ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

II КУРСА СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДУКТОВ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ»

Вариант выбирается по последней цифре студенческого билета!

ЗАДАЧИ

1.Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускаются в керосин плотностью 0,8 г/см3. Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы угол расхождения нитей в воздухе и в керосине был один и тот же? Диэлектрическая проницаемость керосина ε = 2.

2.Кольцо радиусом r = 5 см из тонкой проволоки равномерно заряжено с линейной плотностью τ = 14 нКл/м. Определите напряжённость поля на оси, проходящей через центр кольца, в точке А, удалённой на расстоянии а = 10 см от центра кольца.

3.Электростатическое поле создаётся двумя бесконечными параллельными плоскостями, заряженными равномерно одноименными зарядами с поверхностной плотностью σ1 = 1 нКл/м2 и σ2 = – 2 нКл/м2. Определите напряжённость электростатического поля: 1) между плоскостями; 2) за пределами плоскостей. Постройте график изменения напряжённости поля вдоль линии, перпендикулярной плоскостям.

4.Шар радиусом R = 10 см заряжен равномерно с объёмной плотностью

ρ= 10 нКл/м3. Определите напряжённость электростатического поля: 1) на расстоянии r1 = 5 см от центра шара; 2) на расстоянии r2 = 15 см от центра шара. Постройте зависимость Е(r).

24

5.Электростатическое поле создаётся положительно заряженной бесконечной нитью с постоянной линейной плотностью τ = 1 Кл/см. Какую скорость приобретает электрон, приблизившись под действием поля к нити вдоль линии напряжённости с расстояния r1 = 1,5 см до r2 = 1 см?

6.Электростатическое поле создаётся шаром радиусом R = 10 см, равномерно заряженным с объёмной плотностью ρ = 20 нКл/м3. Определите разность потенциалов между точками, лежащими внутри шара на расстояниях r1 = 2 см и r2 = 8 см от его центра.

7.К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов U1 = 500 В. Площадь пластин S = 200 см2, расстояние между ними d = 1,5 мм. После отключения конденсатора от источника напряжения в пространство между пластинами внесли парафин (ε = 2). Определите разность потенциалов U2 между пластинами после внесения диэлектрика. Определите также ёмкость конденсатора С1 и С2 до и после внесения диэлектрика.

8.Ёмкость батареи конденсаторов, образованной двумя последовательно соединёнными конденсаторами, С = 100 пФ, а заряд Q = 20 нКл. Определите ёмкость второго конденсатора, а также разность потенциалов на обкладках каждого конденсатора, если С1 = 200 пФ.

9.К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов U1 = 500 В. Площадь пластин S = 200 см2, расстояние между ними d1 = 1,5 мм. Пластины раздвинули до расстояния d2 = 15 мм. Найдите энергию W1 и W2 конденсатора до и после раздвижения пластин, если источник напряжения перед раздвижением: 1) отключался; 2) не отключался.

10.По алюминиевому проводу сечением S = 0,2 мм2 течёт ток I = 0,2 А. Определите силу, действующую на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля. Удельное сопротивлении алюминия ρ = 26 нОм·м.

11.Определите ток короткого замыкания источника ЭДС, если при внешнем сопровождении R1 = 50 Ом ток в цепи I1 = 0,2 А, а при R2 = 110 Ом – I2 = 0,1 А.

12.Определите: 1) ЭДС Е; 2) внутреннее сопротивление r источника тока, если во внешней цепи при силе тока 4 А развивается мощность 10 Вт, а при силе тока 2 А мощность 8 Вт.

13.По двум бесконечно длинным прямым параллельным проводникам, расстояние между которыми d = 15 см, текут токи I1 = 70 А и I2 = 50 А в противоположных направлениях. Определите магнитную индукцию В в точке А, удалённой на r1 = 20 см от первого и r2 = 30 см от второго проводника.

25

14.Круговой виток радиусом R = 15 см расположен относительно бесконечно длинного провода так, что его плоскость параллельна проводу. Перпендикуляр, восставленный на провод из центра витка, является нормалью к плоскости витка. Сила тока в проводе I1 = 1 А, сила тока в витке I2 = 5 А. Расстояние от центра витка до провода d = 20 см. Определите магнитную индукцию в центре витка.

15.Два бесконечных прямолинейных параллельных проводника с одинаковыми токами, текущими в одном направлении, находятся друг от друга на расстоянии r. Чтобы их раздвинуть до расстояния 2R, на каждый сантиметр длины проводника затрачивается работа А = 138 нДж. Определите силу тока в проводниках.

16.Электрон движется прямолинейно с постоянной скоростью υ = 0,2 Мм/с. Определите магнитную индукцию В поля, создаваемого электроном в точке, находящей на прямой, проходящей через мгновенное положение электрона и

составляющей угол α = 450 со скоростью движения электрона на расстоянии

ч= 5 см.

17.Электрон, ускоренный разностью потенциалов u = 0,5 кВ, движется параллельно прямолинейному длинному проводнику на расстоянии r = 1 см от него. Определите силу, действующую на электрон, если через проводник пропускать ток I = 10 А.

18.Электрон, обладая скоростью ν = 1 Мм/с, влетает в однородное магнитное поле под углом α = 600 к направлению поля и начинает двигаться по спирали. Напряжённостью магнитного поля Н = 1,5 кА/м. Определите: 1) шаг спирали; 2) радиус витка спирали.

19.Соленоид длиной l = 0,5 м содержит N = 1000 витков. Определите магнитную индукцию В поля внутри соленоида, если сопротивление его обмотки R = 120 Ом, а напряжение на его концах U = 60 В.

20.В однородное магнитное поле с индукцией В = 0,3 Тл помещена прямоугольная рамка с подвижной стороной, длина которой l = 15 см. Определите ЭДС индукции, возникающей в рамке, если ее подвижная сторона

перемещается перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью

υ= 10 м/с.

21.В однородном магнитном поле равномерно вращается прямоугольная рамка с частотой n = 600 мин-1. Амплитуда индуцируемой в рамке ЭДС Е = 3 В. Определите максимальный магнитный поток через рамку.

22.В соленоиде без сердечника, содержащем N = 1000 витков, при увеличении силы тока магнитный поток увеличился на 1 мВб. Определите

26

среднюю ЭДС самоиндукции (ES), возникающую в соленоиде, если изменение силы тока произошло на 0,1 с.

23.Материальная точка массой m = 50 г совершает гармонические колебания согласно уравнению х = 0,1cos 3 /2 t м. Определите: 1) возвращающую силу F для момента времени t = 0,5 с; 2) полную энергию T точки.

24.Материальная точка колеблется согласно уравнению х = Аcos ωt, где

А= 5 см и ω = π/12с-1. Когда возвращающая сила F в первый раз достигает значения 12мН, потенциальная энергия П точка оказывается равной 0,15 мДж. Определите: 1) этот момент времени t; 2) соответствующую этому моменту фазу ωt.

25.На горизонтальной пружине жёсткостью k = 800 Н/м укреплён шар массой М = 4 кг, лежащий на гладком столе, по которому он может скользить без трения. Пуля массой m = 10 г, летящая с горизонтальной скоростью υ0 = 600 м/с и имеющая в момент удара скорость направленную вдоль оси пружины, попала в шар и застряла в нём. Пренебрегая массой пружины и сопротивлением воздуха, определите: 1) амплитуду колебания шара; 2) период колебаний шара.

26.Два математических маятника имеют одинаковые массы, длины, отличающиеся в n = 1,5 раза, и колеблются с одинаковыми угловыми амплитудами. Определите, какой из маятников обладает большей энергией и во сколько раз.

27.Математический маятник длиной l = 50 см подвешен в кабине самолета. Определите период T колебаний маятника, если самолет движется: 1) равномерно; 2) горизонтально с ускорением α = 2,5 м/с2.

28.Колебательный контур содержит соленоид (длина l = 5 см, площадь поперечного сечения S1 = 1,5 см3, число витков N = 500) и плоский конденсатор (расстояние между пластинами d = 1,5 мм, площадь пластин S2 = 100 см2). Определите частоту ω собственных колебаний контура.

29.Два когерентных источника колеблются в одинаковых фазах с частотой ν = 400 Гц. Скорость распространения колебаний в среде υ = 1 км/с. Определите, при какой наименьшей разности хода будет наблюдаться: 1) максимальное усиление колебаний; 2) максимальное ослабление колебаний.

30.Радиолокатор обнаружил в море подводную лодку, отражённый сигнал от которой дошёл до него за t = 36 мкс. Учитывая, что диэлектрическая проницаемость воды ε = 81, определите расстояние от локатора до подводной лодки.

27

31.Длина λ электромагнитной волны в вакууме, на которую настроен колебательный контур, равна 12 м. Пренебрегая активным сопротивлением контура, определите максимальный заряд Qm на обкладках конденсатора, если максимальная сила тока в контуре Im = 1 А.

32.На плоскопараллельную плёнку с показателем преломления n = 1,33 под углом I = 45° падает параллельный пучок белого света. Определите, при какой наименьшей толщине плёнки зеркально отражённый свет наиболее сильно окрасится в жёлтый цвет (λ = 0,6 мкм).

33.На стеклянный клин (n = 1,5) нормально падает монохроматический свет.

Угол клина равен 4 . Определите длину световой волны, если расстояние между двумя соседними интерференционными максимумами в отражённом свете равно 0,2 мм.

34.На щель шириной α = 0,1 мм падает нормально монохроматический свет (λ = 0,6 мкм). Экран, на котором наблюдается дифракционная картина, расположен параллельно щели на расстоянии l = 1 м. Определите расстояние b между первыми дифракционными минимумами, расположенными по обе стороны центрального фраунгоферова максимума.

35.На дифракционную решётку длиной l = 1,5 мм, содержащей N = 3000 штрихов, падает нормально монохроматический свет с длиной волны λ = 550 нм. Определите: 1) число максимумов, наблюдаемых в спектре дифракционной решетки; 2) угол, соответствующий последнему максимуму.

36.Определите число штрихов на 1 мм дифракционной решётки, если углу

φ= 30° соответствует максимум четвертого порядка для монохроматического света с длиной волны λ = 0,5 мкм.

37.Монохроматический свет нормально падает на дифракционную решётку. Определите угол дифракции, соответствующий максимуму четвёртого порядка, если этот угол для линии 0,6 мкм в третьем порядке составляет 30°.

38. Определить толщину плоскопараллельной стеклянной пластинки (n = 1,55), при которой в отражённом свете максимум второго порядка для λ = 0,65 мкм наблюдается под тем же углом, что и у дифракционной решётки с постоянной d = 1 мкм.

39. Узкий параллельный пучок монохроматического рентгеновского излучения падает на грань кристалла с расстоянием d между его атомными плоскостями 0,3 нм. Определите длину волны рентгеновского излучения, если

28

под углом = 30° к плоскости грани наблюдается дифракционный максимум первого порядка.

40.Площадь, ограниченная графиком спектрального плотности энергетической светимости r ,T чёрного тела, при переходе от термодинамической температуры Т1 к температуре Т2 увеличилась в 5 раз. Определите, как изменится при этом длина волны λmax, соответствующая максимуму спектральной плоскости энергетической светимости чёрного тела.

41.Определите, как и во сколько раз изменится мощность излучения чёрного тела, если длина волны, соответствующая максимуму его спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с λ1 = 720 нм до λ2 = 400 нм.

42.Чёрное тело нагрели от температуры Т1 = 600 К до Т2 = 2400 К. Определите: 1) во сколько раз увеличилась его энергетическая светимости;

2)как изменилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости.

43.Фотоэлектроны, вырываемые с поверхности металла, полностью задерживаются при приложении обратного напряжения U0 = 3 В. Фотоэффект для этого металла начинается при частоте падающего монохроматического света ν0 = 6 · 1014 с-1. Определите: 1) работу выхода электронов из этого металла;

2)частоту применяемого облучения.

44.«Красная граница» фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм. Определите: 1) работу выхода электронов из этого металла; 2) максимальную скорость электронов, вырываемых из этого металла светом с длиной волны 400 нм.

45.Задерживающее напряжение для платиновой пластинки (работа выхода 6,3 эВ) составляет 3,7 В. При тех же условиях для другой пластинки задерживающее напряжение равно 5,3 В. Определите работу выхода электронов из этой пластинки.

46.Определите максимальную скорость υmax фотоэлектронов, вырываемых с поверхности цинка (работа выхода А = 4 эВ), при облучении γ-излучением с длиной волны λ = 2,47 пм.

47.Определите длину волны рентгеновского излучения, если при

комптоновском рассеянии этого излучения под углом = 600 длина волны рассеянного излучения оказалась равной 57 пм.

48. Фотон с длиной волны λ = 5 пм испытал комптоновское рассеяние под углом = 900 на первоначально покоившемся свободном электроне.

29

Определите: 1) изменение длины волны при рассеянии; 2) энергию электрона отдачи; 3) импульс электрона отдачи.

49.Определите энергию фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на второй [1,89 эВ].

50.Максимальная длина волны спектральной водородной линии серии Лаймана равна 0,12 мкм. Предполагая, что постоянная Ридберга неизвестна, определите максимальную длину волны линии серии Бальмера.

51.Используя теорию Бора для атома водорода, определите: 1) радиус ближайшей к ядру орбиты (первый Боровский радиус); 2) скорость движения электрона по этой орбите.

52.Определите первый потенциал возбуждения атома водорода.

53.Определите длину волны де Бройля для электрона, находящегося в атоме водорода на третьей боровской орбите.

54.Протон движется в однородном магнитом поле с индукцией В = 15 мТл по окружности радиусом R = 1,4 м. Определите длину волны де Бройля для протона.

55.Определите, какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти протон, чтобы длина волны де Бройля λ для него была равна 1 нм.

56.Заряженная частица, ускоренная разностью потенциалов u = 500 В, имеет длину волны де Бройля λ = 1,282 пм. Принимая заряд этой частицы равным заряду электрона, определите её массу.

57.Определите энергию связи ядра атома гелия 24Не = 2Не4. Масса нейтрального атома гелия равна 6,6467 · 10-27 кг [28,4 МэВ].

58.Вычислите дефект массы, энергию связи ядра атома и его удельную энергию связи для элемента 9F18.

59.Радиоактивное ядро, состоящее из 88 протонов и 138 нейтронов,

выбросило -частицу. Какое ядро образовалось в результате -распада? Определите дефект массы и энергию связи образовавшегося ядра.

60. Какое количество энергии освободится при соединении одного протона и двух нейтронов в атомное ядро?

30

Приложение А

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ХАБАРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЭКОНОМИКИ И ПРАВА» ХГАЭП

Кафедра естественнонаучных дисциплин

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по физике_________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

студента (курс, группа) ______________________________________________________

Ф.И.О. ____________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Хабаровск 2007

31

Приложение Б Основные физические постоянные (округленные значения)

32