Справочный материал по физике
материал для подготовки к егэ (гиа) по физике (11 класс) на тему

Кинематика

Путь:-время

Путь при равноускоренном движении ;

Скорость: ; ; , где х, х0-конечная и начальная координаты, t-время

Ускорение: ; -центростремительное ускорение

Координата:

Замечание: путь, по определению, положительная величина, которая с течением времени может только возрастать; графически, путь равен площади фигуры расположенной под графиком движения.

Законы Ньютона

I закон: Существуют такие системы отсчёта называемые инерциальными (ИСО), относительно которых тело либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.

II закон: (следствие: в ИСО вектор ускорения сонаправлен с равнодействующей всех сил действующих на тело)

III закон: Два тела взаимодействуют друг с другом с силами равными по модулю, но противоположными по направлению.

Движение по окружности

При движении по окружности, тело всегда движется с центростремительным ускорением: , причём различают две скорости линейную и угловую.

-скорость через частоту и радиус; -связь между угловой  и линейной скоростью, где - линейная скорость, -угловая скорость, - радиус.

Силы в природе

Сила трения

( в случае, когда тело покоится, сила реакции опоры равна силе тяжести, т. е. )

Сила упругости (закон Гука)

Сила всемирного тяготения

Вес- сила, с которой тело давит на неподвижную опору или растягивает подвес.

(невесомость-состояние, когда вес тела равен нулю)

Импульс. Закон сохранения импульса.

;      - второй закон Ньютона в импульсной форме; Энергия, закон сохранения энергии, работа.

 -полная механическая энергия, где -кинетическая энергия (энергия движения), -потенциальная энергия (энергия взаимодействия)

-закон сохранения энергии ( полная механическая энергия системы остаётся неизменной), где -энергия системы в состоянии 1, -энергия системы в состоянии 2. ( составляющие полной механической энергии могут переходить одна в другую, но в итоге полная механическая энергия остаётся постоянной)

Замечание: 1)если угол между перемещением и силой равен нулю, то , если угол равен 900, то работа равна нулю, если угол больше или меньше 900, то работа может быть положительной или отрицательной;

2) если перемещение  тела совпадает с направлением силы, то работа - положительная, если направление перемещения не совпадает с направлением силы, то работа – отрицательная.

Статика, механические колебания, волны.

Маятники: а) пружинный – тело, подвешенное на пружине.

-циклическая частота, k-жёсткость пружины, m-масса

б) математический маятник – тело, подвешенное на длинной невесомой нити.

  -циклическая частота, где g–ускорение свободного падения,  -длина нити маятника.

Замечание: в момент прохождения телом положения равновесия маятника, оно обладает максимальной скоростью.

(с=300000км/с =)

- период, где n-число колебаний, t-время; -частота.

Механика.

;

- давление, где F–сила, а S-площадь; -давление жидкости, где –ускорение свободного падения, -плотность жидкости, -высота столба жидкости

- архимедова (выталкивающая) сила, где –ускорение свободного падения, -плотность жидкости, -объём тела

- мощность, где –работа, -время

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ).

Диффузия- самопроизвольное перемешивание молекул одного вещества с молекулами другого вещества.

Броуновское движение-движение частичек вещества взвешенных в жидкости или газе.

Идеальный газ- газ, взаимодействие, между молекулами которого пренебрежимо мало (модель реального газа)

-абсолютная температура, т. е. температура по шкале Кельвина.

-постоянная Авогадро (число частиц содержащихся в 1 моле вещества)

1 моль – количество вещества, в котором содержится столько же атомов и молекул , сколько их содержится в углероде массой 12 г.

-количество вещества, где N –общее число молекул, NA-число Авогадро, m-масса вещества, М- молярная масса вещества.

;; -давление газа на стенки сосуда, где n–концентрация молекул, -скорость молекул, m0-масса одной молекулы;

 ; -средняя кинетическая энергия движения молекул, где -скорость молекул, m0-масса одной молекулы; k-постоянная Больцмана, Т- абсолютная температура

-средняя квадратичная скорость молекул, где m0-масса одной молекулы; k-постоянная Больцмана, Т- абсолютная температура

 или - уравнение Менделеева-Клайперона (уравнение состояния идеального газа), где Р- давление, V-объём, Т- абсолютная температура, -количество вещества, - универсальная газовая постоянная, m-масса вещества, М- молярная масса вещества

Изопроцессы- процессы протекающие при неизменном значении одного из параметров состояния газа (объём, давление, температура)

 1) изотермический (); 2) изобарный (); 3) изохорный ();

4) адиабатный – процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой ()

Термодинамика.

Количество теплоты при тепловых процессах:

-при нагревании (охлаждении), где с-удельная теплоёмкость

-при сгорании, где q –удельная теплота сгорания

-при плавлении (отвердевании), где –удельная теплота плавления

-при испарении (конденсации), где L– удельная теплота парообразования

Замечание: при кипении, плавлении, отвердевании – температура остаётся постоянной.

Коэффициент полезного действия (КПД):

 или  или , где –количество теплоты полученное от нагревателя, –количество теплоты полученное от холодильника, -температура нагревателя, -температура холодильника, - работа

 или -первое начало термодинамики, где – изменение внутренней энергии, -работа,  -количество теплоты

Замечание: а) если, по условию задачи, количество теплоты сообщают телу, то -положительная величина, а если тело отдаёт теплоту, то -отрицательная; б) если, по условию задачи, газ расширяется, то работа А – положительная величина, а если газ сжимается, то А – отрицательная; в) если, при решении задачи количество теплоты получилось положительным, то это значит, что энергия увеличилась, а если количество теплоты получается отрицательным, это значит, что энергия уменьшилась.

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам:

Электростатика.

Сила взаимодействия между заряженными телами (закон Кулона)

-напряжённость, где –сила действующая со стороны эл. поля; -заряд

-напряжённость эл. поля конденсатора, где –заряд;  -диэлектрическая проницаемость среды; -электрическая постоянная; S-площадь обкладки конденсатора

- электроёмкость, где –заряд;  U-напряжение; -электроёмкость конденсатора, где  -диэлектрическая проницаемость среды; -электрическая постоянная; S-площадь обкладки конденсатора; d-расстояние между обкладками конденсатора.

-напряжение (разность потенциалов), где –потенциал в 1-й точке и потенциал во 2-й точке

-напряжение, где А-работа эл. поля по перемещению заряда-q.

-связь между напряжением и напряжённостью, где Е-напряжённость; -расстояние между точками.

-энергия электрического поля, где – заряд; С-электроёмкость

Замечание: линии напряжённости всегда направлены от «+» к «-»; одноимённо заряженные тела – отталкиваются, разноимённо заряженные – притягиваются.

Постоянный ток.

- сила тока; -напряжение, где А- работа, q-заряд, t-время

-работа эл. тока; -количество теплоты, выделяемое проводником с током, где R-сопротивление

-сопротивление, где –удельное сопротивление, -длина проводника, -площадь поперечного сечения проводника.

-закон Ома для участка цепи; -закон Ома для полной цепи, где –ЭДС(электродвижущая сила), -внутреннее сопротивление, R-внешнее сопротивление

Законы последовательного и параллельного соединения проводников:

а) последовательно:  ; Rобщ=R1+R2;  б) параллельно: ; -для 2-х проводников, если R1=R2= R3=R4=…n, то

- мощность эл. тока.

Магнитное поле.

Замечание: со стороны магнитного поля действуют две силы: сила Ампера(действует на участок проводника с током) и сила Лоренца (действует на движущуюся заряженную частицу).

-сила Ампера, где –сила тока, -магнитная индукция, -длина участка проводника, -угол между магнитной индукцией и направлением силы тока.

-сила Лоренца, где  –заряд, -скорость, -магнитная индукция, -угол между маг. индукцией и направлением вектора скорости.

Замечание: направление силы Ампера и силы Лоренца,  определяют по правилу левой руки, направление вектора магнитной индукции – по правилу правой руки.

Правило левой руки: руку располагают так, чтобы линии маг. индукции входили в ладонь, а 4-е пальца руки совпадали с направлением вектора скорости, для «+» заряда (и в обратную сторону для «-» заряда) или силы тока, тогда большой палец руки укажет направление силы.

Правило правой руки: руку располагают так, чтобы большой палец руки совпадал с направлением силы тока, тогда направление обхвата провода 4-мя пальцами руки совпадёт с направлением вектора маг. индукции.

Замечание: силовые линии маг. поля всегда выходят из северного полюса и входят в южный;

при изменении магнитного потока, возникает индукционный ток, направление которого по правилу Ленца, всегда направлено в противоположную сторону от направления магнитного потока.

-индукционный ток, где –ЭДС индукции, -сопротивление; ; -ЭДС индукции, где –изменение магнитного потока, -промежуток времени,

 L –индуктивность, -изменение силы тока; -магнитный поток

Электромагнитные колебания.

-энергия магнитного поля, где L –индуктивность, - сила тока

-период колебаний в колебательном контуре(формула Томсона); -частота собственных колебаний контура; -циклическая частота колебательного контура; ; , где с-скорость света.

Шкала электромагнитных колебаний: радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение.

Замечание: по шкале эл/маг излучений, с лева на право, частота увеличивается, а длина волны – уменьшается.

Поляризация –процесс ориентации вектора напряжённости эл/маг волны в определённом направлении. (поляризуются только поперечные волны).

Оптика.

-показатель преломления среды, где –угол падения, -угол преломления, с-скорость света, -скорость света в данной среде; -синус предельного угла полного отражения, где –угол падения , при котором угол преломления .

Замечание: полное отражение наблюдается , когда падающий луч идёт из оптически более плотной среды в менее плотную.

=оптическая сила линзы; -формула тонкой линзы, где –расстояние от предмета до линзы,  -расстояние от изображения до линзы, -фокусное расстояние линзы; -поперечное увеличение линзы; -поперечное увеличение линзы, где –высота изображения, -высота предмета.

Замечание: а) если в точке, в результате преломления (отражения) сходятся лучи, то изображение называется действительным, а если в точке сходятся не лучи, а их продолжения, то изображение – мнимое; б) расстояние до действительных точек считается положительным, а до мнимых-отрицательным; в) рассеивающая линза всегда даёт изображение: мнимое, прямое, увеличенное, а собирающая линза может давать, как мнимое, так и действительное изображения, а так же увеличенное, уменьшенное, равное предмету, прямое или перевёрнутое; г) в плоском зеркале изображение всегда: мнимое, прямое, равное предмету и симметрично предмету; д) частота световой волны не зависит от среды.

Интерференция- сложение световых волн, в результате которого в одних точка пространства происходит усиление интенсивности света, а в других-ослабление.

-условие интерференционных минимумов (т.е. нецелое число длин волн), где -разность фаз световой волны; -условие интерференционных максимумов(т.е. целое число длин волн)

Дифракция – огибание световыми волнами границы непрозрачных тел.

Дифракционная решётка- оптический прибор, представляющий большое число штрихов, нанесённых на некоторую поверхность.

-формула дифракционной решетки, где –период решетки, -порядок максимума, -угол под которым наблюдается максимум, -длина волны; , где N-число штрихов на 1мм.

Специальная теория относительности (СТО). Корпускулярно-волновая теория.

СТО (постулаты Эйнштейна): I постулат: Все инерциальные системы отсчета равноправны в описании любого физического процесса

II постулат: Скорость света в вакууме не зависит от скорости источника и приёмника света.

Гипотеза Планка: излучение и поглощение эл/маг волн происходит не непрерывно, а отдельными квантами.

Фотон – квант эл/маг излучения

Свойства фотонов: 1) заряд фотона равен нулю; 2) скорость фотона равна скорости света в вакууме; 3) -квант энергии (энергия фотона), где –постоянная Планка, -частота; 4) -импульс фотона, где -энергия фотона,  –постоянная Планка, -частота, с- скорость света.; 5) -масса движущегося фотона (масса покоящегося фотона равна нулю)

Фотоэффект – вырывание электронов из вещества под действием света.

-уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, где  -работа выхода электрона из вещества, -кинетическая энергия электрона, -постоянная Планка, -частота

-условие наблюдения фотоэффекта; -красная граница фотоэффекта (минимальная частота, при которой ещё возможен фотоэффект)

Постулаты Бора: I постулат: атом может находиться в особых стационарных состояниях, каждому из которых соответствует определённая энергия. В стационарном состоянии атом не излучает.

II постулат: при переходе атома из одного стационарного состояния в другое, излучается или поглощается квант эл/маг энергии.

Замечание: а) поглощение энергии происходит, когда атом переходит из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией, т. е. при переходе на более высокий уровень, при этом энергия поглощённого кванта равна разности энергий этих уровней; б) излучение энергии происходит при переходе атома из состояния с большей энергией, в состояние с меньшей энергией, т.е. при переходе на более низкий уровень, при этом энергия поглощённого кванта равна разности энергий этих уровней.

Физика атома и атомного ядра.

Планетарная модель строения атома Резерфорда: атом –пустой и состоит из расположенного в его центре «+» заряженного ядра и вращающихся вокруг ядра «-» заряженных электронов; ядро имеет малые размеры, но обладает большой массойот массы всего атома; вокруг ядра вращается Z электронов, причём Z совпадает с порядковым номером хим. элемента в табл. Менделеева; в состав ядра атома входят «+» заряженные протоны и не имеющие заряда – нейтроны, причём протонов в ядре содержится столько же, сколько вращается электронов вокруг ядра; атом в обычном состоянии нейтрален, т. к. суммарный, «-» заряд электронов равен суммарному,  «+» заряду протонов.

-условное обозначение хим. элемента, где Z–зарядовое число (совпадает с числом электронов, вращающихся вокруг ядра и числом протонов находящихся в ядре), А- массовое число (равно сумме протонов и нейтронов содержащихся в ядре) , т.е. А=Z+N, где N–число нейтронов

-закон радиоактивного распада, где –число нераспавшихся ядер, -число ядер в начальный момент времени, -время, -период полураспада (время, за которое распадается примерно половина изначально имевшихся ядер)

Виды радиоактивных распадов: 1) альфа - распад: ;

                                                       2) бета - распад:

Замечание: а) изотопы- разновидности данного хим. элемента, отличающиеся числом нейтронов в ядре, у изотопов хим. свойства одинаковые, а физические – различны; б) бета частица-это электрон, альфа частица-это ядро атома гелия; в) условные обозначения элементарных частиц: -протон, -электрон (бета-частица), -нейтрон, ядро атома гелия (альфа-частица), -гамма-фотон.