Вопросы для подготовки к теоретическим коллоквиумам и зачетам

Н.А. Зайцева, Н.Д. Ватолина, Н.А. Звездина
Дополнительные главы физики для
основной подготовки бакалавров инженернотехнических направлений Химикотехнологического Института
Издание содержит вопросы для подготовки к теоретическим коллоквиумам и зачетам
для студентов всех форм обучения по направлениям 18.03.01 «Химическая
технология», 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической
технологии, нефтехимии и биотехнологии», 19.03.01 «Биотехнология»
Научный редактор: проф., д-р физ.-мат. наук, А.А. Повзнер
Подготовлено кафедрой физики
Екатеринбург
2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВОПРОСЫ
ДЛЯ
ПОДГОТОВКИ
К
КОНТРОЛЬНЫМ
МЕРОПРИЯТИЯМ ................................................................................................... 3
Вопросы для подготовки к теоритическому коллоквиуму по теме
«Электрическое поле в веществе» ................................................................... 3
Вопросы для подготовки к зачету по темам «Молекулярная
физика и термодинамика» и «Электричество»............................................. 4
Вопросы для подготовки к теоритическому коллоквиуму по теме
«Электропроводность полупроводников» ..................................................... 6
Вопросы
для
подготовки
к
зачету
по
лаборатории
«Молекулярная физика» ................................................................................... 7
2
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К КОНТРОЛЬНЫМ МЕРОПРИЯТИЯМ
Вопросы для подготовки к теоритическому коллоквиуму по теме
«Электрическое поле в веществе»
1.
Что такое полярные и неполярные молекулы? Их поляризуемость.
2.
Что такое электрический диполь?
3.
Потенциальная энергия и работа сил по вращению диполя.
4.
Поведение диполя в электрическом поле.
5.
Что такое диэлектрики?
6.
В сем заключается поляризация диэлектриков?
7.
Что такое связанные заряды? Где они образуются?
8.
Что такое диэлектрическая проницаемость среды?
9.
Поляризованность диэлектрика.
10.
Диэлектрическая восприимчивость вещества.
11.
Поле внутри диэлектрика. Связь диэлектрической проницаемости
среды ɛ и диэлектрической восприимчивость вещества æ.
12.
Что называется индукцией электростатического поля?
13.
Поток индукции электростатического поля.
14.
Теорема
Гаусса
для
индукции
электростатического
поля
диэлектрика.
15.
Какие вещества являются сегнетоэлектриками? Их характеристики.
16.
Как происходит поляризация сегнетоэлектриков?
17.
Что называется диэлектрическим гистерезисом?
18.
Что такое остаточная поляризованность, коэрцитивная сила и петля
гистерезиса?
19.
Что такое пьезоэлектрики? Прямой и обратный пьезоэффект.
20.
Как ведут себя проводники в электрическом поле?
21.
Что такое индуцированные заряды?
22.
Что называется явлением электростатической индукции?
3
Вопросы для подготовки к зачету по темам «Молекулярная физика и
термодинамика» и «Электричество»
1. Что называется теплоемкостью тела?
2. Удельная и молярная теплоемкость тела?
3. Молярная теплоемкость при изохорическом процессе?
4. Молярная теплоемкость при изобарическом процессе?
5. Связь 𝑐𝑃 и 𝑐𝑉 .
6. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.
7. Политропический процесс. Уравнение политропического процесса.
8. Связь показателя политропы с молярными теплоемкостями 𝑐𝑃 и 𝑐𝑉 .
9. Средняя длина свободного пробега молекул.
10. Диффузия в газе. Уравнение Фика. Коэффициент диффузии
11. Вязкость в газе. Уравнение Ньютона. Коэффициент вязкости
12. Теплопроводность
в
газе.
Уравнение
Фурье.
Коэффициент
теплопроводности.
13. Свойства межмолекулярных сил взаимодействия.
14. Уравнение состояния реального газа Ван-дер-Ваальса.
15. Теоретические изотермы Ван-дер-Ваальса.
16. Экспериментальные изотермы реального газа.
17. Критическое состояние вещества. Его особенности.
18. Метастабильные
состояния
(пересыщенный
пар,
перегретая
жидкость).
19. Внутренняя энергия реального газа.
20. Эффект Джоуля–Томсона.
21. В
чем
заключается
классическая
теория
электропроводности
металлов?
22. Что такое электропроводность? От чего она зависит?
23. Энергетические
зоны.
Как
распределяются
энергетическим зонам?
4
электроны
по
24. Что является носителями заряда в проводниках. Какова концентрация
носителей заряда в металлах?
25. Как
ведет
себя
сопротивление
проводников
с
увеличением
температуры?
26. Каков
физический
смысл
температурного
коэффициента
сопротивления?
27. В чем заключается явление сверхпроводимости?
28. Что является носителями заряда в проводниках. Какова концентрация
носителей заряда в металлах?
29. Как
ведет
себя
сопротивление
проводников
с
увеличением
температуры?
30. Каков
физический
смысл
температурного
коэффициента
сопротивления?
31. В чем заключается явление сверхпроводимости?
32. Что является носителями заряда в полупроводниках?
33. Что такое собственные полупроводники?
34. Как зависит проводимость полупроводников от температуры?
35. Что такое примесные полупроводники?
36. При каких температурах наибольший вклад в проводимость дает
собственная проводимость, а при каких – примесная?
37. Что такое энергия активации примесных носителей заряда?
38. Сравните величины энергий активации примесных и собственных
носителей заряда в полупроводниках.
39. Что такое р- n переход? Его вольт-амперная характеристика.
40. Как надо подключить р- n контакт к источнику питания, чтобы
получит прямой ток?
41. Сравните величины прямого и обратного токов? При каких
температурах преобладает собственная проводимость, а при каких
примесная?
5
–
42. Отличается ли концентрация носителей тока в p-n переходе от
концентрации в контактирующих p- и n- полупроводниках?
43. Как
изменяется
ширина
перехода
при
включении
внешнего
электрического поля в пропускном (прямом) направлении?
44. Что такое фотопроводимость? В чем заключается внутренний
фотоэффект?
Вопросы для подготовки к теоритическому коллоквиуму по теме
«Электропроводность полупроводников»
1. Какие полупроводники называются собственными?
2. Какие носители электрического заряда создают электрический ток в
собственном полупроводнике?
3. Что называется вольт-амперной характеристикой терморезистора и
как объяснить ее нелинейность?
4. Как
определить
ширину
запрещенной
зоны
полупроводника,
используя зависимость сопротивления проводника от температуры?
5. Что понимают под основными и неосновными носителями тока в
полупроводниках?
6. Какие
полупроводники
называются
электронными,
какие
–
дырочными?
7. Каков принцип действия полупроводникового диода?
8. Как изменяется с температурой концентрация носителей тока в
полупроводниках?
9. Как
зависит
обратный
ток
от
напряжения
при
постоянной
температуре?
10. Как ведет себя сопротивление полупроводника с увеличением
температуры?
11. Какие полупроводники называются примесными?
12. Полупроводники n- и p-типа?
13. Что такое p-n-переход? Его принцип действия.
6
14. В чем заключается эффект Холла и каков механизм возникновения
холловской разности потенциалов?
15. От чего зависит постоянная Холла в сбственных полупроводниках? В
примесных полупроводниках?
16. В чем заключается графический метод определения постоянной
Холла?
Вопросы для подготовки к зачету по лаборатории «Молекулярная
физика»
1. Что такое вязкость?
2. Чем отличается механизм вязкости жидкостей и газов?
3. Физический смысл коэффициента вязкости, в каких единицах он
измеряется?
4. Как изменяется коэффициент вязкости с температурой?
5. В чем заключается определение коэффициента вязкости жидкости
методом Стокса?
6. Вывод формулы коэффициента вязкости жидкости методом Стокса?
7. Скорость падения шарика в жидкости. Как определить7
8. Какие силы действуют на шарик при движении в жидкости?
9. Как определяется плотность жидкости и плотность материала
шарика?
10. В чем заключается явление теплопроводности?
11. Каким законом описывается явление теплопроводности?
12. Что характеризует вектор градиента температуры? Как определяются
его величина и направление?
13. Что такое коэффициент теплопроводности, в каких единицах он
измеряется?
14. Какими величинами определяется коэффициент теплопроводности
газа в молекулярно-кинетической теории?
7
15. Суть метода определения коэффициента теплопроводности газа
методом нагретой нити.
16. Расчет коэффициента теплопроводности газа методом нагретой нити.
17. Как рассчитать тепловой поток, обусловленный теплопроводностью
газа?
18. Что такое эффективный диаметр молекул газа? Как он определяется?
19. Что такое средняя дина свободного пробега молекул газа? Как она
определяется?
20. Какой процесс называется адиабатическим?
21. Что такое показатель адиабаты? Как его определить?
22. Какова связь между параметрами газа при адиабатическом процессе?
23. От чего зависит внутренняя энергия идеального газа?
24. В чем заключается метод Клемана–Дезорма для определения
показателя адиабаты? Какие процессы происходят в газе во время опыта в этом
методе?
25. Что называется удельной и молярной теплоемкостью вещества?
Какова связь между ними?
8
Учебное электронное текстовое издание
Зайцева Наталия Анатольевна
Ватолина Наталья Дмитриевна
Звездина Наталья Александровна
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ГЛАВЫ ФИЗИКИ ДЛЯ ОСНОВНОЙ
ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРОВ
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧСЕСКОГО ИНСТИТУТА
Редактор
Подготовка к публикации
Н.Д. Ватолиной
Рекомендовано Методическим советом
Разрешено к публикации
Электронный формат – pdf
Объем усл. печ. лист.
УрФУ
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Информационный портал УрФУ
http://www/ustu.ru
9