Экзаменационные вопросы по биофизике для итогового контроля студентов ветеринарного факультета

Экзаменационные вопросы по биофизике для итогового контроля студентов ветеринарного факультета

1. Биофизика как наука, ее предмет и методы исследования. Скалярные и векторные величины. Градиент физической величины. Механическое движение, его характеристики, единицы измерения в СИ.

Механическое движение, его характеристики: траектория движения, перемещение, путь, скорость, ускорение. Средняя скорость и ускорение. Мгновенные значения скорости и ускорения. Поступательное движение: уравнения движения для равномерного, равнопеременного и неравнопеременного движения. Уметь изобразить эти виды движения на графиках s от t, v от t, a от t.

2. Кинематика вращательного движения: угловые скорость, перемещение, ускорение (уравнения движения равномерного, равнопеременного и неравнопеременного движения). Связь линейных и угловых величин. Нормальное, тангенциальное, полное ускорения. Уметь изобразить и объяснить эти виды линейных величин, а также угловые скорость и ускорение для равномерного, равнопеременного вращательного движения.

3. Динамика поступательного движения. Закон всемирного тяготения. Масса и вес тела (определение, характеристика). Условия перегрузки и невесомости (вывод). Закон Гука. Закон Кулона-Амонтона. I, II, и III законы Ньютона для поступательного движения.

4. Динамика вращательного движения. Второй и третий законы Ньютона для вращательного движения (для второго закона Ньютона уметь привести вывод). Момент силы. Момент инерции материальной точки, системы. Моменты инерции абсолютно твердых тел правильной геометрической формы − стержня, кольца, цилиндра, шара. Теорема Штейнера и ее применение.

5. Импульс силы, импульс тела. Момент импульса тела и момент импульса силы для вращательного движения. Импульсная форма записи второго закона Ньютона для поступательного и вращательного движения. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса.

6. Энергия. Виды механической энергии. Полная механическая энергия. Кинетическая энергия вращательного движения. Закон сохранения механической энергии. Работа. Мощность. К. п. д.: 1) формулы по определению, 2) к. п. д. некоторых живых систем и физиологических процессов.

7. Гидродинамика. Понятие о ламинарном и турбулентном течении жидкости. Уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли и его приложения. Формула Пуазейля (вывод). Гемодинамика. Реология неньютоновских жидкостей.

8. Механические колебания. Виды колебаний: свободные и вынужденные, затухающие, гармонические, автоколебания (определения). Закон гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Коэффициент затухания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний Резонанс. Колебательные и циклические процессы в живых системах. Явления резонанса в живых системах. Биоритмы живых систем.

9. Механические колебания. Динамика колебательного процесса. Квазиупругая сила. Вывод формул скорости и ускорения. Период колебаний математического, пружинного и физического маятников. Полная энергия тела, совершающего гармоническое колебание.

10. Молекулярная физика. Основные положения МКТ. Основное уравнение МКТ. Распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла). Средняя длина свободного пробега молекулы, частота соударений, средняя квадратичная и средняя арифметическая скорости молекулы. Уравнение Клаузиуса.

11. Молекулярная физика. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Моль, количество вещества (число молей), относительная молекулярная масса, молярная масса, число Авогадро.

12. Газовые законы для идеального газа: изотермический процесс. Уравнение состояния. Работа, изменение внутренней энергии.

13. Газовые законы для идеального газа: изобарный процесс. Уравнение состояния. Работа, изменение внутренней энергии.

14. Газовые законы для идеального газа: изохорный процесс. Уравнение состояния. Работа, изменение внутренней энергии.

15. Газовые законы для идеального газа: адиабатический процесс. Уравнение состояния. Работа, изменение внутренней энергии. Показатель адиабаты (γ).

16. Степени свободы. Полное число степеней свободы для одноатомного, двухатомного и трехатомного газов. Теорема Больцмана о распределении энергии по степеням свободы.

17. Теплоемкость. Удельная и молярная теплоемкости. Молярные и удельные теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме. Уравнение Майера.

18. Фазовые переходы. Диаграмма фазовых переходов. Испарение, конденсация, сублимация. Теплота фазового перехода при нагревании, парообразовании, плавлении, горении. Уравнение теплового баланса.

19. Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Теоретические и экспериментальные изотермы реального газа. Насыщенный и ненасыщенный пар.

20. Внутренняя энергия одного моля идеального газа, идеального газа массой m (вывод формул). Внутренняя энергия реального газа. Способы изменения внутренней энергии.

21. Цикл Карно. Работа идеальной тепловой машины за цикл. К. п. д. идеальной тепловой машины и некоторых процессов, происходящих в организме животных и растений.

22. Поверхностное натяжение. Смачивающие и несмачивающие жидкости. Краевой угол. Формула Лапласа. Формула Борелли-Жюрена. Методы определения коэффициента поверхностного натяжения.

23. Явление теплопроводности. Закон Фурье. Теплопроводность живых тканей.

24. Диффузия. Закон Фика. Работа сил диффузии. Осмос, тургор. Закон Вант-Гоффа. Работа осмотических сил. Растительная клетка как осмотическая система.

25. Внутреннее трение. Закон Ньютона для течения вязкой жидкости в круглой трубе. Число Рейнольдса. Закон и метод Стокса. Методы определения коэффициента вязкости. Понятие о реологии. Неньютоновские жидкости.

26. Предмет изучения термодинамики. Типы термодинамических систем. Введение понятия температуры (нулевое начало термодинамики).

27. Работа и теплота как способы изменения энергии. Первый закон термодинамики (вывод) и следствие из первого закона термодинамики.

28. Понятие о равновесных и неравновесных системах. Энтропия. Энтропия в открытых системах. Второе и третье начало термодинамики. Уравнение Нернста. Термодинамика живых систем.

29. Закон сохранения электрических зарядов. Закон Кулона. Напряженность электрического поля (формула по определению).

30. Силовая характеристика электрического поля. Напряженность электрического поля точечного заряда. Линии напряженности электрического поля. Принцип суперпозиции.

31. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение для вычисления напряженности электрических полей бесконечно длинной заряженной нити, бесконечно длинной заряженной плоскости, 2-х плоскостей, сферы (вывод формул). График зависимости напряженности электрического поля от расстояния.

32. Энергетическая характеристика электрического поля. Потенциал. Потенциал поля точечного заряда. Разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности.

33. Связь между силовой и энергетической характеристиками электрического поля. Напряженность как градиент потенциала. Объемная плотность энергии электрического поля. Работа сил электрического поля по перемещению заряда.

34. Емкость уединенного проводника. Конденсатор. Емкость плоского конденсатора. Энергия конденсатора. Последовательное и параллельное соединение конденсаторов (вывод формул для общей емкости). Строение и функции биологических мембран. Мембранный потенциал: потенциал действия, потенциал покоя.

35. Проводники, диэлектрики, полупроводники. Сегнетоэлектрики. Зонная теория проводимости. Сопротивление, проводимость, их удельные величины (формулы по определению). Импеданс. Зависимость удельного сопротивления от температуры. Явление сверхпроводимости. Последовательное и параллельное соединение проводников (вывод формул для общего сопротивления). Сопротивление живых тканей в норме и при повреждении. Дисперсия электропроводности живых тканей.

36. Электрический ток в металлах. Электрический ток и плотность тока. Законы Ома для однородного и неоднородного участков цепи, для замкнутой цепи, закон Ома в дифференциальной форме (вывод).

37. Разветвленная электрическая цепь постоянного тока. Правила Кирхгофа.

38. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.

39. Электрический ток в жидкостях и газах. Электролиты. Электролитическая диссоциация молекул. Закон Ома для электролитов. Электролиз. Законы Фарадея. Физический смысл числа Фарадея. Измерение заряда иона Применение электролиза. Закономерности прохождения электрического тока через биологические объекты. Закон Ома с учетом явления поляризации.

40. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрический эффект. Термо-эдс. Термопара.

41. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость. Р-n-переход. Полупроводниковый диод, полупроводниковый транзистор.

42. Магнитное поле. Напряженность магнитного поля и вектор магнитной индукции. Связь между напряженностью и индукцией магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Взаимодействие двух проводником с током.

43. Применение закона Био-Савара-Лапласа для вычисления магнитной индукции вблизи бесконечно длинного проводника с током, в центре кругового тока (витка с током), в центре кругового тока с числом витков N, соленоида с током (вывод формул).

44. Магнитное поле в веществе. Диа-, пара- и ферромагнетики. Магнитная проницаемость среды. Петля гистерезиса. Магнитный поток. Механический и магнитный моменты, действующие на рамку с током в магнитном поле.

45. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля. Основы теории Максвелла (уравнения).

46. Переменный ток. Колебательный контур. Формула Томсона. Омическое, индуктивное, емкостное и полное (импеданс) сопротивления.

47. Волновые процессы. Типы волн. Волновое уравнение. Уравнение плоской волны. Сложение волн. Стоячие волны. Фигуры Лиссажу. Звук. Ультразвук, инфразвук. Их возникновение и действие на живые организмы. Пьезоэлектрический эффект. Магнитострикция. Генераторы ультра- и инфразвука и их применение.

48. Волновые процессы. Длина волны. Связь длины волны и частоты. Принцип Гюйгенса-Френеля.

49. Волновая оптика. Интерференция от двух точечных источников света, интерференция в тонких пленках, в пленках переменной толщины. Условия минимума и максимума (вывод). Монохроматичность и когерентность (объяснение).

50. Волновая оптика. Дифракция волн. Условия минимума и максимума. Формула дифракционной решетки. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Понятие о голографии.

51. Волновая оптика. Явление поляризации. Закон Брюстера. Закон Малюса. Двойное лучепреломление. Вращение плоскости поляризации.

52. Геометрическая оптика. Законы отражения и преломления света. Явление полного отражения света и его применение. Формула тонкой линзы. Угловое увеличение лупы, микроскопа. Устройство и принцип действия микроскопа.

53. Фотометрия. Фотометрические характеристики и их единицы измерения. Закон освещенности для точечного источника света.

54. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Спектры и их типы. Спектральный анализ. Дисперсия света.

55. Строение атома. Постулаты Бора. Сериальная формула для атома водорода.

56. Квантовая оптика. Законы теплового излучения. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Плотность потока излучения, давление света, энергетическая светимость, испускательная и поглощательная способность тела (формулы по определению).

57. Фотоэффект. Виды фотоэффекта. Формула Эйнштейна. Красная граница фотоэффекта. Типы физических фотопроцессов. Виды люминисценции. Собственные электромагнитные излучения биосистем.

58. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры: устройство и применение.

59. Виды ионизирующего излучения и их действие на вещество и живые организмы. Закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного препарата. Период полураспада.

60. Энергия связи. Дефект массы ядра. Элементы дозиметрии.

 

Готовить в отдельной тетради конспекты:

Вопросы 1 – 7 – I коллоквиум по «Механике» 16 октября 2020 г. (ауд. контр. раб.)

Вопросы 10 – 28 – II коллоквиум по «Молекулярной физике и термодинамике» 30 октября 2020 г. (ауд. контр. раб.)

Вопросы 29 – 45 – II коллоквиум по «Электромагнетизму»

Вопросы 8-9; 46-51 – IV коллоквиум по «Колебаниям и волнам»

Вопросы 52 – 60 – V коллоквиум по «Квантовой и атомной физике»