Номер 2, страница 261 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Повторите материал главы 12 по следующему плану. Параграф 78. Кристаллические и аморфные тела. Глава 12. Жидкости и твердые тела - номер 2, страница 261.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Ниже приведены основные формулы из различных разделов курса физики.

Механика: Кинематика

Решение

Кинематика изучает способы описания движений и связь между величинами, характеризующими эти движения. Основные формулы:

• Скорость при равномерном прямолинейном движении: $v = \frac{S}{t}$
• Уравнение координаты при равномерном движении: $x = x_0 + v_x t$
• Мгновенная скорость при равноускоренном движении: $v = v_0 + at$
• Перемещение при равноускоренном движении: $S = v_0 t + \frac{at^2}{2}$
• Формула для перемещения при равноускоренном движении (без времени): $S = \frac{v^2 - v_0^2}{2a}$
• Уравнение координаты при равноускоренном движении: $x = x_0 + v_{0x} t + \frac{a_x t^2}{2}$
• Связь линейной и угловой скорости при движении по окружности: $v = \omega R$
• Центростремительное ускорение: $a_ц = \frac{v^2}{R} = \omega^2 R$

Ответ: Основные формулы кинематики: $v = \frac{S}{t}$; $x = x_0 + v_x t$; $v = v_0 + at$; $S = v_0 t + \frac{at^2}{2}$; $S = \frac{v^2 - v_0^2}{2a}$; $x = x_0 + v_{0x} t + \frac{a_x t^2}{2}$; $v = \omega R$; $a_ц = \frac{v^2}{R}$.

Механика: Динамика и законы сохранения

Решение

Динамика изучает причины возникновения механического движения. Основные законы и формулы:

• Второй закон Ньютона: $\vec{F} = m\vec{a}$
• Закон всемирного тяготения: $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$
• Сила тяжести: $F_{тяж} = mg$
• Закон Гука (сила упругости): $F_{упр} = -k\Delta x$
• Сила трения скольжения: $F_{тр} = \mu N$
• Импульс тела: $\vec{p} = m\vec{v}$
• Второй закон Ньютона в импульсной форме: $\Delta \vec{p} = \vec{F}\Delta t$
• Закон сохранения импульса (для замкнутой системы): $\sum \vec{p}_{до} = \sum \vec{p}_{после}$

Ответ: Основные формулы динамики: $\vec{F} = m\vec{a}$; $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$; $F_{тяж} = mg$; $F_{упр} = -k\Delta x$; $F_{тр} = \mu N$; $\vec{p} = m\vec{v}$; $\Delta \vec{p} = \vec{F}\Delta t$; $\sum \vec{p}_{до} = \sum \vec{p}_{после}$.

Работа, мощность, энергия

Решение

Энергетические характеристики механических процессов:

• Механическая работа: $A = F S \cos\alpha$
• Мощность: $N = \frac{A}{t} = F v \cos\alpha$
• Кинетическая энергия: $E_к = \frac{mv^2}{2}$
• Потенциальная энергия тела в поле тяжести: $E_п = mgh$
• Потенциальная энергия упруго-деформированного тела: $E_п = \frac{kx^2}{2}$
• Теорема о кинетической энергии: $A = \Delta E_к = E_{к2} - E_{к1}$
• Закон сохранения полной механической энергии (для замкнутой консервативной системы): $E_{к} + E_{п} = \text{const}$

Ответ: Основные формулы: $A = F S \cos\alpha$; $N = \frac{A}{t}$; $E_к = \frac{mv^2}{2}$; $E_п = mgh$; $E_п = \frac{kx^2}{2}$; $E_{к} + E_{п} = \text{const}$.

Молекулярная физика и термодинамика

Решение

Формулы, описывающие свойства макроскопических систем на основе их микроскопического строения и тепловые явления:

• Основное уравнение МКТ идеального газа: $p = \frac{1}{3} n m_0 \overline{v^2_к}$
• Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона): $pV = \frac{m}{M}RT$
• Внутренняя энергия идеального одноатомного газа: $U = \frac{3}{2}\frac{m}{M}RT$
• Первый закон термодинамики: $\Delta U = Q + A_{внеш}$ (или $Q = \Delta U + A_{газа}$)
• Работа газа при изобарном процессе: $A_{газа} = p\Delta V$
• Количество теплоты при нагревании/охлаждении: $Q = cm\Delta T$
• Количество теплоты при плавлении/кристаллизации: $Q = \lambda m$
• Количество теплоты при парообразовании/конденсации: $Q = Lm$
• КПД теплового двигателя: $\eta = \frac{A_{полезная}}{Q_{нагревателя}} = \frac{Q_{нагревателя} - Q_{холодильника}}{Q_{нагревателя}}$
• КПД идеального теплового двигателя (цикл Карно): $\eta_{max} = \frac{T_{нагревателя} - T_{холодильника}}{T_{нагревателя}}$

Ответ: $pV = \frac{m}{M}RT$; $U = \frac{3}{2}\frac{m}{M}RT$; $\Delta U = Q + A_{внеш}$; $Q = cm\Delta T$; $Q = \lambda m$; $Q = Lm$; $\eta = \frac{T_{н} - T_{х}}{T_{н}}$.

Электростатика и постоянный ток

Решение

Основные формулы, описывающие взаимодействие неподвижных зарядов и законы постоянного электрического тока:

• Закон Кулона: $F = k \frac{|q_1| |q_2|}{\varepsilon r^2}$, где $k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \approx 9 \cdot 10^9 \frac{Н \cdot м^2}{Кл^2}$
• Напряжённость электрического поля: $\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}$
• Электроёмкость конденсатора: $C = \frac{q}{U}$
• Электроёмкость плоского конденсатора: $C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$
• Энергия электрического поля конденсатора: $W = \frac{CU^2}{2} = \frac{q^2}{2C}$
• Закон Ома для участка цепи: $I = \frac{U}{R}$
• Сопротивление проводника: $R = \rho \frac{l}{S}$
• Закон Джоуля-Ленца: $Q = I^2 R t$
• Мощность электрического тока: $P = IU = I^2 R = \frac{U^2}{R}$
• Закон Ома для полной цепи: $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$

Ответ: $F = k \frac{|q_1| |q_2|}{r^2}$; $E = F/q$; $C = q/U$; $W = \frac{CU^2}{2}$; $I = U/R$; $R = \rho \frac{l}{S}$; $Q = I^2 R t$; $P = IU$; $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$.

Магнетизм и электромагнитная индукция

Решение

Формулы, описывающие магнитное поле и его связь с электрическим током:

• Сила Ампера: $F_A = I B l \sin\alpha$
• Сила Лоренца: $F_Л = q v B \sin\alpha$
• Магнитный поток: $\Phi = B S \cos\alpha$
• Закон электромагнитной индукции Фарадея: $\mathcal{E}_{инд} = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$
• ЭДС самоиндукции: $\mathcal{E}_{си} = -L \frac{\Delta I}{\Delta t}$
• Энергия магнитного поля катушки: $W_м = \frac{LI^2}{2}$

Ответ: $F_A = I B l \sin\alpha$; $F_Л = q v B \sin\alpha$; $\Phi = B S \cos\alpha$; $\mathcal{E}_{инд} = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$; $W_м = \frac{LI^2}{2}$.

Колебания и волны

Решение

Основные формулы, описывающие колебательные и волновые процессы:

• Уравнение гармонических колебаний: $x(t) = A \cos(\omega t + \varphi_0)$
• Связь периода и частоты: $T = \frac{1}{\nu}$
• Циклическая частота: $\omega = 2\pi\nu = \frac{2\pi}{T}$
• Период колебаний пружинного маятника: $T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$
• Период колебаний математического маятника: $T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$
• Период электромагнитных колебаний в контуре (формула Томсона): $T = 2\pi\sqrt{LC}$
• Длина волны: $\lambda = vT = \frac{v}{\nu}$

Ответ: $x(t) = A \cos(\omega t + \varphi_0)$; $T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$; $T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$; $T = 2\pi\sqrt{LC}$; $\lambda = v/{\nu}$.

Оптика

Решение

Основные формулы геометрической и волновой оптики:

• Закон преломления света (закон Снеллиуса): $\frac{\sin\alpha}{\sin\gamma} = \frac{n_2}{n_1}$
• Формула тонкой линзы: $\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f}$
• Оптическая сила линзы: $D = \frac{1}{F}$
• Условие максимумов дифракционной решётки: $d\sin\varphi = k\lambda$

Ответ: $\frac{\sin\alpha}{\sin\gamma} = \frac{n_2}{n_1}$; $\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f}$; $D = \frac{1}{F}$; $d\sin\varphi = k\lambda$.

Квантовая физика

Решение

Основные формулы, лежащие в основе квантовой теории:

• Энергия фотона (формула Планка): $E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$
• Импульс фотона: $p = \frac{h}{\lambda} = \frac{E}{c}$
• Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: $h\nu = A_{вых} + E_{к, max}$
• Красная граница фотоэффекта: $\nu_{min} = \frac{A_{вых}}{h}$
• Длина волны де Бройля для частицы: $\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}$

Ответ: $E = h\nu$; $p = h/\lambda$; $h\nu = A_{вых} + E_{к, max}$; $\lambda = h/p$.