Дифракционная решетка. Поляризация света. Поперечность световых волн. Дисперсия света. ОСНОВЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Независимость скорости световой волны от скорости источника. Принцип относительности Эйнштейна. Пространство и время в специальной теории относительности. Связь массы и энергии. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА Световые кванты. Постоянная Планка. Фотоэффект. Опыты Столетова. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Гипотеза Луи де Бройля. Дифракция электронов. Корпускулярно-волновой дуализм. Радиоактивность. α-, β-, γ-излучения. Методы наблюдения и регистрации частиц в ядерной физике. Опыт Резерфорда по рассеянию α-частиц. Планетарная модель атома. Боровская модель атома водорода. Спектры. Люминесценция. Лазеры. Закон радиоактивного распада. Нуклонная модель ядра. 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

ТЕСТЫ ПО ФИЗИКЕ НА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ЭКЗАМЕНАХ В 2005 ГОДУ ТЕСТ № 1 Инструкция для абитуриентов Тест содержит 20 заданий. На его выполнение отводится 120 минут. При выполнении теста разрешено пользоваться калькулятором. В тестовых заданиях, если специально не оговорено в условии, сопротивлением воздуха при движении тел следует пренебрегать. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2. Гравитационная постоянная G = 6,67⋅10-11 Н⋅м2/кг2. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль⋅К). Число Авогадро NA = 6,02⋅1023 моль-1. Постоянная Больцмана k = 1,38⋅10-23 Дж/K. Электрическая постоянная ε0 = 8,85⋅10-12 Кл2/(Н⋅м2). Абсолютная величина заряда электрона e = 1,6⋅10-19 Кл. Масса электрона me = 9,1⋅10-31 кг. Масса протона mp = 1,67⋅10-27 кг. Скорость света в вакууме с = 3⋅108 м/с. Постоянная Планка h = 6,62⋅10-34 Дж⋅с. 1эВ = 1,6⋅10-19 Дж. 1. Пассажир поезда, идущего со скоростью 40 км/ч, видит в течение 3 с встречный поезд длиной 75 м. С какой скоростью идет встречный поезд? А) 40 км/ч В) 50 км/ч С) 30 км/ч D) 10 км/ч Е) 20 км/ч 2. Тело, падающее вертикально вниз, в момент удара о Землю достигло скорости 40 м/с. С какой высоты упало тело? Начальная скорость равна нулю. А) 80 м В) 40 м С) 5 м D) 10 м Е) 20 м 3. Шкив диаметром 30 см, вращающийся вокруг неподвижной оси, делает 600 оборотов за 0,5 мин. Найти скорость точек, лежащих на ободе шкива. А) 52,5 м/с В) 41,3 м/с С) 30,0 м/с D) 18,8 м/с Е) 25,6 м/с 4. На тело массой 200 г действует постоянная сила, увеличивающая его скорость на 1 м/с за время 5 с. Определить величину действующей силы. А) 0,02 Н В) 0,01 Н С) 0,08 Н D) 0,06 Н Е) 0,04 Н

7

5. Деревянный брусок массой 2 кг тянут равномерно по деревянной доске, расположенной горизонтально, с помощью горизонтальной пружины с жесткостью 100 Н/м. Коэффициент трения равен 0,3. Найти удлинение пружины. А) 12 см В) 2 см С) 6 см D) 10 см Е) 3 см 6. Импульс тела равен 8 кг·м/с, а кинетическая энергия 16 Дж. Найти массу тела. А) 1 кг В) 2 кг С) 3 кг D) 4 кг Е) 5 кг 7. Мяч массой 100 г, брошенный с поверхности Земли вертикально вверх, достиг высоты 5 м. Найти работу силы тяжести. А) 1 Дж В) -1 Дж С) 0,1 Дж D) 5 Дж Е) -5 Дж 8. Тело плавает в керосине, погружаясь на 0,75 своего объема. Это же тело плавает и в воде. Какая часть его объема погружается в воду? Плотность керосина 800 кг/м3 , плотность воды 103 кг/м3. А) 0,5 В) 0,6 С) 0,3 D) 0,8 Е) 0,7 9. На каком из рисунков изображен график изотермического процесса c идеальным газом? A)

P

B)

V

V

C)

P

D)

T

V

P

E)

T

V

T

10. Какова была начальная температура воздуха, если при изобарном нагревании его на 3К объем увеличился на 1 % от первоначального? В) 1270 С С) 540 С D) 350 С Е) 480 С А) 270 С 11. Какова масса водорода, наполняющего воздушный шар, если объем шара V=1400 м3, давление 104 Па и температура t=7 0C? Молярная масса водорода 2·10-3 кг/моль. А) 6 кг В) 2 кг С) 12 кг D) 14 кг Е) 7 кг 12. За одно и то же время один математический маятник делает 50 колебаний, а второй 30 колебаний. Длина одного маятника на 32 см меньше длины другого. Найти длину первого маятника. А) 50 см В) 40 см С) 18 см D) 32 см Е) 30 см

8

13. По поверхности воды в озере волна распространяется со скоростью 6 м/с. Какова частота колебаний бакена, если длина волны 3 м? А) 1 Гц В) 2 Гц С) 3 Гц D) 4 Гц Е) 5 Гц 14. Между заряженными пластинами плоского конденсатора, расположенными горизонтально, находится в равновесии капелька ртути. Разность потенциалов между пластинами U=600 В, заряд капли q=8·10-18 Кл. Расстояние между пластинами d=1 см. Какова масса капли? А) 9,7·10-11 г С) 6,0·10-11 г Е) 8,0·10-11 г -11 -11 В) 5,5·10 г D) 4,8·10 г 15. При подключении лампочки к батарее элементов с ЭДС 4,5 В напряжение на лампочке 4 В, сила тока 0,25 А. Каково внутреннее сопротивление батареи? А) 5 Ом В) 4 Ом С) 3 Ом D) 2 Ом Е) 1 Ом 16. Два одинаковых сопротивления соединили сначала последовательно, потом параллельно. Во сколько раз во втором случае сопротивление меньше, чем в первом? А) в 16 раз В) в 4 раза С) в 8 раз D) в 2 раза Е) в 32 раза 17. Плоский воздушный конденсатор зарядили от источника напряжения и отключили от него, а затем увеличили расстояние между обкладками вдвое и заполнили диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 2. Как изменится разность потенциалов на конденсаторе? А) не изменится D) увеличится в 4 раза В) увеличится в 2 раза Е) уменьшится в 4 раза С) уменьшится в 2 раза 18. На прямолинейный проводник, расположенный в однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл под углом 300 к полю, действует сила 0,5 Н при пропускании по нему тока 20 А. Какова длина проводника? А) 0,5 м В) 1 м С) 5 м D) 0,25 м Е) 2,5 м 19. Найти фокусное расстояние собирающей линзы, если изображение предмета, расположенного на расстоянии 30 см от линзы, получается на расстоянии 60 см от нее. Предмет и изображение находятся по разные стороны от линзы. А) 10 см В) 40 см С) 30 см D) 60 см Е) 20 см 9

20. Шарик массой 100 г, подвешенный на нити длиной 0,5 м, совершает колебания в вертикальной плоскости. Определить силу натяжения нити при прохождении положения равновесия, если скорость шарика в этот момент равна 5 м/с. А) 2 Н В) 1 Н С) 8 Н D) 6 Н Е) 4 Н ТЕСТ № 2 Инструкция для абитуриентов Тест содержит 20 заданий. На его выполнение отводится 120 минут. При выполнении теста разрешено пользоваться калькулятором. В тестовых заданиях, если специально не оговорено в условии, сопротивлением воздуха при движении тел следует пренебрегать. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2. Гравитационная постоянная G = 6,67⋅10-11 Н⋅м2/кг2. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль⋅К). Число Авогадро NA = 6,02⋅1023 моль-1. Постоянная Больцмана k = 1,38⋅10-23 Дж/K. Электрическая постоянная ε0 = 8,85⋅10-12 Кл2/(Н⋅м2). Абсолютная величина заряда электрона e = 1,6⋅10-19 Кл. Масса электрона me = 9,1⋅10-31 кг. Масса протона mp = 1,67⋅10-27 кг. Скорость света в вакууме с = 3⋅108 м/с. Постоянная Планка h = 6,62⋅10-34 Дж⋅с. 1эВ = 1,6⋅10-19 Дж. 1. Санки, скатываясь с горы, в некоторый момент времени имеют скорость 10 м/с. Чему равна горизонтальная составляющая скорости в этот момент, если наклон горы составляет 300 к горизонту? А) 10,0 м/с В) 5,0 м/с С) 8,7 м/с D) 14,1 м/с Е) 6,5 м/с 2. Самолет перед взлетом пробегает по бетонированной дорожке расстояние 800 м и имеет при отрыве от земли скорость 240 км/ч. Сколько времени продолжается разбег? Самолет движется равноускоренно. Начальная скорость самолета равна нулю. А) 20 с В) 24 с С) 80 с D) 12 с Е) 40 с 3. Шкив делает 600 оборотов за 0,5 мин. Найти угловую скорость шкива. А) 0,05 с-1 В) 0,5 с-1 С) 125,7 с-1 D) 62,8 с-1 Е) 6,0 с-1 10

4. Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффициент трения при аварийном торможении равен 0,4? Автобус движется по горизонтальному пути. А) 3 с В) 24 с С) 80 с D) 12 с Е) 4 с 5. Импульс тела равен 8 кг·м/с, а кинетическая энергия 16 Дж. Найти скорость тела. А) 16 м/с В) 5 м/с С) 8 м/с D) 4 м/с Е) 2,5 м/с 6. Два тела, массы которых 2 и 6 кг, движутся навстречу друг другу со скоростями 2м/с каждое. Определить скорость этих тел после абсолютно неупругого удара. А) 1 м/с В) 5 м/с С) 2 м/с D) 6 м/с Е) 8 м/с 7. Тело плавает в керосине, погружаясь на 0,75 своего объема. Чему равна плотность вещества тела? Плотность керосина 800 кг/м3. А) 100 кг/м3 С) 600 кг/м3 Е) 1067 кг/м3 3 3 В) 200 кг/м D) 400 кг/м 8. На каком из рисунков изображен график изохорного процесса c идеальным газом? A)

P

B)

V

V

C)

P

D)

T

V

P

E)

T

V

T

9. В баллоне находилось 10 кг газа при давлении 107 Па. Найти, какое количество газа взяли из баллона, если конечное давление стало равно 2,5·106 Па. Температура газа в баллоне не меняется. А) 4,5 кг В) 7,5 кг С) 1,5 кг D) 3,6 кг Е) 8,7 кг 10. Объем кислорода массой 160 г, начальная температура которого 270 С, при изобарном нагревании увеличился вдвое. Найти работу газа при расширении. Молярная масса кислорода 32·10-3 кг/моль. А) 25,0 кДж С) 12,5 кДж Е) 6,7 кДж В) 38,6 кДж D) 43,6 кДж 11. Абсолютная температура нагревателя идеальной тепловой машины вдвое больше абсолютной температуры ее холодильника. Абсолютную температуру холодильника уменьшили в 2 раза. Тем11

пературу нагревателя оставили неизменной. На сколько увеличился коэффициент полезного действия машины? А) в 1,6 раза В) в 1,4 раза С) вдвое D) в 1,5 раза Е) в 1,2 раза 12. Найти массу груза, который на пружине с жесткостью 250 Н/м делает 20 колебаний за 16 с. А) 1 кг В) 2 кг С) 3 кг D) 4 кг Е) 5 кг 13. По поверхности воды в озере волна распространяется со скоростью 6 м/с. Каков период колебаний бакена, если длина волны 3 м? А) 3 с В) 6 с С) 8 с D) 2 с Е) 0,5 с 14. Найти напряжение на медном проводе длиной 500 м и диаметром 2 мм, если сила тока в нем 2 А. Удельное сопротивление меди 1,7·10-8 Ом·м. А) 5,4 В В) 7,5 В С) 1,7 В D) 3,4 В Е) 9,3 В 15. В проводнике сопротивлением 2 Ом, подключенном к элементу с ЭДС 1,1 В, сила тока равна 0,5 А. Какова сила тока при коротком замыкании элемента? А) 0,5 А В) 5,5 А С) 1,1 А D) 4,1 А Е) 7,2 А 16. В схеме, изображенной на рисунке, все конденсаторы имеют одинаковую емкость С =2 мкФ. Найти общую емкость батареи конденсаторов. А) 4 мкФ С) 8 мкФ Е) 16 мкФ В) 2 мкФ D) 1 мкФ 17. Прямолинейный проводник длиной 1 м расположен в однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл так, что составляет с вектором индукции угол 300. Какой ток нужно пропустить через проводник, чтобы на него подействовала сила 0,5 Н? А) 20 А В) 10 А С) 5 А D) 1 А Е) 40 А 18. Длина световой волны в некоторой жидкости 6·10-7 м, а частота 4·1014 Гц. Определить абсолютный показатель преломления этой жидкости. А) 2,40 В) 1,50 С) 1,33 D) 1,25 Е) 2,00 19. С помощью собирающей линзы получено изображение некоторого предмета. Чему равно отношение размеров изображения к размерам предмета, если предмет находится на расстоянии 15 см от линзы, а изображение получается на расстоянии 30 см от нее. 12

А) 2 В) 20 С) 0,2 D) 4,5 Е) 0,45 20. Воздушный шар массой M равномерно спускается вниз. Какую массу балласта надо сбросить с шара, чтобы он стал равномерно подниматься вверх? Выталкивающая сила, действующая на шар со стороны воздуха, равна F. При изменении направления движения шара модуль силы сопротивления воздуха не меняется.

⎛

F⎞ ⎟⎟ g ⎝ ⎠ g ⎛ ⎞ В) 2⎜ M − ⎟ F⎠ ⎝ А) 2⎜⎜ M +

⎛

F⎞ ⎟⎟ g ⎝ ⎠ g ⎛ ⎞ D) 2⎜ M + ⎟ F⎠ ⎝ С) 2⎜⎜ M −

13

Е)

2F g

КЛЮЧИ К ТЕСТАМ ТЕСТ № 1

ТЕСТ № 2

Номер Номер Номер Номер Ответ Ответ Ответ Ответ задания задания задания задания 1 D 11 A 1 A 11 C 2 C 12 C 2 A 12 C 3 B 13 C 3 E 13 A 4 A 14 A 4 C 14 A 5 B 15 C 5 B 15 B 6 E 16 E 6 A 16 B 7 D 17 D 7 D 17 D 8 D 18 A 8 A 18 A 9 C 19 D 9 A 19 E 10 C 20 B 10 D 20 B

14

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММА....................................................................................... 3 ТЕСТЫ ПО ФИЗИКЕ НА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ЭКЗАМЕНАХ В 2005 ГОДУ ............................................................... 7 КЛЮЧИ К ТЕСТАМ .......................................................................... 14

Технический редактор Н.В. Москвичёва Редактор Л.М. Кицина Подписано в печать 26.05.06. Формат бумаги 60х84 1/16. Печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 200 экз. Заказ 189. Издательство Омского государственного университета 644077, г. Омск-77, пр. Мира, 55а, госуниверситет

15

16