 |
|
ПРИМЕРЫ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ
Задание 20.1 (выберите один вариант ответа).
Концепция корпускулярно-волнового дуализма состоит в том, что ...
Варианты ответа:
1.Каждый материальный объект может вести себя в зависимости от ситуации и как частица (поток частиц), и как волна.
2.Все материальные объекты делятся на те, которые ведут себя как частицы, и те, которые ведут себя как волны.
3.Свет (электромагнитное излучение) может вести себя в зависимости от ситуации и как поток частиц — фотонов, и как волна.
4.Электромагнитное излучение с малыми длинами волн представляет собой поток частиц — фотонов, а с большими длинами волн — электромагнитную волну.
Обоснование ответа. Все предложенные варианты близки к правильному ответу, однако при внимательном анализе три из четырех формулировок оказываются неточными, не полностью отражающими смысл понятия корпускулярно-волнового дуализма. Второй вариант соответствует резкой демаркации объектов с волновыми и корпускулярными свойствами, в то время как дуализм предполагает существование и тех и других свойств у одного и того же объекта. Четвертый вариант такую демаркацию связывает с длиной волны электромагнитного излучения, что также неверно, так как дуализм предполагает различие свойств в качественно различных экспериментальных ситуациях. Третий вариант связывает дуализм только с электромагнитным излучением, хотя это свойство относится к любому материальному объекту. Таким образом, правильным является первый вариант ответа.
Правильным является вариант ответа: 1) каждый материальный объект может вести себя в зависимости от ситуации и как частица (поток частиц), и как волна.
Задание 20.2 (выберите один вариант ответа).
Понятие кванта света использовалось для объяснения законов ...
Варианты ответа:
1.Дисперсии.
2.Конверсии.
3.Фотоэффекта.
4.Поляризации.
Обоснование ответа. Дисперсия (зависимость скорости распространения волн от частоты колебаний) и поляризация (особенности траектории колеблющихся участков поперечной волны) являются характеристиками волновых процессов и не требуют для своего описания квантовых представлений. Конверсия в физике — это передача энергии внутреннему электрону в атоме при переходе ядра в состояние с меньшей энергией. При этом испускается так называемый конверсионный электрон. В этом процессе, вообще говоря, существенно понятие квантов гамма-излучения. Но если в вопросе говорится о квантах света, то единственно правильным вариантом ответа является фотоэффект.
Правильным является вариант ответа: 3) фотоэффекта.
Задание 20.3 (выберите несколько вариантов ответа).
Найдите верное утверждение о корпускулярно-волновом дуализме объектов материального мира.
Варианты ответа:
1.Наблюдение волновых свойств объекта делает невозможным одновременное наблюдение его корпускулярных свойств.
2.Измерение волновых свойств материального объекта позволяет точно вычислить его корпускулярные свойства.
3.В любом эксперименте материальный объект может проявлять либо волновые свойства, либо корпускулярные, но не те и другие вместе.
4.Исследование корпускулярных свойств материального объекта делает ненужным исследование его волновых свойств.
Обоснование ответа. Правильными являются первый и третий варианты ответа. Действительно, дуализм проявляется в разных экспериментальных ситуациях, одновременно наблюдать и волновые, и корпускулярные свойства нельзя. В то же время волновые и корпускулярные свойства объекта не выводятся друг из друга, поэтому второй и четвертый варианты ответа неверны.
Правильными являются варианты ответа: 1) наблюдение волновых свойств объекта делает невозможным одновременное наблюдение его корпускулярных свойств; 3) в любом эксперименте материальный объект может проявлять либо волновые свойства, либо корпускулярные, но не те и другие вместе.
Задание 20.4 (выберите несколько вариантов ответа).
Волновые свойства света подтверждаются явлениями ...
Варианты ответа:
1.Интерференции света.
2.Преломления света на границе двух сред.
3.Прямолинейного распространения света в однородной среде.
4.Дифракции света.
Обоснование ответа. Волновые свойства света проявляются в явлениях интерференции, дифракции, поляризации и др. Прямолинейное распространение света в однородной среде долгое время, наоборот, считалось опровержением волновой концепции: ведь именно частицы могут двигаться вдоль прямой. Преломление и отражение света на границе двух сред можно объяснить на основании обоих подходов: и корпускулярного, и волнового.
Правильными являются варианты ответа: 1) интерференции света; 4) дифракции света.
Задание 20.5 (выберите варианты согласно тексту задания).
Установите соответствие между свойствами электрона и фактами, свидетельствующими о них:
1.Корпускулярные свойства.
2.Волновые свойства.
Варианты ответа:
А.Хорошая электропроводность металлов, обусловленная высокой концентрацией в них свободных электронов.
Б. Фотографии электронных треков, получаемые на ускорителях.
В.Дифракционные картины, возникающие при прохождении электронного пучка через кристалл.
Обоснование ответа. Очевидно, что треки, формируемые в ускорителях движущимися электронами, свидетельствуют об их пространственной локализации, т. е. о корпускулярных свойствах электронов. В то же время дифракционные картины, возникающие при прохождении электронов через кристалл (первые эксперименты такого рода были поставлены американскими физиками К. Дэвиссоном и JI. Джермером в 1927 г.), являются результатом волновых свойств электронов.
Правильным является соответствие: 1 — Б; 2 — В.
Задание 20.6 (выберите один вариант ответа).
Согласно концепции корпускулярно-волнового дуализма ...
Варианты ответа:
1.Электромагнитное излучение обладает корпускулярными и волновыми свойствами, а вещество — только корпускулярными.
2.Существуют два качественно различных и не переходящих друг в друга вида материи: вещество, имеющее корпускулярную природу и электромагнитное поле, обладающее волновыми свойствами.
3.Электромагнитное поле составляет основу материального мира, вещество — вторично по своей природе.
4.Материя обладает одновременно как корпускулярными, так и волновыми свойствами.
Обоснование ответа. Первые три варианта ответа являются неправильными. Корпускулярно-волновой дуализм — это свойство материи независимо от того, имеем ли мы дело с электромагнитным излучением или веществом. Классическая физика действительно считала, что вещество имеет корпускулярную природу, а электромагнитное излучение — волновую природу. В неклассической физике пришли к осознанию того, что материя (и вещество, и поле) обладает и корпускулярными, и волновыми свойствами (правда, в разных экспериментальных ситуациях).
Правильным является вариант ответа: 4) материя обладает одновременно как корпускулярными, так и волновыми свойствами.
Задание 20.7 (выберите несколько вариантов ответа).
Найдите верные утверждения, которые следуют из соотношения неопределенностей:
Варианты ответа:
1.Очень точное определение координаты частицы приводит к менее точному измерению ее импульса.
2.При ограниченном времени измерения будет высокой погрешность определения энергии.
3.Можно одновременно определить и координату, и импульс частицы с высокой точностью.
4.Более точное измерение энергии требует более короткого времени.
Обоснование ответа. При выборе ответа на это задание следует вспомнить, как формулируется принцип неопределенности: для неопределенности ∆х координаты X и проекции импульса ∆рх на эту ось справедливо соотношение неопределенности ∆х∆рх ≥ h. Из этого соотношения следует, что прии уменьшении ∆х, ∆рх должна возрастать. Значит, первый вариант ответа является правильным. Соотношение неопределенности для энергии времени записывается в виде ∆E∆t ≥ h. Если ∆t невелико (именно так следует понимать второй вариант ответа), то ∆Е, наоборот, будет значительна. Второй вариант, таким образом, также правильный. А вот остальные варианты не верны!
Правильными являются варианты ответа: 1) очень точное определение координаты частицы приводит к менее точному измерению ее импульса; 2) при ограниченном времени измерения будет высокой погрешность определения энергии.
Задание 20.8 (выберите один вариант ответа).
Принцип дополнительности гласит, что ...
Варианты ответа:
1. Данные, полученные в разных условиях, не могут противоречить друг другу.
2. Данные, полученные в разных условиях, могут быть сведены в единую непротиворечивую картину.
3. Естественнонаучная и гуманитарная «культуры» противостоят друг другу
4. Информацию об объекте, полученную при некоторых определенных условиях, следует рассматривать как дополнительную к информации, полученной в других условиях.
Обоснование ответа. Правильный вариант ответа в этом задании представляет собой определение принципа дополнительности, который фактически приведен в четвертом варианте. Остальные варианты ответа не связаны с каким-либо известным утверждением.
Правильным является вариант ответа: 4) информацию об объекте, полученную при некоторых определенных условиях, следует рассматривать как дополнительную к информации, полученной в других условиях.
Задание 20.9 (выберите один вариант ответа).
Получение экспериментальной информации об одних физических параметрах неизбежно приводит к потере информации о других дополнительных параметрах, которые характеризуют это же явление с другой стороны » — формулировка принципа ...
Варианты ответа:
1. Неопределенности.
2. Причинности.
3. Относительности.
4. Дополнительности.
Обоснование ответа. При выборе ответа на это задание необходимо учесть, что предлагается выбрать только один вариант ответа. Дело в том, что первый вариант ответа является частным случаем четвертого варианта, который и следует выбрать в данном случае. Если бы можно было выбрать два варианта, то подходили бы оба указанных термина. Два других варианта не подходят, так как принцип причинности устанавливает причинно-следственную связь между явлениями и допустимыми пределами влияния физических явлений друг на друга. А принцип относительности Эйнштейна (фактически первый постулат специальной теории относительности) утверждает, что не существует абсолютно неподвижной инерциальной системы отсчета.
Правильным является вариант ответа: 4) дополнительности.
21.
ПРИНЦИП ВОЗРАСТАНИЯ ЭНТРОПИИ
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
21.1.В основных сведениях к теме 19 (см. п. 19.7) отмечалось, что хаотическое движение огромного числа молекул требует иного подхода к описанию их механического движения, основанного не на траекториях движения каждой молекулы, а на усредненных характеристиках, полученных с помощью вероятностно-статистических методов. Таким подходом является термодинамический подход, определяющий изменение энергии всей совокупности молекул при различных переходах из одного состояния в другое.
21.2.Фундаментальную роль в термодинамике играет закон сохранения энергии (первое начало термодинамики)
δQ = dU +δА,
где δQ — количество тепла, подводимое к (или отводимое от) системе(ы), dU — изменение внутренней энергии, δА — механическая работа, совершаемая системой.
21.3.Первое начало термодинамики, однако, ничего не говорит о направлении протекания тепловых процессов. Например, ему не противоречит замерзание некоторого объема воды, помещенного в раскаленную печку. Необратимость тепловых процессов отражает специальный закон — второе начало термодинамики, имеющий несколько эквивалентных (т. е. вытекающих одна из другой) формулировок:
1. тепло не может самопроизвольно перетекать от холодного тела к горячему;
2. нельзя построить вечный двигатель второго рода, который совершал бы полезную работу только за счет охлаждения теплового резервуара. Дело в том, что для работы теплового двигателя обязательно нужно, чтобы где-то в одном месте была более высокая температура, а в другом месте — более низкая. В процессе работы тепловой машины происходит выравнивание температур, в результате чего система переходит в равновесное состояние, при котором все части системы имеют одинаковую температуру. А в состоянии равновесия тепловая машина работать не может!
3.энтропия изолированной системы является неубывающей функцией, т. е. при любом реальном процессе она либо возрастает, либо остается неизменной.
По определению Клаузиуса, энтропией называется такая физическая величина, приращение которой ∆S равно количеству тепла ∆Q, полученному системой, деленному на абсолютную температуру,
∆S=∆Q/Т
Статистический (вероятностный) смысл понятия энтропии был вскрыт Л. Больцманом в 1872 году. Энтропия, по Больцману, определяется следующей формулой
S = klnP,
Где k — постоянная Больцмана (k = 1,38*10-23 Дж/К), Р — вероятность макросостояния системы.