МИРЭА, физика, 2006

Билет № 1

Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость. Первая космическая скорость (вывод).
Принцип действия тепловых двигателей. КПД теплового двигателя и его максимальное значение. Цикл Карно.
Средняя скорость движения Земли вокруг Солнца V=30 км/с. Какой путь при этом движении проходит Земля за сутки?
Пуля массы m=10 г подлетает к доске толщиной d=4 см со скоростью V₀=600 м/с и, пробив доску, вылетает из нее со скоростью V=400 м/с. Найти среднюю силу F сопротивления доски.
Один конец цилиндрической трубки длины L=25 см и радиуса r=1 см закрыт пробкой, а в другой вставлен поршень, который медленной вдвигают в трубку. Когда поршень вдвинется на расстояние L=8 см, пробка вылетает. Считая температуру неизменной, найти силу трения F пробки о стенки трубки в момент вылета пробки. Атмосферное давление р₀=0,1 Мпа.
Рамка из n=1000 витков, имеющих площадь S=5 см², замкнута на гальванометр с сопротивлением R=10 кОм и помещена в однородное магнитное поле с индукцией В=10 мТл, причем линии индукции поля перпендикулярны к ее плоскости. Какой заряд q протечет по цепи гальванометра, если направление индукции магнитного поля плавно изменить на обратное?
Маленький шарик массой m и зарядом –q находится на оси металлического тонкого кольца радиуса R на бесконечном расстоянии от его центра. Кольцо несет на себе заряд +Q. С какой скоростью шарик пролетит через центр кольца, будучи предоставленным самому себе? Кольцо неподвижно.

Билет № 2

Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа в термодинамике. Закон сохранения энергии в тепловых процессах (первый закон термодинамики).
Законы отражения и преломления света. Показатель преломления. Полное внутреннее отражение, предельный угол полного отражения. Построение изображения в плоском зеркале.
За какое время плывущий по реке плот пройдет расстояние S=150 м, если скорость ее течения V=0,5 м/с?
Тело массы m=1 кг движется по горизонтальной плоскости под действием силы F=4 Н, направленной под углом =30° к горизонту (см. рис.). Найти ускорение тела. Коэффициент трения между телом и плоскостью равен =0,1.
Посередине откачанной и запаянной с обоих концов горизонтально расположенной трубки длины L=1 м находится столбик ртути длиной h=20 см. Если трубку поставить вертикально, столбик ртути сместится на расстояние L=10 см. До какого давления р была откачана трубка? Плотность ртути =13,6 103 кг/м³.
Между полюсами магнита подвешен горизонтально на двух невесомых нитях прямой проводник длины L=0,2 м и массы m=10 г. Индукция однородного магнитного поля В=49 мТл и перпендикулярна к проводнику. На какой угол от вертикали отклонятся нити, поддерживающие проводник, если по нему пропустить ток I=2 А?
Батарея из n=55 аккумуляторов, соединенных последовательно, заряжается от генератора, дающего напряжение U=140 В. Какое добавочное сопротивление нужно включить в цепь, если для каждого аккумулятора внутреннее сопротивление равно r=0,02 Ом, ЭДС Е=2,1 В и заряжать их нужно током I=10 А?

Билет № 3

Равномерное движение по окружности. Линейная и угловая скорости и связь между ними. Ускорение при равномерном движении тела по окружности (центростремительное ускорение).
Собирающая и рассеивающая линзы. Ход лучей в линзах. Формула тонкой линзы. Построение изображения в собирающей и рассеивающей линзах (по одному характерному случаю для каждой линзы на собственный выбор).
Импульс тела p=8 кг м/с, а кинетическая энергия Ек=16 Дж. Найти скорость и массу тела.
Какую работу совершил мальчик, стоящий на гладком льду, сообщив санкам скорость V=4 м/с относительно льда, если масса санок m=4 кг, а масса мальчика М=20 кг?
Два сосуда с объемами V₁=40 л и V₂=20 л содержат газ при одинаковых температурах, но разных давлениях. После соединения сосудов в них установилось давление р=1 Мпа. каково было начальное давление р₁ в большем сосуде, если начальное давление в меньшем сосуде р₂=0,6 Мпа? Температуру считать постоянной.
Конденсатор, заряженный до разности потенциалов U₁=20 В, соединили параллельно с заряженным до разности потенциалов U₂=4 В конденсатором емкости С₂=33 мкФ (соединили разноименно заряженные обкладки конденсаторов). Найти емкость С₁ первого конденсатора, если разность потенциалов между обкладками конденсаторов после их соединения U=2 В.
Трансформатор, повышающий напряжение с U₁=100 В до U₂=3300 В, имеет замкнутый сердечник в виде кольца. Через кольцо пропущен провод, концы которого подсоединены к вольтметру. Вольтметр показывает напряжение U₀=0,5 В. Сколько витков имеют обмотки трансформатора? Ответ обосновать.

Теоретические вопросы составлены на основе общероссийской программы вступительных экзаменов по физике в вузы.

Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Скорость и ускорение.
Закон сложения скоростей материальной точки в различных системах отсчета. Зависимость скорости и координат материальной точки от времени для случая равноускоренного движения.
Равномерное движение по окружности. Линейная и угловая скорости и связь между ними. Ускорение при равномерном движении тела по окружности (центростремительное ускорение).
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Масса. Сила. Равнодействующая сил. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.
Плечо силы. Момент силы. Условие равновесия тел.
Силы упругости. Закон Гука. Сила трения. Трение покоя Трение скольжения. Коэффициент трения скольжения.
Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость. Первая космическая скорость (вывод).
Импульс тела. Импульс силы. Связь между изменением импульса тела и импульсом силы.
Замкнутая система тел. Закон сохранения импульса. Понятие о реактивном движении.
Механическая работа. Мощность, мощность силы. Кинетическая энергия. Связь работы и изменения кинетической энергии тела.
Потенциальные силы. Потенциальная энергия. Связь между работой потенциальных сил и потенциальной энергией. Потенциальная энергия силы тяжести и упругих сил. Закон сохранения механической энергии.
Давление. Закон Паскаля для жидкостей и газов. Сообщающиеся сосуды. Принцип устройства гидравлического пресса. Закон Архимеда для жидкостей и газов. Условие плавания тел на поверхности жидкости.
Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное обоснование. Молярная масса. Число Авогадро. Количество вещества. Идеальный газ.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Температура и ее физический смысл. Абсолютная температурная шкала.
Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева). Изотермический, изохорный и изобарный процессы.
Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа в термодинамике. Закон сохранения энергии в тепловых процессах (первый закон термодинамики).
Теплоемкость вещества. Фазовые превращения вещества. Удельная теплота парообразования и удельная теплота плавления. Уравнение теплового баланса.
Принцип действия тепловых двигателей. КПД теплового двигателя и его максимальное значение. Цикл Карно.
Испарение и конденсация. Кипение жидкости. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха.
Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Электростатическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции полей.
Работа электростатического поля при перемещении заряда. Потенциал и разность потенциалов. Потенциал поля точечного заряда. Связь между напряженностью однородного электростатического поля и разностью потенциалов.
Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Энергия, запасенная в конденсаторе, энергия электрического поля.
Емкость батареи последовательно и параллельно соединенных конденсаторов (вывод).
Электрический ток. Сила тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление металлических проводников. Последовательное и параллельное соединение проводников (вывод).
Электродвижущая сила (ЭДС). Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность тока — закон Джоуля-Ленца (вывод).
Индукция магнитного поля. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Закон Ампера.
Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Характер движения заряженной частицы в однородном магнитном поле (скорость частицы ориентирована перпендикулярно вектору индукции).
Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Характер движения заряженной частицы в однородном магнитном поле (скорость частицы составляет острый угол с вектором индукции магнитного поля).
Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции. Индуктивность. Энергия, запасенная в контуре с током.
Свободные электромагнитные колебания в LC-контуре. Превращение энергии в колебательном контуре. Собственная частота колебаний в контуре.
Переменный электрический ток. Получение переменного тока. Действующее значение напряжения и тока. Трансформатор, принцип его действия.
Законы отражения и преломления света. Показатель преломления. Полное внутреннее отражение, предельный угол полного отражения. Построение изображения в плоском зеркале.
Собирающая и рассеивающая линзы. Ход лучей в линзах. Формула тонкой линзы. Построение изображения в собирающей и рассеивающей линзах (по одному характерному случаю для каждой линзы на собственный выбор).
Кванты света. Явление фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома. Постулаты Бора.
Ядерная модель атома. Состав ядра атома. Изотопы. Радиоактивность. Альфа- бета- и гамма-излучение.