Программа и задания комплексного вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6 m 0 60400 физика (научно-педагогическая и профильная магистратура) Костанай, 2011

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Костанайский социально-технический университет им. Ак. З.Алдамжар. Кафедра физики и информационных технологий ПРОГРАММА и задания комплексного вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6M060400 - ФИЗИКА (научно-педагогическая и профильная магистратура) Костанай, 2011 Составители – доктор физико-математических наук, профессор Джаманбалин К.К., старший преподаватель Косжанова А.Г. Утверждено на заседании кафедры физики и информационных технологий (протокол № __ от ________2011) Заведующий кафедрой Сухов М.В. Утверждено на заседании методического бюро технического факультета (протокол № __ от ________2011) Председатель Мегильбаева Д.А. Перечень дисциплин вступительного экзамена по специальности ^ 6M060400 - ФИЗИКА № Наименование разделов дисциплины 1 Механика 2 Молекулярная физика и термодинамика 3 Электричество и магнетизм 4 Оптика и ядерная физика Программа комплексного вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6M060400 - ФИЗИКА Содержание разделов дисциплины ^ Механика 3 кредита Основные понятия и аксиомы статики. Момент силы относительно точки и относительно оси. Пара сил. Приведение произвольной системы сил к простейшей системе. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей. Условия равновесия. Трение. Центр тяжести. Геометрические характеристики поперечных сечений. Кинематика точки. Способы задания движения, скорость и ускорение точки. Простейшие движения твердого тела: поступательное движение и вращение вокруг неподвижной оси.Сложное движение точки: теорема о сложении ускорений; ускорение Кориолиса. Плоскопараллельное движение твердого тела. Реальный объект и расчетная схема. Метод сечений. Внутренние силовые факторы. Понятия о напряжениях и деформациях. Принцип независимости действия сил. Напряжения при растяжении-сжатии. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. Потенциальная энергия деформации. Температурные деформации. Диаграммы растяжения и сжатия. Пластичность, хрупкость, твердость. Понятия о ползучести. Расчеты на прочность по методу допускаемых напряжений. Расчет статически неопределимых систем. Темперахурные и монтажные напряжения. Местные напряжения. Концентрация напряжений. Напряжения смятия и контактные напряжения. ^ Молекулярная физика и термодинамика 3 кредита Основные положения молекулярно-кинетической теории, ее опытные обоснования. Размеры молекул Микро- и макропараметры системы Основные уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа для давления. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа в термодинамике. Первый закон термодинамики. Скорости газовых молекул Уравнение состояния идеального газа - уравнение Менделеева-Клапейрона. Теплоемкость идеального газа. Тепловые двигатели. Термодинамические циклы. Цикл Карно. Необратимость тепловых процессов. Второй закон термодинамики. Энтропия. ^ Электричество и магнетизм 3 кредита Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электростатического поля. Электрическое смещение. Принцип суперпозиции. Поток вектора электрического смещения. Теорема Гаусса. Понятие электрического смещения и принципа суперпозиции. Теорема Гаусса. Работа электростатического поля по перемещению зарядов Потенциал электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля. Проводники и диэлектрики. Электрический диполь. Электрическое поле в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость Основные уравнения электростатики. Электрическая емкость уединенного проводника Конденсаторы. Электроемкость конденсаторов. Уравнение Пуассона для потенциала электростатического поля. Понятие о краевых задачах в теории потенциала и методах их решения. ^ Оптика и ядерная физика 3 кредита Геометрическая оптика Интерференция световых волн Свойства световых волн. Тепловое излучение. Экспериментальное обоснование основных идей квантовой теории. Фотоны. Корпускулярно-волновой дуализм.Дифракция волн. Электромагнитные волны в веществе. Временное и стационарное уравнения Шредингера. Атом и молекула Конденсированное состояние Атомное ядро. Элементарные частицы. ^ Вопросы комплексного вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6M060400 - ФИЗИКА Законы Ньютона. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея и принцип относительности Эйнштейна. Инвариантность интервала между событиями. Преобразование Лоренца. Относительность электрического и магнитного полей. Законы сохранения энергии и импульса. Упругие и неупругие столкновения. Уравнение движения материальной точки в релятивистской механике. Импульс и энергия материальной точки. Закон всемирного тяготения и законы Кеплера. Движение тел в поле тяготения. Закон сохранения момента импульса. Уравнение моментов. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Течение идеальной жидкости. Уравнение непрерывности. Уравнение Бернулли. Вязкое движение жидкости. Формула Пуазейля. Число Рейнольдса, его физический смысл. Упругие деформации. Модуль Юнга и коэффициент Пуассона. Энергия упругой деформации. Уравнение состояния идеального газа. Его интерпретация на основе молекулярно- кинетической теории. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Квазистатические процессы. Первое начало термодинамики. Количество теплоты и работа. Внутренняя энергия. Энтальпия. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Энтропия. Закон возрастания энтропии. Статистический смысл энтропии. Энтропия идеального газа. Флуктуации. Термодинамические потенциалы. Условие равновесия систем. Распределения Максвелла, Больцмана. Равномерное распределение энергии по степеням свободы. Зависимость теплоемкости газов от температуры. Фазовые переходы. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Диаграммы состояний. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, вязкость. Коэффициент переноса в газах. Броуновское движение. Соотношение Эйнштейна. Закон Кулона. Теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной формах. Теорема о циркуляции для электростатического поля. Потенциал. Уравнение Пуассона. Электростатическое поле в веществе. Вектор поляризации, электрическая индукция. Граничные условия. Магнитное поле постоянных токов в вакууме. Основные уравнения магнитостатики в вакууме. Закон Био-Савара. Сила Ампера. Сила Лоренца. Магнитное поле в веществе. Основные уравнения магнитостатики в веществе. Граничные условия. Электромагнитная индукция в движущихся и неподвижных проводниках. Э.Д.С. индукции. Само- и взаимоиндукция. Теорема взаимности. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Ток смещения. Материальные уравнения. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга. Импульс электромагнитного поля. Квазистационарные токи. Свободные и вынужденные колебания в электрических цепях. Явления резонанса. Добротность колебательного контура. Ее энергетический смысл. Понятие о спектральном разложении электрических сигналов. Спектры колебаний, модулированных по амплитуде и фазе. Электрические флуктуации. Дробовой и тепловой шумы. Предел чувствительности электроизмерительных приборов. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Уравнение Гельмгольца. Электромагнитные волны в волноводах. Критическая частота. Объемные резонаторы. Понятие о плазме. Дебаевское экранирование. Плазменная частота. Диэлектрическая проницаемость плазмы. Интерференция волн. Временная и пространственная когерентность. Соотношение неопределенностей. Принцип Гюйгенса-Френеля. Число Френеля, его физический смысл. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Границы применимости геометрической оптики. Дифракционный предел разрешения оптических и спектральных приборов. Критерий Рэлея. Пространственное Фурье-преобразование в оптике. Дифракция на синусоидальных решетках. Теория Аббе формирования изображения. Принципы голографии. Голограмма Габора. Голограмма с опорным наклонным пучком. Понятие об объемных голограммах. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорость. Формула Рэлея. Классическая теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Поляризация света. Угол Брюстера. Оптические явления в одноосных кристаллах. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга. Показатель преломления вещества для рентгеновских лучей. Квантовая природа света. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Эффект Комптона. Корпускулярно-волновой дуализм. Волны де Бройля. Опыты Джермера- Девиссона и Томсона по дифракции электронов. Волновая функция, ее смысл. Операторы координаты и импульса. Средние значения физических величин. Соотношение неопределенностей для координат и импульса. Уравнение Шредингера. Постулаты и принцип соответствия Бора. Энергетический спектр водородоподобных атомов. Радиус Бора. Атомная единица энергии. Туннелирование частицы сквозь прямоугольный потенциальный барьер. Качественная теория альфа- распада. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона, орбитальный и спиновый магнитный момент электрона. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева. Атом в магнитном поле. Эффект Зеемана. Ядерный магнитный резонанс. Радиоактивный распад атомного ядра. Различие энергетических спектров альфа- и бета- излучения. Нарушение закона сохранения пространственной четности в ядерном бета-распаде. Соотношение неопределенностей для энергии и времени. Оценка времени жизни виртуальных частиц, радиусов сильного и слабого взаимодействий. Резонансный характер ядерных реакций. Эффект Мёссбауэра. Фундаментальные взаимодействия и фундаметальные частицы. Кварковая структура адронов. Распределение Бозе-Эйнштейна. Фотонный газ. Основные законы равновесного излучения.  Спонтанное и вынужденное излучение. Методы создания инверсной заселенности. Принцип работы лазера. Концепция фононов. Теплоемкость и теплопроводность кристаллической решетки в модели Дебая. Температура Дебая. Элементы зонной теории твердого тела. Эффективная масса электронов. Распределение Ферми-Дирака. Вклад электронов в теплоемкость и теплопроводность кристаллов. Электропроводность полупроводников. Электроны и дырки. Акцепторы и доноры. Электронно-дырочный переход. Сверхпроводимость. Магнитные свойства сверхпроводников. Эффект Мейсснера. Критическое поле и критический ток. Куперовское спаривание. Квантование  магнитного потока. ^ Практические задания комплексного вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6M060400 - ФИЗИКА Приложение к экзаменационным билетам по физике для поступающих в магистратуру Раздел «Механика» Задача №1. Шар массой m1, движущийся горизонтально с некоторой скоростью v1, столкнулся с неподвижным шаром массой m2. Шары абсолютно упругие, удар прямой, центральный. Какую долю своей кинетической энергии первый шар передал второму? Раздел «Молекулярная физика и термодинамика» Задача №2. Кислород массой 2 кг занимает объем 1 м3 и находится под давлением p1=0,2МПа. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема V2= 3 м3, а затем при постоянном объеме до давления р3=0,5 МПа. Найти изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу А и теплоту Q, переданную газу. Построить график изопроцесса. Задача №3. Тепловая машина работает по обратимому циклу Карно. Температура нагревателя Т1=500К. Определить термический КПД цикла и температуру Т2 охладителя тепловой машины, если за счет каждого килоджоуля теплоты, полученной от нагревателя, машина совершает работу А=350Дж. Раздел «Электричество» Задача №4 Используя теорему Гаусса, рассчитать напряженность электрического поля равномерно заряженной бесконечной плоскости как функцию расстояния E=f(r). Поверхностная плотность заряда Кл/м2. Раздел «Магнитное поле» Задача №5. По проводу, согнутому в виде квадрата со стороной а=10см, течет ток силой I=100А. Найти магнитную индукцию в точке О пересечения диагоналей квадрата. Задача №6. В однородном магнитном поле с индукцией В=2Тл движется протон. Траектория его движения представляет винтовую линию радиусом R=10 м с шагом h=60 см. Заряд протона равен , а его масса - . Вычислить кинетическую энергию W протона. Раздел «Колебания и волны» Задача №7. Поперечная волна распространяется вдоль упругого шнура со скоростью v=15 м/с. Период Т колебаний точек шнура равен 1,2с, а амплитуда А=2м. Определить: 1) длину волны ; 2) фазу колебаний, смещение , скорость и ускорение точки, отстоящей на расстоянии l=45м от источника волн в момент t=4с. Раздел «Оптика» Задача №8. На стеклянный клин нормально к его грани падает монохроматический свет с длиной волны . В возникшей при этом интерференционной картине на отрезке длиной а=1 см наблюдается N=10 полос. Определите преломляющий угол клина. Раздел «Квантовая механика» Задача №9. Кинетическая энергия электрона в атоме составляет величину порядка 10эВ. Используя соотношения неопределенностей, определить: 1) минимальные линейные размеры атома: 2) естественную ширину спектральной линии излучения атома при переходе его из возбужденного состояния в основное. Среднее время жизни атома в возбужденном состоянии принять равным с, а длину волны излучения равной 600нм. Раздел «Радиоактивность» Задача №10 Радиоактивный точечный источник находится в центре свинцового сферического контейнера с внешним радиусом R=20см и с толщиной стенок х=1 см. Определить максимальную активность Аmax источника, который можно хранить в контейнере, при допустимой плотности потока, Jдоп -фотонов с внешней стороны контейнера равной . Принять, что при каждом акте распада ядра испускается - фотона, средняя энергия которых =1,25 МэВ. ЛИТЕРАТУРА Сивухин Дмитрий Васильевич. Общий курс физики: [Учебное пособие в 5 томах], 3-е издание, испавленное и дополненное. - М.: Наука, 1989. Киттель Ч. Элементарная физика твердого тела. - М.: Наука, 1965. Иванов А.А. Введение в квантовую физику систем из многих частиц. - М.: МФТИ, 1993. Ципенюк Ю.М. Физические основы сверхпроводимости. -М.: МФТИ, 1995.

Похожие:

	Программа и задания комплексного вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6 m 070400 Вычислительная техника и программное обеспечение (научно-педагогическая и профильная магистратура) Костанай, 2011 Логические схемы и логические машины. Элементы организации основных блоков компьютера. Архитектурная организация процессора. Организация...		Программа вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6М051100 маркетинг Содержание вступительного экзамена определяется Программой, которая разработана по специальности 5М051100 «Маркетинг» в соответствии...
	Программа вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6М051800 управление проектами Вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6М051800 управление проектами		Программа вступительного экзамена по творчеству (сценическое и музыкальное мастерство) Целью вступительного экзамена является качественный отбор абитуриентов для получения высшего образования по данной специальности
	Программа государственного комплексного экзамена по специальности 1-26 02 01 "бизнес-администрирование" Программа государственного комплексного экзамена по специальности 1-26 02 01 "Бизнес-администрирование" / составитель А. В. Коротков;...		Программа вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6М050700 менеджмент Процесс обучения по специальности 6М050600 «Менеджмент» нацелен на подготовку специалистов для осуществления деятельности в реальном...
	Программа государственного комплексного экзамена по специальности 1-25 01 07 "Экономика и управление на предприятии" Программа государственного комплексного экзамена по специальности 1-25 01 07 "Экономика и управление на предприятии" / составитель...		Программа вступительного экзамена по творчеству (рисунок) для абитуриентов, поступающих на специальности: 1-03 01 06 Изобразительное искусство, черчение и народные художественные промыслы Целью вступительного экзамена является качественный, с учетом профессионально-творческих способностей, отбор абитуриентов на специальности...
	Программа вступительного испытания по менеджменту для поступающих в магистратуру по специальности Чеблаков А. А. – профессор кафедры экономики и управления Института парламентаризма и предпринимательства, кандидат экономических...		Программа вступительных экзаменов для поступающих в магистратуру На основе содержания программы вступительного экзамена разрабатываются экзаменационные материалы, которые представляют собой перечень...