Вопросы ГЭК_Физика_Физ_ДО_2015

Вопросы к государственным экзаменам по физике
2014-2015 учебный год.
Специальность «Физика»
Общая физика
1. Кинематика
Пространство и время, система отсчета. Относительность движения. Способы
задания уравнения движения материальной точки. Криволинейное движение.
Движение точки по окружности. Связь линейных и угловых величин.
2. Динамика
Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Масса. Сила,
фундаментальные взаимодействия. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.
Импульс. Границы применимости законов Ньютона.
3. Закон сохранения энергии
Работа силы, мощность, кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Энергия
системы материальных точек. Консервативные силы, консервативные системы.
Закон сохранения механической энергии в консервативной системе.
4. Закон сохранения импульса
Система материальных точек. Внешние и внутренние силы. Центр масс. Движение
центра масс. Закон сохранения импульса и его следствия. Реактивное движение.
Уравнения Мещерского и Циолковского.
5. Закон всемирного тяготения
Гравитационное поле. Закон всемирного тяготения. Опыт Кавендиша. Инертная и
гравитационная массы.
6. Специальная теория относительности
Экспериментальные основания Специальной Теории Относительности (СТО).
Постулаты Эйнштейна. Пространство, время и системы отсчета в СТО.
Преобразования Лоренца и их кинематические следствия. Преобразование скорости.
Относительная скорость. Релятивистские импульс и энергия, связь между ними.
Энергия покоя. Закон сохранения энергии - импульса.
7. Основы Молекулярно-кинетической теории
Основные представления молекулярно-кинетической теории газов. Давление газа.
Абсолютная температура. Идеальный газ. Уравнение Клапейрона-Менделеева.
Газовые законы. Основное уравнение кинетической теории газов. Молекулярнокинетическое истолкование абсолютной температуры и давления.
8. Первое начало термодинамики
Виды взаимодействия макросистем. Работа и теплота как формы обмена энергией
между системами. Первое начало термодинамики. Применение первого начала
термодинамики к изопроцессам.
9. Второе начало термодинамики
Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые
машины. Цикл Карно. Теоремы Карно. Реальные циклы. Неосуществимость вечных
двигателей. Энтропия. Приведенная теплота. Статистическое истолкование второго
начала термодинамики.
10. Реальные газы
Экспериментальные изотермы реального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
Сопоставление изотерм Ван-дер-Ваальса с экспериментальными изотермами.
Критическое состояние. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.
Сжижение газов и получение низких температур.
11. Электростатическое взаимодействие
Электрический заряд. Дискретность заряда. Измерение заряда. Измерение удельного
заряда частиц (опыт Томсона) и элементарного заряда (опыт Милликена и Иоффе).
Закон
сохранения
заряда
(уравнение
неразрывности).
Релятивистская
инвариантность электрического заряда.
12. Электростатическое поле
Электрическое поле в вакууме и среде, его потенциальность. Закон Кулона.
Принцип суперпозиции и теорема Гаусса. Силовые линии. Эквипотенциальные
поверхности. Напряжённость электрического поля, вектор электрической индукции.
Диэлектрическая проницаемость, Диэлектрическая восприимчивость. Виды
поляризации. Сегнетоэлектрики. Электростатическое поле в диэлектриках и
проводниках. Электроемкость. Конденсаторы.
13. Законы постоянного тока
Постоянный ток в металлах. Электродвижущая сила. Интегральная и
дифференциальная формы законов Ома и Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа.
Энергия системы покоящихся зарядов. Плотность энергии электростатического
поля. Система покоящихся зарядов во внешнем электрическом поле.
14. Магнитное поле
Постоянное магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа. Теорема о
циркуляции магнитных полей (прямой и круговой токи, соленоид). Магнетики,
уравнения для векторов В и H, граничные условия. Магнитная проницаемость, диа-,
пара- и ферромагнетизм.
15. Электромагнитные волны
Излучение электромагнитных волн. Дипольное излучение. Электромагнитная
природа света. Шкала электромагнитных волн. Волновое уравнение. Плоские
волны. Плоские монохроматические волны. Эффект Доплера.
16.Электромагнитные колебания
Колебательный контур. Свободные и вынужденные колебания, резонанс.
Генерация незатухающих электромагнитных колебаний.
17. Геометрическая оптика
Приближение коротких волн. Основные понятия и законы лучевой оптики.
Распространение света в среде. Отражение и преломление света. Зеркала, линзы,
оптические приборы. Поглощение света. Дисперсия света. Естественный и
поляризованный свет.
18. Волновая оптика.
Когерентные и некогерентные источники света. Интерференция света. Принцип
Гюйгенса-Френеля. Дифракция света.
19. Квантование излучения
Свойства фотона. Фотоэффект. Эффект Комптона. Волновые свойства
микрочастиц. Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц. Дискретность
состояния микрообъектов. Постулаты Бора, опыты Франка-Герца.
20.Атомные ядра
Опыты Резерфорда. Планетарная модель строения атома. Несостоятельность
классической физики при объяснении атомных явлений. Состав ядра, его заряд и
массовое число. Ядерные силы и их основные свойства.
Вопросы к государственным экзаменам по физике
2014-2015 учебный год.
Специальность «Физика»
Теоретическая физика
1. Пространство и время в релятивистской и нерелятивистской физике.
Системы отсчета. Кинематика материальной точки. Сложение движений.
Преобразования Галилея и Лоренца, их кинематические следствия. Законы
сохранения в релятивистской и нерелятивистской механике. Их связь со свойствами
пространства и времени. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета.
Принципы относительности Галилея и Эйнштейна.
2. Частица в центрально-симметричном поле. Задача двух тел, приведенная
масса. Задача Кеплера. Движение частицы в кулоновском поле.
3. Кинематика и динамика вращательного движения абсолютно твердого
тела. Тензор инерции. Теорема Штейнера. Уравнения Эйлера. Углы Эйлера.
Прецессия гироскопа.
4. Механические колебания и волны. Свободные и вынужденные колебания
линейного гармонического осциллятора. Колебания при наличии трения.
5. Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в вакууме в
интегральной и дифференциальной формах. Физический смысл и свойства
уравнений Максвелла.
6. Уравнение Максвелла-Лоренца для микроскопического поля, их
макроскопическое усреднение. Поля D и H . Система уравнений Максвелла в
веществе, материальные уравнения. Плотность энергии и плотность потока энергии
электромагнитного поля в веществе.

7. Уравнение Максвелла в диэлектриках. Уравнения для векторов E и D ,
граничные условия. Диэлектрическая проницаемость. Энергия электростатического
поля в диэлектриках.
8. Уравнение баланса энергии электромагнитного поля. Вектор УмоваПойнтинга. Импульс электромагнитного поля. Калибровочная инвариантность
электромагнитных потенциалов.
9. Законы излучения абсолютно черного тела, несостоятельность
классической физики при их объяснении. Гипотеза Планка о световых квантах.
Объяснение фотоэффекта А. Эйнштейна. Некогерентное рассеяние света
(эффект Комптона). Волновые свойства микрочастиц. Гипотеза Луи де Бройля.
10. Одномерные квантовомеханические задачи. Стационарное уравнение
Шредингера для свободной частицы и частицы во внешнем потенциальном поле.
Задача о частице в одномерном, абсолютно непрозрачном ящике. Задача о частице в
потенциальной яме со стенками конечной высоты. Линейный гармонический
осциллятор. Прохождение частицы через потенциальный барьер.
11. Экспериментальные доказательства существования спина электрона.
Опыты Штерна и Герлаха, дублетная структура спектров паров щелочных металлов,
опыты Эйнштейна и де Гааза. Квантовомеханическая задача об атоме водорода.
Волновые функции электрона и собственные значения энергии.
12. Принцип тождественности одинаковых микрочастиц. Оператор
перестановки частиц. Симметричные и антисимметричные состояния.
Фермионные и бозонные системы. Принцип Паули. Волновые функции систем,
состоящих из фермионов и бозонов.
13. Фазы вещества. Фазовые переходы. Условия равновесия фаз вещества и
его устойчивость. Правило фаз Гиббса. Фазовые переходы первого и второго рода.
Кривая равновесия фаз. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.
14. Распределение Максвелла частиц по скоростям. Каноническое,
микроскопическое и большое каноническое распределения. Распределение
Больцмана молекул идеального газа.
15. Степени свободы. Теорема о равномерном распределении кинетической
энергии по степеням свободы. Классическая теория теплоемкости одноатомного и
многоатомного газа. Свободная энергия, энтропия, химический потенциал,
внутренняя энергия, теплоемкость идеального газа. Теплоемкость кристаллической
решетки в классическом и квантовом случаях.
16. Термодинамические процессы. Равновесные и неравновесные процессы.
Обратимые и необратимые процессы. Кинетическое уравнение Больцмана. Явление
переноса.
Идеальный газ бозонов. Статистика Бозе-Эйнштейна. Свойства теплового
излучения. Идеальный газ фермионов. Статистика Ферми-Дирака. Электронный газ
в металле.
17. Типы и основные характеристики фундаментальных взаимодействий.
Основные свойства атомных ядер и ядерных сил. Капельная модель ядра. Модели
ядер с независимыми нуклонами. Радиоактивный распад ядер.
18. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях. Деление
тяжелых ядер: спонтанное и вынужденное. Цепная ядерная реакция. Основы
ядерной энергетики.
Классификация элементарных частиц. Характеристики основных классов
элементарных частиц. Фотоны, лептоны, мезоны, барионы.
19. Кристаллические системы. Плоские и пространственные решетки. Ячейка
Вигнера-Зейтца. Виды решеток Бравэ. Кристаллографические индексы Миллера.
Обратная решетка. Зоны Бриллюэна. Дефекты кристаллической решетки.
Дифракция рентгеновских лучей на идеальной кристаллической решетке. Условие
Брэгга-Вульфа.
20. Электрон в периодическом поле кристаллической решетки. Метод
Хартри-Фока. Теорема Блоха. Следствия из теоремы Блоха. Метод эффективной
массы. Типы кристаллических твердых тел. Полупроводники. Донорные и
акцепторные примеси.