2 Контрольная работа

Приведены методические указания и контрольные задания для выполнения 2 контрольной работы по следующим разделам физики:

 электромагнетизм;

 волновая и квантовая оптика;

элементы атомной и ядерной физики.

Таблица вариантов 2

Вариант	Номера задач
	1	2	3	4	5	6	7	8
1	201	211	221	231	241	251	261	271
2	202	212	222	232	242	252	262	272
3	203	213	223	233	243	253	263	273
4	204	214	224	234	244	254	264	274
5	205	215	225	235	245	255	265	275
6	206	216	226	236	246	256	266	276
7	207	217	227	237	247	257	267	277
8	208	218	228	238	248	258	268	278
9	209	219	229	239	249	259	269	279
10	210	220	230	240	250	260	270	280

201. По двум длинным параллельным проводам текут в противоположных направлениях токи I_1=10А и I_2=15А. Расстояние между проводами d=5см. Определить напряженность и индукцию магнитного поля в точке, удаленной от первого провода на расстояние r_1=3см и от второго  на расстояние r_2=4см.

202. Какова напряженность и индукция магнитного поля в центре квадрата со стороной а=10см, если по его периметру протекает ток силой I = 2 А?

203. Определить напряженность и индукцию магнитного поля внутри соленоида длиной l=10cм при силе тока I=5А, если соленоид имеет N = 200 витков.

204. Рамка с током силой I=4А содержит N=80 витков тонкого провода. Определить магнитный момент р_m рамки с током, если ее площадь S = 25 см².

205. Найти напряженность Н магнитного поля в центре кругового проволочного витка радиусом R=3см, по которому течет ток I=0,5A.

206. Из проволоки длиной l=1м сделано кольцо. По кольцу течет ток I=10А. Найти напряженность Н и индукцию В магнитного поля в центре кольца.

207. Длинный прямой соленоид из проволоки диаметром d=1мм намотан так, что витки плотно прилегают друг к другу. Какова индукция В магнитного поля внутри соленоида при силе тока I=2А? Толщиной изоляции пренебречь.

208. Прямой провод длиной l=10см, по которому течет ток I=20А, находится в однородном магнитном поле с индукцией В=0,01Тл. Найти угол  между направлениями вектора В и тока, если на провод действует сила F=10мН.

209. По двум параллельным проводам длиной l=1м каждый текут одинаковые токи. Расстояние d между проводами равно 1см. Токи взаимодействуют с силой F=10мкН. Найти силу тока I в проводах.

210. Двухпроводная линия состоит из длинных параллельных проводов, находящихся на расстоянии d=5мм друг от друга. По проводам текут одинаковые токи I=100А. Определить силу взаимодействия токов, приходящуюся на единицу длины провода.

211. Протон влетел в магнитное поле перпендикулярно линиям индукции и описал дугу радиусом R=10см. Определить скорость V протона, если магнитная индукция В=1Тл.

212. Перпендикулярно магнитному полю (В=1Тл) возбуждено электрическое поле (Е=2010^4В/м). Перпендикулярно полям движется, не отклоняясь от прямолинейной траектории, заряженная частица. Определить скорость частицы.

213. Проводник длиной 1м движется со скоростью 5 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля. Определить индукцию В магнитного поля, если на концах проводника возникает разность потенциалов U=0,02В.

214. Рамка площадью S=50см², содержащая N=100 витков, равномерно вращается в однородном магнитном поле (В=40мТл). Определить максимальную ЭДС индукции _m, если ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции, а рамка вращается с частотой п=960 об/мин.

215. Определить силу тока в цепи через t=0,01с после ее размыкания. Сопротивление цепи R=10Ом и индуктивность L=0,15Гн. Сила тока до размыкания цепи I₀ = 10 А.

216. По катушке индуктивностью L=0,05мГн течет ток I=1А. При размыкании цепи сила тока изменяется практически до нуля за время t=150мкс. Определить среднюю ЭДС самоиндукции <_i>, возникающую в контуре.

217. Скорость самолета с реактивным двигателем V=900км/ч. Найти ЭДС индукции _i, возникающую между концами крыльев, если вертикальная составляющая напряженности магнитного поля Земли в средних широтах составляет примерно Н_В=40А/м, размах крыльев самолета l=9,5м.

218. По проводнику, изогнутому в виде кольца радиусом R=20см, содержащему N=500 витков, течет ток силой I=1А. Определить объемную плотность  энергии магнитного поля в центре кольца.

219. Соленоид длиной l=15м и площадью поперечного сечения S=2cм² имеет индуктивность L=0,3мкГн. При каком токе I объемная плотность энергии магнитного поля внутри соленоида =0,8мДж/м³?

220. Сколько витков имеет катушка, индуктивность которой L=0,5мГн, если при силе тока I=1A магнитный поток сквозь катушку Ф=2мкВб?

221. На тонкую прозрачную плоскопараллельную пластинку (n = 1,6) под углом 40 падает белый свет. При какой наименьшей толщине пленки она в проходящем свете будет казаться красной ( = 650 нм)?

222. Зимой на стёклах трамвая и автобусов образуются тонкие плёнки наледи, окрашивающие всё видимое в них в зеленоватый цвет (=550нм). Оценить, какова наименьшая толщина этих плёнок (показатель преломления наледи n=1,33).

223. В опыте Юнга расстояние d между щелями равно 0,6мм. На каком расстоянии l от щелей следует расположить экран, чтобы ширина х интерференционной полосы оказалась равной 3 мм? Длина волны падающего монохроматического света =500нм.

224. На мыльную пленку (n=1,33), находящуюся в воздухе, падает нормально пучок лучей белого света. При какой наименьшей толщине d пленки отраженный свет с длиной волны =450нм окажется максимально усиленным в результате интерференции?

225. Плосковыпуклая линза выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Определить толщину d слоя воздуха там, где в отраженном свете (=500нм) видно второе светлое кольцо Ньютона.

226. Между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинками положили очень тонкую проволочку, расположенную параллельно линии соприкосновения пластинок и находящуюся на расстоянии l=150мм от нее. В отраженном свете (=0,5мкм) на верхней пластинке видны интерференционные полосы. Определить диаметр d поперечного сечения проволочки, если на протяжении а=15мм насчитывается m=8 светлых полос.

227. Посередине между экраном и точечным источником монохроматического света =480нм помещена диафрагма с круглым отверстием. Экран, на котором наблюдается дифракционная картина, расположен на расстоянии 4,5м от источника. Определить радиус отверстия, при котором центр дифракционных колец, наблюдаемых на экране, будет наиболее темным.

228. Дифракционная картина наблюдается на расстоянии l=2м от точечного источника монохроматического света (=0,6мкм). Посередине между экраном и источником света помещена диафрагма с круглым отверстием. При каком радиусе R отверстия центр дифракционных колец, наблюдаемых на экране, будет наиболее темным?

229. На дифракционную решетку, содержащую n=100 штрихов на 1мм, падает нормально монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум третьего порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка (с другой стороны от центра дифракционной картины), ее нужно повернуть на угол =20. Определить длину волны  света.

230. На дифракционную решетку, содержащую n=800 штрихов на 1мм, падает нормально монохроматический свет (=0,6мкм). Найти общее число дифракционных максимумов, которые дает эта решетка. Определить угол  дифракции, соответствующий последнему максимуму.

231. Параллельный пучок рентгеновских лучей, которым соответствует длина волны =0,15нм, падает на грань кристалла каменной соли. Определить расстояние между атомными плоскостями кристалла, если дифракционный максимум второго порядка наблюдается при угле скольжения падающих лучей равном 30.

232. Какова длина волны  монохроматического рентгеновского излучения, падающего на кристалл кальцита, если дифракционный максимум второго порядка наблюдается, когда угол  между направлением падающего излучения и гранью кристалла равен 6? Расстояние d между атомными плоскостями кристалла принять равным 0,3 нм.

233. Определить скорость света в алмазе, если угол полной поляризации при отражении света от поверхности алмаза 67^о37^/.

234. Пучок естественного света падает на стекло с показателем преломления n=1,64. Определить угол преломления, при котором отраженный от стекла пучок света полностью поляризован.

235. Анализатор в 4 раза уменьшает интенсивность света, приходящего к нему от поляризатора. Определить угол  между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора. Потерями интенсивности света в анализаторе пренебречь.

236. Во сколько раз ослабляется интенсивность света, проходящего через два николя, плоскости пропускания которых образуют угол =45, если в каждом из николей в отдельности теряется 10% интенсивности падающего на него света?

237. На какой угловой высоте  над горизонтом должно находиться Солнце, чтобы солнечный свет, отраженный от поверхности воды (n=1,33), был полностью поляризован?

238. На пути частично поляризованного света, степень поляризации Р которого равна 0,8, поставили анализатор так, что интенсивность света, прошедшего через него, стала максимальной. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, если плоскость пропускания анализатора повернуть на угол =60?

239. Никотин (чистая жидкость), содержащийся в стеклянной трубке длиной d=8cм, поворачивает плоскость поляризации желтого света натрия на угол =137. Плотность никотина =1,0110³кг/м³. Определить удельное вращение  никотина.

240. Угол  поворота плоскости поляризации желтого света натрия при прохождении через трубку с раствором сахара равен 30. Длина трубки d =10см. Удельное вращение  сахара равно 1,1710^2радм³/(мкг). Определить плотность  раствора сахара.

241. Определить энергию W, излучаемую за время t=1мин из смотрового окошка площадью S=10cм² плавильной печи, если ее температура Т=1000К.

242. С поверхности сажи площадью S=2cм² при температуре Т=400К за время t=10мин излучается энергия W=166Дж. Определить коэффициент теплового излучения  сажи.

243. Температура Т верхних слоев Солнца равна примерно 5500К. Считая Солнце черным телом, определить длину волны _m, которой соответствует максимальная спектральная плотность энергетической светимости (r_,T)_max Солнца.

244. Определить, во сколько раз изменится мощность излучения абсолютно черного тела, если длина волны, соответствующая максимуму его спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с _max1=700нм до _max2=350 нм.

245. На поверхность серебряной пластинки падают ультрафиолетовые лучи (=0,3мкм). Работа выхода электронов из серебра 4,7 эВ. Будет ли иметь место фотоэффект?

246. При фотоэффекте с платиновой поверхности электроны полностью задерживаются разностью потенциалов U=0,8В. Вычислить длину волны используемого света.

247. С какой скоростью V должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны =450нм?

248. Рентгеновские лучи с длиной волны ₀=50пм испытывают комптоновское рассеяние на парафине. Найти длину волны  рентгеновских лучей, рассеянных в направлениях: а) =/2; б) =.

249. Найти длину волны де Бройля  для электронов, прошедших разность потенциалов U₁=1B и U₂=100B.

250. Заряженная частица, ускоренная разностью потенциалов U=200B, имеет длину волны де Бройля =2,02пм. Найти массу m частицы, если ее заряд численно равен заряду электрона.

251. Пользуясь теорией Бора, вычислить импульс электрона на второй стационарной орбите атома водорода.

252. Определить длину волны де Бройля для электрона, находящегося в атоме водорода на пятой боровской орбите.

253. αчастица движется в однородном магнитном поле с индукцией В=30мТл по окружности радиусом R=2,0м. Определить длину волны де Бройля для αчастицы.

254. Вычислить энергию  фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на первый.

255. Атом водорода в основном состоянии поглотил квант света с длиной волны =121,5нм. Определить радиус r электронной орбиты возбужденного атома водорода.

256. Ядро радия выбросило -частицу (ядро атома гелия ). Найти массовое число А и зарядовое число Z вновь образовавшегося ядра. По таблице Д.И. Менделеева определить, какому элементу это ядро соответствует.

257. Ядро бериллия захватило электрон из К-оболочки атома. Какое ядро образовалось в результате К-захвата?

258. Ядро плутония испытало шесть последовательных -распадов. Написать цепочку ядерных превращений с указанием химических символов, массовых и зарядовых чисел промежуточных ядер и конечного ядра.

259. В ядре изотопа углерода один из нейтронов превратился в протон (^ распад). Какое ядро получилось в результате такого превращения?

260. В какой элемент превращается изотоп висмута после одного распада и двух ^распадов? Написать и объяснить реакции распада.

261. Определить, какая часть начального количества ядер радиоактивного изотопа распадается за время t, равное трем периодам полураспада.

262. Первоначальная масса радиоактивного изотопа натрия равна 5 г. Период полураспада  14,8 часа. Определить активность изотопа через 5 часов.

263. В центре изолированного металлического шара с радиусом 20см находится источник βизлучения, имеющий активность 1мКи. До какого потенциала зарядится шар через 20с, если все βизлучение поглощается шаром?

264. Период полураспада радиоактивного изотопа фосфора составляет 14,3 суток. Определить время, за которое распадется 2/3 начального количества ядер фосфора.

265. Кинетическая энергия частицы, испускаемой изотопом радона , Е_К = 5,5 МэВ. Определить ее скорость.

266. За t=8ч начальное количество радиоактивного изотопа уменьшилось в 3 раза. Во сколько раз оно уменьшится за сутки, считая от начального момента времени?

267. Радиоактивный изотоп йода имеет период полураспада 8 суток. Определить постоянную распада  этого изотопа, среднее время жизни τ его атома и активность А данного изотопа.

268. Начальная активность 1г изотопа радия равна 1Ки. Определить период полураспада этого изотопа.

269. Сколько атомов полония распадется за одни сутки, если первоначальное количество атомов N=10⁶?

270. Найти активность А массы m = 1г радия.

271. Вычислить дефект массы, полную и удельную энергию связи ядра изотопа гелия .

272. Ядерная реакция протекает по уравнению . Вычислить энергетический эффект Q реакции. Освобождается или поглощается эта энергия и в каком количестве?

273. Найти энергию реакции , протекающей в результате взаимодействия медленных нейтронов с покоящимися ядрами бора.

274. Определить удельную энергию связи для ядра .

275. Найти энергию реакции , протекающей в результате взаимодействия медленных нейтронов с покоящимися ядрами бора.

276. Вычислить энергетический эффект Q реакции .

277. Определить энергию реакции . Освобождается или поглощается эта энергия?

278. Вычислить энергетический эффект Q реакции . Освобождается или поглощается эта энергия?

279. Вычислить дефект массы, полную и удельную энергию связи ядра изотопа кислорода .

280. Определить энергию Е_св, которая освободится при соединении одного протона и двух нейтронов в атомное ядро.

Приложение