Основы молекулярной физики (мф)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
С. В. Власова
диагностические материалы для промежуточного
и итогового контроля знаний и Умений
по курсу общей физики
Часть 1. Основы механики, молекулярной физики
и термодинамики
Методические указания и диагностические
материалы по курсу общей физики
для студентов технических
специальностей и направлений подготовки
Мурманск
Оглавление
1.Оглавление………………………………………………………………………3
2. Введение …………………………………………………………………………..4
3. Содержание обучения …………………………………………………………....5
4. Описание теста …………………………………………………………………..9
5. Примеры тестовых заданий по различным темам …………………………….16
6. Образцы предлагаемых тестов …………………………………………………19
7. Литература……………………………………………………………………….21
Введение
В настоящее время в Российской Федерации обучение студентов всех высших учебных заведений опирается на Федеральные государственные стандарты высшего образования, сокращённо ФГОСВО, (стандарты 3+ поколения). На сайте, расположенном по адресу, http://fepo.i-exam.ru, представлен инновационный проект «Федеральный Интернет-экзамен в сфере профессионального образования (ФЭПО)». Этот экзамен ориентирован на проведение внешней независимой оценки результатов обучения студентов в рамках требований ФГОС. Проект позволяет оценить учебные достижения студентов на различных этапах обучения в соответствии с требованиями, заложенными в федеральных государственных образовательных стандартах [3]. Студенту, для того чтобы в будущем успешно пройти внешнюю независимую проверку, необходимо, начиная с первого семестра, осваивать тестовые формы контроля знаний, умений и методов деятельности.
С лета 2014 г. проходит апробацию система оценки качества подготовки бакалавров, так называемый ФИЭБ – федеральный интернет-экзамен для бакалавров. Сегодня выпускник бакалавриата может пройти независимую оценку уровня подготовки добровольно. Немного истории. Задача проведения бакалаврского экзамена прописана в распоряжении Правительства РФ «Об утверждении плана мероприятий («дорожной карты») «Изменения в отраслях социальной сферы, направленные на повышение эффективности образования и науки» от 30 декабря 2012 года, № 2620-р. В разделе 5.11 ставится задача создания системы оценки качества подготовки бакалавров. В течение трёх лет (2013-2016) будет разработана и апробирована модель ФИЭБ. С 2017 года разработчики планируют запустить ФИЭБ в штатном режиме [4].
Основные принципы ФИЭФ – это добровольность и независимость в оценке качества образования. Это означает добровольность участия студентов в экзамене, добровольность признания сертификатов вузами, добровольность признания сертификатов работодателями, конфиденциальность индивидуальных результатов студента, независимость оценки как от органов управления и контроля в сфере образования, так и от вузов. С точки зрения разработчиков, ФИЭБ откроет возможность для выпускников бакалавриата из регионов поступать в хорошую магистратуру, как в своё время ЕГЭ открыл возможность абитуриентам из провинции поступать в столичные вузы. По мнению В. Наводнова, директора Научно-исследовательского института мониторинга качества образования, многие вузы сейчас рассматривают вопрос о том, чтобы учитывать при магистерском экзамене либо полностью, либо частично сертификаты ФИЭБ [4] .
Таким образом, на сегодняшний день проведение ФИЭБ – это реальность учебного процесса в вузе, с которой надо считаться. Эта реальность ставит перед преподавателями задачу – приучать студентов к тестовой форме контроля знаний. Это означает, что необходимо разрабатывать различные тестовые измерительные материалы, которые можно использовать как для промежуточной, так и для итоговой оценки знаний и умений учащихся по изучаемым курсам. Очевидно, что эти тестовые материалы должны разрабатываться под конкретные рабочие программы и для решения конкретных задач обучения.
Цель данного издания – помочь студентам подготовиться к промежуточному контролю (проводимому в форме тестирования), знаний, умений и способов деятельности по разделам «Механика, молекулярная физика и термодинамика» общего курса физики. Тестовые материалы могут также быть использованы в системе внутривузовской оценки качества обучения.
Содержание обучения
Раздел курса общей физики «Основы механики, молекулярной физики и термодинамики» изучается студентами направлений подготовки бакалавров «Теплотехника и теплоэнергетика», «Электроэнергетика и электроэнергетика», «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» в первом учебном семестре. Студенты всех названных направлений формируют единый лекционный поток, им выделяется, согласно учебному плану, одинаковое число часов на лекции (18 ч.), практические (16 ч.) и лабораторные (32 ч.) занятия.
Как известно, современные ФГОСВО (стандарты 3+ поколения) не конкретизируют содержание обучения по отдельным учебным предметам. В связи с этим, при отборе изучаемого материала автор опирался на содержание обучения по курсу общей физики, разработанное УМО по физике для технических вузов [5].
В связи с тем, что студенты всех вышеназванных направлений образуют единый лекционный поток, и количество аудиторных часов, отводимых на изучение курса общей физики в первом семестре, у них одно и то же, рабочая программа всех трёх направлений по изучаемым разделам – одна и та же. Содержание изучаемых в первом семестре разделов рабочей программы представлено ниже.
Основы механики
1. Элементы кинематики. Материальная точка (МТ). Тело и система отсчета (СО). Траектория МТ. Перемещение. Длина пути. Скорость. Средняя скорость за интервал времени. Мгновенная скорость. Дифференциальная и интегральная связь скорости и длины пути. Графическое определение длины пути. Ускорение. Нормальное (вывод формулы), тангенциальное и полное ускорение. Дифференциальная связь ускорения и скорости. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь линейных и угловых кинематических параметров.
2. Законы Ньютона. 1-ый закон. Инерция. Инерциальные и неинерциальные СО. Импульс МТ. 2-ой закон. 3-й закон. Основная задача механики (два типа задач и примеры). Понятие состояния в классической механике, уравнения движения. Импульс механической системы. Механическая система. Замкнутая система. Вывод закона сохранения импульса замкнутой системы тел.
3. Работа и энергия. Элементарная работа силы по перемещению тела. Работа силы на участке траектории. Мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Кинетическая, потенциальная, полная механическая энергия системы тел. Связь между потенциальной энергией и силой. Силы тяготения. Потенциальная энергия, напряженность поля тяготения. Зависимость напряжённости поля тяготения от высоты. Потенциальная энергия упруго сжатой пружины. Закон сохранения механической энергии и теорема об изменении полной механической энергии системы. Абсолютно упругий и неупругий удар.
4. Силы инерции. Силы инерции, действующие на тело, находящееся в неинерциальной СО (НИСО), которая движется прямолинейно с ускорением. Силы инерции, действующие на тело, покоящееся во вращающейся СО. Силы инерции, действующие на тело, движущееся во вращающейся СО. Силы Кориолиса. Второй закон Ньютона в НИСО. Величина и направление сил инерции, действующих на точку поверхности Земли. Зависимость силы тяжести и ускорения свободного падения от широты местности.
5. Динамика твердого тела.Момент инерции материальной точки, системы материальных точек с дискретным и непрерывным распределением массы относительно оси вращения. Момент инерции сплошного, полого цилиндров, прямого тонкого длинного стержня. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Кинетическая энергия плоского движения. Момент силы относительно полюса, оси. Работа при вращательном движении. Основное уравнение динамики вращательного движения АТТ.
Момент импульса и закон его сохранения. Момент импульса материальной точки относительно полюса, неподвижной оси. Момент импульса твердого тела относительно оси. Закон сохранения момента импульса. Аналогия между величинами и законами, описывающими вращательное и поступательное движение. Мгновенные оси. Свободные оси. Гироскоп.
6. Кинематика и динамика жидкостей и газов. Уравнение непрерывности. Уравнение Бернулли. Движение тела в среде с сопротивлением. Число Рейнольдса.
7. Основы релятивистской механики. Экспериментальные основания специальной теории относительности (СТО): «светоносный эфир» и попытки его обнаружения (опыт Майкельсона-Морли). Постулаты СТО: принцип относительности и постоянство скорости света. Преобразования координат и времени Галилея и Лоренца (вывод формул). Правило сложения скоростей в релятивистской механике (вывод формул). Следствия из преобразований Лоренца: длительность событий и длина тел в различных ИСО. Инвариантностьинтервала между событиями. Релятивистский импульс (РИ). Уравнение движения релятивистской частицы. Закон сохранения РИ. Релятивистское выражение для энергии. Взаимосвязь массы и энергии. Полная, кинетическая и энергия покоя. Связь энергии и РИ. Значение СТО и представление об общей теории относительности.
И ТЕРМОДИНАМИКИ (ТМ)
1. Основы молекулярной физики.Динамический и статистический метод. Основные физические величины, используемые в МФ: относительная молекулярная масса, единичная атомная масса, количество вещества, число Авогадро, молярная масса, концентрация вещества, модель идеального газа. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеальных газов (вывод). Молекулярно-кинетическое толкование температуры. Среднеквадратичная скорость. Опытное обоснование МКТ: опыты Броуна, Штерна, Перрена.
2. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям. Функция распределения Максвелла по скоростям. Наиболее вероятная скорость. Функция распределения Максвелла по энергиям. Вычисление средних величин с использованием функции распределения.
3. Барометрическая формула и распределение Больцмана.Вывод барометрической формулы. Определение высоты. Распределение Больцмана (в поле тяготения и других силовых полях).
4. Введение в термодинамику. Преимущества и недостатки термодинамического подхода. Термодинамическая система, процесс, параметры. Число степеней свободы. Закон Больцмана о равнораспределении энергии по степеням свободы молекулы. Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении объема.
5. Явления переноса в термодинамических неравновесных средах. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул (вывод формулы). Вакуумные условия. Теплопроводность. Уравнение Фурье. Коэффициент теплопроводности. Диффузия. Закон Фика. Коэффициент диффузии. Внутреннее трение (вязкость). Закон Ньютона для вязкого трения. Динамическая вязкость.
6. Теплоемкость.Теплоемкость удельная и молярная. Вывод уравнения Майера. Коэффициент Пуассона. Экспериментальная зависимость теплоемкости газа от температуры.
7. Применение первого начала термодинамики к расчету изопроцессов.Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатический процессы.
8. Второе начало термодинамики. Круговые процессы.Прямой и обратный цикл. Термический коэффициент полезного действия. Обратимые и необратимые процессы. Эмпирические формулировки 2-го начала термодинамики: Клаузиуса и Кельвина-Планка. Цикл Карно. К.п.д. цикла Карно.
9. Принцип возрастания энтропии.Термодинамическое определение энтропии. Изменение энтропии при изопроцессах. Принцип возрастания энтропии. Тепловая смерть Вселенной.
10. Статистическое толкование энтропии. Микро- и макросостояние системы. Термодинамическая вероятность. Формула Больцмана. Изменение энтропии открытых систем. Третье начало термодинамики.
10. Реальные газы. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Уравнения Ван-дер-Ваальса. Анализ изотерм Ван-дер-Ваальса. Сжижение газов.
11. Фазовые переходы.Фазовые переходы 1 и 2-го рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Диаграмма состояний. Тройная точка.
12. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение, смачивание. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Капиллярные явления.
13. Твердые тела. Представление о кристаллических решетках и дефектах. Теплоемкость твердых тел.
Описание теста
1. Цель тестирования – диагностировать знания и умения учащихся на рассматриваемом этапе обучения. Предлагаемый тест – критериально-ориентирванный. Тест, в нашем понимании, должен показать степень овладения студентом знаний, и умений и способов деятельности, необходимых ему для дальнейшего изучения курса физики в вузе.
2. Детализация целей обучения. Анализ рабочей программы позволяет выделить минимум содержания, владение которым является, с нашей точки зрения, необходимым условием для дальнейшего изучения курса физики в техническом вузе. В таблицах, расположенных ниже, приведена детализация минимума содержания обучения с необходимыми пояснениями. Детализация проведена по отдельным темам: кинематика поступательного и вращательного движения; динамика поступательного и вращательного движения; основы молекулярной физики и термодинамики; основы специальной теории относительности (СТО).
Таблица 1.
Работа и энергия
| № | Содержание тестового задания в виде формул или текста | Пояснения |
 | Проверяется знание формулы энергии плоского движения и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется знание определения момента инерции системы материальных точек и умение выполнить по нему расчёт | |
 | Проверяется знание формулы момента импульса твёрдого тела относительно оси и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется знание определения момента силы относительно оси вращения и умение выполнить по нему расчёт | |
| M = ε·J | Проверяется знание основного закона динамики вращательного движения и умение выполнить по нему расчёт | |
| A = - ΔEp | Проверяется знание формулы связи работы консервативной силы и убыли потенциальной энергии в поле этой силы и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется знание определения работы силы при поступательном движении и умение выполнить по нему расчёт | |
| F = Δp/Δt | Проверяется знание второго закона Ньютона (связь силы и изменения импульса в единицу времени) и умение выполнить по нему расчёт | |
 | Проверяется умение использовать закон сохранения импульса при решении простейшей задачи (где известны все данные, кроме одного) на упругий удар | |
| ΔEk = Aвнеш | Проверяется знание формулы связи работы внешней силы и изменения кинетической энергии тела и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется знание формулы теоремы Штейнера и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется знание формулы потенциальной энергии упруго сжатой пружины и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется знание формулы момента импульса материальной точки относительно оси вращения и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется знание формулы момента инерции сплошного цилиндра и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется знание формулы работы момента силы при вращательном движении и умение выполнить по ней расчёт | |
 | Проверяется умение использовать закон сохранения момента импульса при решении простейшей задачи (где известны все данные, кроме одного) | |
| g = f(h) - качественно | Проверяется знание того факта, что с высотой напряжённость гравитационного поля убывает | |
 | Проверяется знание основного закона динамики вращательного движения (связь момента силы и изменения момента импульса в единицу времени) и умение выполнить по нему расчёт | |
 | Проверяется умение использовать закон сохранения момента импульса при решении простейшей задачи | |
| 20* | *  | *Проверяется знание формулы силы инерции, действующей на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчёта, и умение выполнить по ней расчёт |
Таблица 3.
Основы молекулярной физики
| № | Содержание тестового задания (в виде формул или текста) | Пояснения |
  | Проверяется умение пользоваться формулой распределения Больцмана для расчёта концентраций частиц или разности энергий в потенциальном силовом поле | |
 | Проверяется знание формулы функции распределения Максвелла по скоростям и умение провести по ним расчёт | |
| 3* |  | *Проверяется знание формулы Ньютона для вязкого трения и умение провести по ней расчёт |
| 4* | *  | *Проверяется знание формулы Фурье для теплопроводности и умение провести по ней расчёт |
 | Проверяется знание формулы Фика для диффузии и умение провести по ней расчёт | |
| <z> = <v>/<l> | Проверяется знание формулы связи среднего числа столкновений, средней длины свободного пробега и средней скорости молекул и умение провести по ней расчёт | |
 и p = nkT | Проверяется знание факта, что средняя длина свободного пробега обратно пропорциональна концентрации, а также формулы p = nkT и умение выполнить расчёт, комбинируя эти формулы | |
 | Проверяется знание формулы среднеквадратичной скорости и умение провести по ней расчёт | |
 | Проверяется знание формулы основного уравнение МКТ и умение провести по ней расчёт | |
| 10* | *  | *Проверяется знание барометрической формулы и умение провести по ней расчёт |
 | Проверяется знание формулы средней скорости и умение провести по ней расчёт | |
 | Проверяется знание формулы наиболее вероятной скорости и умение провести по ней расчёт | |
| 13* | *  | * Проверяется знание формулы функции распределения Максвелла по энергиям и умение провести по ней расчёт |
 | Проверяется знание формулы Клапейрона-Менделеева и умение провести по ней расчёт | |
| n =N/V | Проверяется знания определения концентрации и умение провести по нему расчёт | |
 | Проверяется знание закона распределения энергии по степеням свободы (для молекул с поступательными, вращательными и колебательными степенями свободы) и умение провести по нему расчёт | |
| Реальные газы (уравнение Ван-дер-Ваальса и понятие критической температуры) | Проверяется, имеет ли студент представление о критической температуре и об уравнении Ван-дер-Ваальса для реальных газов | |
| Агрегатное состояние вещества | Проверяется, имеет ли студент представление о том, что агрегатное состояние вещества определяется соотношением между Ep и kT | |
| ν = m/M ν = N/NА | Проверяется, умеет ли студент рассчитывать число молей по массе и молярной массе, а также по числу частиц (зная число Авогадро) | |
| p = nkT | Проверяется, умеет ли студент вести расчёты по формуле, связывающей давление, концентрацию и температуру частиц идеального газа. |
Таблица 4.
Основы термодинамики
| № | Содержание тестового задания (в виде формул или текста) | Пояснения |
 | Проверяется, знает ли студент формулировку 1-го начала термодинамики и умеет ли провести расчёт по формуле | |
 | Проверяется, умеет ли студент рассчитывать работу идеального газа при изменении его объёма (при постоянном давлении) | |
 | Проверяется умение рассчитать удельную теплоёмкость по определению | |
 | Проверяется умение рассчитать молярную теплоёмкость по определению | |
 | Проверяется умение рассчитать молярную теплоёмкость по известной удельной теплоёмкости и молярной массе | |
 | Проверяется умение вести расчёты по соотношению Майера | |
 | Проверяется знание формулы молярной теплоёмкости при постоянном давлении и умение вести по ней расчёты | |
 | Проверяется знание формулы молярной теплоёмкости при постоянном объёме и умение вести по ней расчёты | |
 | Проверяется знание формулы коэффициента Пуассона через число степеней свободы и умение провести по ней расчёт | |
| 10* | *  | *Проверяется знание уравнения Пуассона и умения на его основе рассчитать изменение отношения объемов двух состояний газа по известному изменению давлений (или наоборот) и известному коэффициенту Пуассона |
 | Знать, что теплота, поступающая в систему равна 0 для адиабатного процесса | |
| 12* | *  | *Знать формулу изменения внутренней энергии идеального газа и уметь провести по ней расчёт одной неизвестной величины по всем известным |
 | Знать, что изменение внутренней энергии идеального газа пропорционально изменению температуры | |
| 14* | *  | *Знать формулу работы при изотермическом процессе и уметь рассчитать по ней одну неизвестную величину по остальным известным |
 | Знать определение к.п.д. тепловой машины и уметь провести по нему расчёт | |
 | Знать формулу к.п.д. циклического процесса и уметь провести по ней расчёт | |
 | Знать формулу к.п.д. цикла Карно и уметь провести по ней расчёт | |
| Цикл Карно | Знать, какие изопроцессы происходят в цикле Карно, и уметь показать их на графике в координатах Р(V) | |
  | Знать термодинамическое определение изменения энтропии и уметь провести по нему расчёт | |
| 20* | *  | *Знать формулу изменения энтропии для изохорного процесса и уметь провести по ней расчёт изменения энтропии по всем известным величинам |
| 21* | *  | *Знать формулу статистического определения энтропии и уметь провести по ней расчёт |
 | Знать формулировку второго начала термодинамики в виде неравенства Клаузиуса |
Таблица 5.
Примеры тестовых заданий по различным темам
В данном разделе приведены примеры тестовых заданий по различным темам курса физики, выносимым на итоговый контроль. Название тем и содержание вопросов соответствует таблицам, приведенным в разделе 3.
Основы кинематики поступательного
и вращательного движения
1. Материальная точка передвигается по окружности радиуса 2 м. В момент времени 1 секунду она имеет скорость 3 м/с. Определите величину нормального ускорения материальной точки в этот момент времени.
2. Материальная точка передвигается по криволинейной траектории, согласно закону j = 3t3, где t – время, выраженное в секундах; j - угол поворота, выраженный в радианах. Определите угловую скорость материальной точки в момент времени 2 секунды.
3. Материальная точка передвигается по окружности радиуса 2 метра, имея при этом угловое ускорение 3 с-2. Определить тангенциальное ускорение материальной точки в момент времени 2 секунды.
4. Скорость v материальной точки, передвигающейся вдоль оси x,изменяется по закону v = 7t, где t – время, выраженное в секундах; v – скорость, выраженная в м/с. Определить величину пути, пройденного точкой за время, равное 2 секундам.
5.Скорость тела изменяется со временем по закону 
, где t – время, 
- единичный вектор оси X; 
- единичный вектор оси Y, A и B – постоянные. Чему равен модуль ускорения тела в момент времени 2 секунды, если 
м/с3.
Основы динамики поступательного
и вращательного движения. Работа и энергия
1. Две материальные точки массами 5 кг и 2 кг отстоят от оси на расстоянии 1 и 2 м, соответственно. Определите момент инерции системы двух точек относительно этой оси.
2. Тело, обладающее моментом инерции 3 кг×м2 относительно некоторой оси, вращается с угловым ускорением 5 с-2 относительно той же оси. Определите момент сил, действующих на тело, относительно этой оси.
3. Под действием силы 3 Ньютона, действующей на тело под углом 60 градусов, оно переместилось на расстояние 4 метра. Определите работу, совершенную силой.
4. Под действием силы тело изменило свой импульс на 3 кг/м×с. Сила действовала в течении 0,05 секунды. Определите величину силы.
5. Фигурист прижал руки к груди, и его угловая скорость увеличилась в 3 раза. Во сколько раз изменился момент инерции фигуриста:
Основы молекулярной физики
1.Идеальный газ сжали при постоянной температуре, так что давление его увеличилось в 3 раза. Оцените, как изменилась при этом сжатии средняя дина свободного пробега молекул:
2. Если минимальная потенциальная энергия взаимодействия молекул значительно меньше средней кинетической энергии их теплового движения, то вещество находится в каком-либо агрегатном состоянии:
А: жидком; В: газообразном; С: твердом;
D: частично в жидком, частично в газообразном.
3. Идеальный газ, содержащий 1/8,3 моля вещества, находится при давлении 105 Па в объеме, равном 3×10-3 м3. Определить температуру газа. Универсальную газовую постоянную считать равной 8,3 Дж/моль×К.
4. Потенциальная энергия молекулы газа, находящейся в некоторой точке гравитационного поля Земли, равна 1,38·10-20 Дж. Определите натуральный логарифм отношения концентрации молекул этого газа в точке поля, которая принята за нулевой уровень потенциальной энергии, к концентрации молекул в данной точке поля ( 
), если температура газа равна 200 К (постоянную Больцмана примите равной 1,38·10-23).
5. В идеальном газе движется пластина. Импульс, передаваемый молекулами идеального газа за время 1 секунда через площадку 1 м2 от одного соседнего слоя газа к другому равен 0.0017 кг/с2×м. Определите, чему равен коэффициент вязкого трения, если градиент скорости между рассматриваемыми слоями газа равен100 с-1.
Основы термодинамики
1. При нагревании 9 кг газа на 2 градуса Цельсия пришлось затратить 9000 Дж теплоты. Определить удельную теплоемкость этого газа.
2. Тепловая машина работает по замкнутому циклу, при этом количество теплоты, полученной за один цикл от нагревателя, равно 100 Дж. Количество теплоты, отданное холодильнику за один цикл, равно 85 Дж. Определите к.п.д. этой машины.
3. Некоторой термодинамической системе было передано 16,6 кДж теплоты, при этом ее внутренняя энергия увеличилась на 8,3 кДж. Какую работу совершила система?
4. Идеальный двухатомный газ подвергся адиабатному расширению. Какое количество теплоты было сообщено этому газу в данном процессе?
5.Любая реальная замкнутая система эволюционирует таким образом, что степень хаоса и беспорядка в ней со временем:
А: уменьшается; В:остается неизменной;
С:возрастает; D:может как возрастать, так и уменьшаться.
основы специальной теории относительности (СТО)
1. Полная энергия релятивистской частицы равна 10 Мэв. Кинетическая энергия частицы равна 8 Мэв. Найдите энергию покоя частицы.
2. Энергия покоя частицы равна 36 Дж. Определите массу этой частицы.
3. Стержень, собственная длина которого равна 1 м, движется относительно наблюдателя со скоростью, равной 0,6 скорости света в вакууме. Какую длину стержня измерит наблюдатель?
4. Скорость релятивистской частицы составляет 0,6 скорости света в вакууме, масса частицы равна 4×10-16 кг. Определите кинетическую энергию частицы.
5. Частица массой 4×10-16 кг движется со скоростью, равной 0,6 скорости света в вакууме. Определите релятивистский импульс частицы.
Образцы предлагаемых тестов
Как отмечалось выше (в разделе 3), каждый тест содержит 7 заданий. Два (иногда три) первых задания посвящены темам «Основы кинематики поступательного и вращательного движения» и «Основы динамики поступательного и вращательного движения. Работа и энергия». Обычно четыре задания (№3, №4, №5 и №6) или реже 3 задания (или №4, №5 и №6) предлагают вопросы из тем «Основы молекулярной физики» и «Основы термодинамики». Задание №7 посвящено теме «Основы специальной теории относительности (СТО)».
Число вопросов, приводимых в тесте по той или иной теме, выбиралось из следующих соображений. Темы курса, с которыми ученик не сталкивался в школе, как показывает опыт, являются наиболее сложными для его восприятия, и он усваивает этот учебный материал значительно хуже, даже, если этот материал не имеет сложного математического сопровождения (как например, второе начало термодинамики). В силу этого обстоятельства, темам «Основы механики» отдано 2, максимум, – три вопроса. На темы «Основы молекулярной физики» и «Основы термодинамики» выделяется, как правило 4 (редко 3 вопроса), а теме «Основы специальной теории относительности (СТО)» – целый вопрос.
В силу того обстоятельства, что данное издание адресовано, в первую очередь, студентам, как пособие для подготовки к промежуточной аттестации по курсу общей физики, лишь 20% тестовых заданий открыты для ознакомления. Всего на момент подготовки данного издания имеется набор из примерно 150 независимых тестовых заданий, из которых может быть составлен практически индивидуальный вариант теста для каждого студента аттестуемой группы.
В качестве примера приведём один из предлагаемых тестов, спецификация которых полностью представлена в данном издании.
Пример тестового задания
Тест №___
1.Скорость тела изменяется со временем по закону , где t – время, - единичный вектор оси X; - единичный вектор оси Y, A и B – постоянные. Чему равен модуль ускорения тела в момент времени 2 секунды, если м/с3.
2.Под действием внешней силымомент импульса замкнутой системы изменился на 5 
за 2 секунды. Определите момент силы, вызвавшей это изменение.
3. Тело массой 2 кг покоится на расстоянии 2 метра во вращающейся с угловой скоростью 3 с-1 системе отсчета. Определите силу инерции, действующую на это тело.
4.Идеальный одноатомный газ находится при нормальном давлении (105 Па). Температура его такова, что произведение kT = 4×10-21 Дж (k – постоянная Больцмана, Т - термодинамическая температура). Определите концентрацию молекул газа.
5. Определите коэффициент Пуассона (показатель адиабаты) для одноатомного идеального газа.
6.Любая реальная замкнутая система эволюционирует таким образом, что степень хаоса и беспорядка в ней со временем:
А: уменьшается; В:остается неизменной;
С:возрастает; D:может как возрастать, так и уменьшаться.
7.В фантастическом романе космонавты покинули Землю на фотонной ракете, которая двигалась со скоростью (относительно Земли), равной 0,6 скорости света в вакууме. По часам, установленным на ракете, космонавты зафик