Физика / Физика контр.раб. Ч.3 / Физика контр. раб. 3

32

переменном токе одинаковая; при постоянном - разная. 4. Одинакова.

3. Источник тока, амперметр и некоторое сопротивление соединены последовательно в замкнутую цепь. Сопротивление сделано из медной проволоки длиной 100 м и поперечным сечением 2 мм2 Сопротивление амперметра равно 0,05 Ом. Амперметр показывает 1,43 А. Определить Э.Д.С, источника, если его внутреннее сопротивление 0,5 Ом.

Варианты ответа: 1.2В; 2. 1,2 В; 3. 1,8 В; 4. 3 В, 5. 3, 7 В.

4. Каким должно быть сопротивление шунта по сравнению с сопротивлением амперметра , если надо измерить общий ток в цепи 10 А, а амперметр имеет пределе А?

Варианты ответа:

URrn- 0 2 5 ДА; 2. Дш = ЛА; 3. йш = 5RA; 4. R. = 0,1RK.

5. Две электрические лампочки, с сопротивлением R\ = 360 Ом и Ri =

6. Какое из уравнений представляет второе правите Кирхгофа рпг. данного контура? Ток через сопротивление Л| идет слева - направо.

Варианты ответа

33

300.В вершинах квадрата находятся одинаковые заряды д = 3-10"10 Кл каждый. Какой отрицательный заряд -q0 нужно поместить в центре квадрата, чтобы сила взаимного отталкивания положительных зарядов была уравновешена силой притяжения отрицательного заряда?

301.В вершинах шестиугольника со стороной а = 10 см расположены точечные заряды д, 2д, Зд, 4д, 5q, 6д (д = 0,1 мкКл). Найти силу F, действующую на точечный заряд д, лежащий в плоскости шестиугольника и равноудаленный от его вершин.

302.Четыре одинаковых заряда q = 40 нКл каждый закреплены в вершинах квадрата со стороной а = 10 см. Найти силу, действующую на один из этих зарядов со стороны трех остальных.

303.Три одинаковых заряда д = 10"9 Кл каждый расположены по вершинам равностороннего треугольника. Какой отрицательный заряд да нужно поместить в центре треугольника, чтобы его притяжение уравновесило силы взаимного отталкивания зарядов?

304.В вершинах квадрата находятся положительные одинаковые заряды q. В центр квадрата помещен отрицательный заряд д0 = -0,287 нКл. Найти д, если результирующая сила, действующая на каждый заряд, равна нулю.

305.Сила взаимного гравитационного притяжения двух водяных одинаково заряженных капель уравновешивается силой

электростатического отталкивания. Определить заряд д капель, если их радиусы /• = 1,5-Ю"4 м. рводь, = 103кг/м3.

306.В элементарной теории атома водорода принимают, что

электрон обращается вокруг ядра по круговой орбите. Определить скорость электрона, если радиус орбиты R = 5,ЗТ0"9 см. Сколько оборотов

всекунду делает электрон?

307.Заряд q = 310"7 Кл равномерно распределен по сферической

поверхности. Какую скорость нужно сообщить точечному заряду q0 = 210 Кл, массой т = 610"6 Кг в направлении, перпендикулярном, прямой, соединяющей центр сферической поверхности с точечным зарядом, чтобы он начал вращаться по окружности с радиусом г = 10 см, R^ < г, ^«гОсф.

308.Два положительных заряда д\=2 нКл и дг = 4 нКл находятся на расстоянии / = 60 см друг от друга. Определить местоположение, величину

изнак заряда д3, чтобы все заряды находились в равновесии.

309.Два одинаковых алюминиевых шарика радиусом R надеты на гонкий непроводящий'-стержень. Верхний шарик, имеющий заряд +q , закреплен, а нижний (его* з а р я ^ - ^ ^ о ж е т свободно перемещаться вдоль стержня. На каком расстояний г будут находиться в равновесии заряженные шарики при вертикальном положении стержня. (r»R)

310.Треть тонкого кольца радиуса R = 10 см несет равномерно распределенный заряд q = 50 нКл. Определить напряженность Ё и потенциал </> электрического поля, создаваемого распределенным зарядом

вточке, совпадающей с центром кольца.

311Тонкий стержень длиной / = 20 сМ несет равномерно

34 распределенный заряд с лй$&йной плотностью г = 0,1 мкКл. Определить

. 312. По дуге кольца длиной в шестую часть окружности распределен заряд q = 31,4 нКл. Определить напряженность Ё и потенциал <р электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке О, совпадающей с центром кольца. Радиус окружности R = 10 см.

313.По дуге кольца длиной в три четверти окружности распределен заряд с линейной плотностью т - 20 нКл/м. Определить напряженность Ё

ипотенциал <р электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке О, совпадающей с центром кольца. Радиус окружности R = 14,1 см.

314.Тонкое кольцо несет распределенный заряд q = 0,2 мкКл. Определить напряженность Ё и потенциал ср электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке А, равноудаленной от всех точек кольца на расстояние г = 2ft см. Радиус кольца Л = 10 см.

315.По дуге кольца длиной в пять шестых окружности распределен заряд с линейной плотностью т = 20 нКл/м. Определить напряженность Ё

ипотенциал ф электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке О, совпадающей с центром кольца. Радиус окружности R = 10 см.

31.6.Тонкий стержень, уходящий одним концом в бесконечность, несет равномерно распределенный заряд с линейной плотностью т = 0,5

одЖл/м. Определить напряженность Ё и потенциал <р электрического поля, создаваемого зарядом стержня в точке А, лежащей на оси стержня на расстоянии а = 20 см от его начала.

317. Четверть тонкого кольца радиусом R = 10 см несет равномерно распределенный заряд q = 0,05 мкКл. Определить напряженность Ё и потенциал р электрического поля, создаваемого распределенным зарядом

вточке О, совпадающей с центром кольца.

318:Две трети тонкого кольца радиусом R= 10 см несут равномерно распределенный заряд с линейной плотностью т = 0,2 мкКл/м. Определить напряженность Ё и потенциал <р электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке О, совпадающей с центром кольца.

319.По тонкому полукольцу радиуса Л = 10 см равномерно раеяределен заряд с линейной плотностью т = 1 мкКл/м. Определить напряженность Ё и потенциал ср электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в центре кольца.

326.На двух параллельных бесконечных плоскостях равномерно

распределены заряды с поверхностными плотностями о} = -4а, а2 = 2а, где •а = 4 0 нКл/м2. 1) Найти напряженность Е электрического поля в трех областях: слева, между и справа от плоскостей; 2) на чертеже указать

35

направление вектора Ё для каждой области.

321.На двух концентрических сферах радиусом R и 2R равномерно

распределены заряды с поверхностными плотностями о, - о и а2 = -а, где о= 0,1 мкКл/м1. Требуется: 1) найти зависимость Е(г) напряженности электрического поля от-расстояния от центра сфер-для трех рбластей: внутри сфер, между сферами и вне сфер; 2) вычислить напряженность Е в точке, удаленной от центра на расстояние г = 3R и указать направление вектора Ё.

322.На двух бесконечных параллельных плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями <j\ = 2а и а2 = <?> гДе

с= 20 нКл/м. Требуется: 1) найти напряженность Е электрического поля в трех областях: слева от плоскостей, между плоскостями^ и справа от плоскостей; 2) на чертеже указать направление вектора Е для каждой

323.На двух бесконечных параллельных "плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями С| = а, о2 = -2а, где

а= 20 нКл/м2. Требуется: 1) найти напряженность Е электрического поля в трех областях: слева, между и справа от плоскостей, 2) на чертеже указать направление вектора Ё для каждой области. -

324.На двух концентрических сферах радиусами R и. 2R равномерно

распределены заряды с поверхностными плотностями С| = 4с и с2 = с, где с= 30 нКл/м2. Требуется: 1) найти зависимость Е(г) напряженности электрического поля от расстояния до центра сфер дня трех областей; внутри сфер, между сферами и вне сфер; 2) вычислить напряженность^ в точке, удаленной от центра на расстояние г = 1,5 R и указать направление вектора Ё.

325.На двух коаксиальных бесконечных цилиндрах радиусами R и

2R равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями а, = - 2с и а2 = о, где с = 50 нКл/м2. Требуется: 1) найти зависимость Е(г) напряженности электрического поля от расстояния до оси цилиндров для трех областей: . внутри, . между и вне цилиндров,. 2) 'Вычислить

напряженность Е в точке, удаленной от оси цилиндров на расстояние ^

г= 1,5 R и указать направление вектора Ё.

326.На двух концентрических сферах радиусом R к 2R равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями d| = -4а и а2 =о\ где

-а = 50 нКл/м2. Требуется: 1) найти зависимость Е(г) напряженности электрического поля от расстояния до центра сфер для трех областей: внутри сфер, между сферами и вне сфер; 2) вычислить напряженность £ в точке, удаленной от центра на расстояние г • 1,5 R к указать направление вектора Е.

327. На двух коаксиальных бесконечных цилиндрах радиусами R и

2R равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями а, • с и а2 = -о\ где а = 60 мкКл/м2. Требуется: I) найти зависимость Б(г) напряженности электрического поля от расстояния до оси цилиндров для

38

заполнено двумя слоями диэлектрика; стекла толщиной d\ = 0,2 см и парафина толщиной йг = 0,3 см. Разность потенциалов между обкладками U = 300 В. Определить напряженность Е поля и падение потенциала в каждом из слоев.

349.Два шара, радиусы которых, 5 и 8 см, а потенциалы соответственно 120 и 50 В, соединяют проводом. Найти потенциалы шаров после их соединения и заряд, перешедший с одного шара на другой.

350.Плоский конденсатор с площадью пластин S = 300 см2 каждая заряжен до разности потенциалов U = 10J В. Расстояние между пластинами d = 4 см. Диэлектрик - стекло (е = 7). Какую нужно совершить работу, чтобы удалить стекло из конденсатора? Конденсатор отключен от источника.

351.Энергия плоского воздушного конденсатора Wx = 210"7 Дж. Определить энергию конденсатора после заполнения его диэлектриком с диэлектрической проницаемостью е = 2, если конденсатор отключен от источника питания.

352.Энергия плоского воздушного конденсатора W\ = 410"7 Дж. Определить энергию конденсатора после заполнения его диэлектриком с диэлектрической проницаемосгыо е = 4, если конденсатор подключен к источнику питания.

353.Пластины плоского конденсатора подключены к источнику с э.д.с 2 В. Определить изменение энергии электрического поля конденсатора, если конденсатор наполовину заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью е = 2. Граница между диэлектриком и

воздухом расположена перпендикулярно пластинам. Расстояние между пластинами d = 1 см, площадь пластин S = 50 см2.

354.Пластины плоского конденсатора подключены к источнику с э.д.с 2 В. Определить изменение энергии электрического поля конденсатора, если конденсатор наполовину заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью е = 2. Граница между диэлектриком и

воздухом расположена параллельно пластинам конденсатора. Расстояние между !пластинами d = 1 см, площадь пластин S = 50 см2.

355.Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора 100 В. Площадь каждой пластины 200 см", расстояние между пластинами 0,5 мм, пространство между ними заполнено парафином (е =

2). Определить силу притяжения пластин друг к другу и энергию поля конденсатора.

356.Плоский конденсатор заполнен диэлектриком и на его пластины подана некоторая разность потенциалов. Его энергия при этом равна 2-10"5 Дж. После того как конденсатор отключили от источника напряжения, диэлектрик вынули из конденсатора. Работа, которую надо было

совершить против сил электрического поля, чтобы вынуть диэлектрик, равна 7Т0"5 Дж. Найти диэлектрическую проницаемость диэлектрика.

35.7.Ппоокий воздушный конденсатор с площадью пластин 100 см2 и расстоянием, между ними 1 мм заряжен до 100 В. Затем пластины

39

раздвигаются до расстояния 25 мм. Найти энергию конденсатора^ до и после раздвижения пластин, если источник напряжения перед раздвижением: 1) не отключается; 2) отключается.

5 = 400 см2 подключен к источнику тока, э.д.с. которого равна 200 В. определить работу внешних сил по раздвижению пластин от расстояния d\ = 2 см до di = 4 см. Пластины в процессе раздвижения остаются подключенными к источнику.

360.Э.д.с. батареи 12 В, сила тока короткого замыкания 5 А. Какую наибольшую мощность можно получить во внешней цепи, соединенной с такой батареей?

361.Э.д.с. батареи е = 80 В, внутреннее сопротивление г/ = 5 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность Р • 100 Вт. Определить силу тока Г:в цепи, напряжение U, под которым находится внешняя цепь, и ее сопротивление R.

362.Обмотка катушки из медной проволоки при // = 14 "С имеет сопротивление Rt = 10 Ом. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равным R2 = 12,2 Ом. До какой температуры t2 нагрелась' обмотка? Температурный коэффициент сопротивления меди а = 4,1510"

К"'.

363.В сеть с напряжением U - 100 В подключили катушку с сопротивлением Л, = 2 кОм и вольтметр, соединенные последовательно. Показание вольтметра U = 80 В. Когда катушку заменили другой, вольтметр показал U2 = 60 В. Определить сопротивление R2 другой катушки.

364.Э.д.с. батареи £ = 24 В, внутреннее сопротивление г = 2,4 Ом. Определить максимальную мощность Рта1, которая может выделяться во внешней цепи.

365.При внешнем сопротивлении R\ = 8 Ом сила тока в цепи // = 0,8 А, при сопротивлении R2 = 15 Ом сила тока 12 " 0,5 А. Определить силу тока 1а короткого замыкания источника э.д.с.

366.Элемент, имеющий э.д.с. е = 1,1 В и внутреннее сопротивление г

=1 Ом, замкнут на внешнее сопротивление R = 9 Ом. Найти ток / в цепи,

падение потенциала U во внешней цепи и падение потенциала Ur внутри элемента. С каким к.п.д. г\ работает элемент?

367.Пять последовательно соединенных источников с э.д.с. е = 1,2 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом каждый замкнуты на внешнее сопротивление R. Какой величины должно SbiibJ?. чтобы во внешней цепи выделялась максимальная мощность?

368 Сопротивление гальванометра Rr = 720 Ом, шкала его рассчитана на 300 мкА. Как и какое добавочное сопротивление нужно

40

подключить, чтобы можно было систему включать в цепь с напряжением

300В?

369.Сопротивление гальванометра Rr = 680 Ом. Какое сопротивление (шунт) нужно подключить к нему, чтобы можно было измерить ток силой 2,5 А? Шкала гальванометра рассчитана на 300 мкА.

370.Сила тока в проводнике равномерно убывает от 20 А до 6 А в течение 6 с. Какой заряд проходит через поперечное течение проводника за последние четыре секунды?

371.Определить напряженность электрического поля в алюминиевом проводнике объемом 10 см1, если при прохождении по нему постоянного тока за время 5 мин выделилось количество теплоты 2,3 кДж. Удельное сопротивление алюминия р = 26 нОм-м.

372. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от /0 = 0 до / = 5 А в течение времени 10 с Определить заряд, прошедший по проводнику.

373.Определить количество теплоты Q, выделившееся за время / = 10 с в проводнике сопротивлением R = 10 Ом, если сила тока в нем, равномерно уменьшаясь, изменилась от It = 10 А до 12 = 0.

374.За время / = 8 с при равномерно возраставшей силе тока в

проводнике сопротивлением R - 8 См выделилось количество теплоты Q = 500 Дж. Определить заряд q, прошедший в проводнике, если сила тока

вначальный момент времени равна нулю.

375.За время t = 10 с при равномерно возрастающей силе тока от нуля до некоторого максимального значения в проводнике выделилось количество теплоты Q = 40 кДж. Определить среднюю силу тока </> в проводнике, если его сопротивление R-26 Ом.

376.Плотность электрического тока в медном проводе равна !0 А/см2. Определить объемную плотность тепловой мощности тока, если удельное сопротивление меди р = 17 нОм-м.

377. В проводнике за время = 10 с при равномерном возрастании силы тока от // = 1 А до Ь = 2 А выделилось количество теплоты Q = 5 кДж. Кайти сопротивление R проводника.

378.Сила тока в проводнике сопротивлением R = 10 Ом за время t = 50 с равномерно нарастает от /; = 5 А до 1%= 10 А. Определить количество теплоты Q, выделившееся за это время в проводнике.

379.За время / = 20 с при силе тока, равномерно возрастающей от

нуля до некоторого максимума, s проводнике

,сопротивлением R = 5 Ом выделилось количество

4!

3 81. В схеме на рис. справа et = 30 В, ег - 5 В, R2 = 10 Ом, Ri = 20 Ом. Через амперметр идет

сопротивление вольтметра 1000 Ом. Найти показание вольтметра. Сопротивлением батареи пренебречь. R2 = 100 Ом. .

S85. Какую силу тока показывает

миллиамперметр мА в схеме на рис., если е, ~ 2 В, е2 = 1 В, R, = 103 Ом, R2 = 500 Ом, R3 =

200 Ом и сопротивление амперметра равно RA = 200 Ом? Внутренним сопротивлением элементов пренебречь.

386. Два элемента с одинаковыми эд.с. е, = е2 = 2 В и внутренними сопротивлениями Г| = 1 Ом. и г2 = 2 Ом замкнуты на внешнее сопротивление R (см. рис.). Через элемент с э.д.с. S] течет ток I| = 1 А. Найти сопротивление R и ток

Ij, текущий через элемент с э.д.с. е2. Какой ток I течет через сопротигёление R?

24

8.Определить скорость v электрона, имеющего кинетическую энергию Г» 1,53 МэВ. (Ответ 2,91-10* м/с).

9.Электрон движется со скоростью v = 0,6 с, где с - скорость свет» ж вакууме. Определить релятивистский импульс р электрона. (Ответ.2,0-10'"

кг- м/с).

10.Вычислить энергию, излучаемую за время / = 1 мин с площади S

=1 см2 абсолютно черного тела, температура которого Т - 1000 К. (Ответ.

340 Дж)

11.Длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения абсолютно черного тела, Х« • 0,6 мкм. Определить температуру Г тела. (Ответ. 4820 К).

12.Определить спектральную плотность г\ энергетической светимости (излучательности), рассчитанную на 1 нм для h, в спектре

излучения абсолютно черного тела. Температура тела Т = 1 К. (Ответ. 13

Вт/(м2 нм).

13.Определить энергию е, массу m и импульс р фотона с длиной

волныХ = 1,24 нм. (Ответ. 1,60-10"" Дж; 1,7810й кг, 5,3310 й кгм/с).

14.На пластину падает монохроматический свет (X = 0,42 мкм). Фототек прекращается при задерживающей разности потенциалов U - 0,95

В.Определить работу Л выхода электронов с поверхности пластины.

(Ответ. 2 эВ).

15.На цинковую пластинку падает пучок ультрафиолетовых лучей (X

= 0,2 мкм). Определить максимальную кинетическую энергию Т^, и

максимальную скорость vw фотоэлектронов. (Ответ. 2,2 эВ, 8,8-105 м/с).

16.Определить максимальную скорость уж фотоэлектрона,

вырванного с поверхности металла у-квантом с энергией е = 1,53 МвВ (Ответ. 2,91-10'м/с).

17.Фотон с энергией еь равной энергии покоя электрона (ffioc2), рассеялся на свободном электроне на угол 0 - 120°. Определить энергию ej

рассеянного фотона и кинетическую энергию Г электрона отдачи (в единицах тос2). (Ответ. 0,4 тос2; 0,6 ты?).

18.ПОТОК энергии (излучается электрической лампой) Ф0 = 600 Вт. На расстоянии г = 1м от лампы перпендикулярно падающим лучам расположено круглое плоское зеркальце диаметром d = 2 см. Определить силу F светового давления на зеркальце. Лампу рассматривать как точечный изотропный излучатель. (Ответ. 0,1 нН.).

25 3.3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №5

500.Луч падает на поверхность воды под углом 40 . Под каким углом должен упасть луч на поверхность стекла, чтобы угол преломления оказался тем же ?

501.Под каким углом должен падать луч на поверхность стекла,

чтобы угол преломления был в два раза меньше угла падения?

502.Луч света переходит из стекла (л = 1,6) в воздух. При каком угле падения угол преломления в два раза больше угла падения?

503.Определить скорость распространения света в стекле, если при переходе света из воздуха в стекло угол падения оказался равным 50°, а угол преломления 30 .

504.Водолазу, находящемуся под водой, солнечные лучи кажутся падающими под углом 60° к поверхности воды. Какова угловая высота Солнца над горизонтом?

505.Луч падает под углом i = 60° на стеклянную пластинку толщиной d = 30 мм. Определить боковое смещение луча после выхода из пластинки, п„ = 1,5.

506.Под каким углом должен упасть луч на стекло, чтобы преломленный луч оказался перпендикулярным отраженному?

507.Луч света переходит из стекла в воду. Определить предельный угол полного внутреннего отражения.

508.Алмазная пластина освещается фиолетовым светом частотой v " 0,75-1015 Гц. Найти длины волн \, и Х2 в вакууме и алмазе, если показатель преломления алмаза л = 2,465.

509.Предельный угол полного внутреннего отражения в бензоле /„,

=42°. Определить скорость света в бензоле.

510.На пути луча, идущего в воздухе, поставили стеклянную пластинку толщиной А = 1 мм. На сколько изменится оптическая длина пути луча, если луч будет падать на пластинку а) нормально; б) под .углом 30°?

511.Определить расстояние между мнимыми источниками в опыте с зеркалами Френеля, если расстояние между темными полосами на экране равно 3 мм, а расстояние от мнимых источников до экрана равно 2 м.

26

512.На мыльную пленку под углом 30° падает параллельный пучок белых лучей. В отраженном свете пленка кажется красной (X = 0,7-10"6 м). Какова возможная наименьшая толщина пленки?

513.Пучок белого света падает нормально на стеклянную пластинку, толщина которой d = 0,4 мкм. Показатель преломления стекла л = 1,5. Какие длины волн, лежащие в пределах видимого спектра (от 400 до 7000нм), усиливаются в отраженном пучке?

514.На стеклянную пластинку нанесен тонкий слой вещества (л = 1,4). Пластинка освещается пучком параллельных лучей (X = 0,54 мкм), падающих на пластинку нормально. Какую толщину должен иметь слой, чтобы отраженные лучи имели наименьшую яркость (пст = 1,5)?

515.Расстояние между двумя когерентными источниками света (X = 0,5 мкм) равно 0,1мм. Расстояние между светлыми полосами на экране в средней части интерференционной картины равно 1см. Определить расстояние от источников до экрана.

516.На тонкий стеклянный , клин падает нормально монохроматический свет. Двугранный угол между поверхностями равен 21.

Показатель преломления стекла 1,55. Определить длину световой волны, если расстояние между смежными интерференционными максимумами в отраженном свете 0,3 мм.

517.Установка для наблюдения колец Ньютона в отраженном свете

з»

освещается монохроматическим светом (X =5-10 А), падающим

нормально. Пространство между линзой и стеклянной пластинкой заполнено водой. Найти толщину слоя воды между линзой и стеклянной пластинкой в том месте, где наблюдается третье светлое кольцо.

518.Определить толщину воздушного зазора между плосковыпуклой линзой и стеклянной пластинкой в том месте, где наблюдается пятое светлое кольцо, если наблюдение ведется в отраженном свете; то же - в проходящем свете. X = 589 нм.

519.Между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинками заключен очень тонкий воздушный клин. На пластинку нормально падает монохроматический свет (X = 0,5 мкм). Определить угол между

пластинками, если в отраженном свете на протяжении 1см наблюдается 20 интерференционных полос.

520.На диафрагму с круглым отверстием падает нормально параллельный пучок монохроматического света (X = 6-10"7 м). На экране

наблюдается дифракционная картина. При каком наибольшем расстоянии между диафрагмой и экраном в центре дифракционной картины будет наблюдаться темное пятно? Диаметр отверстия 1,96 мм.

521.В непрозрачном экране сделано круглое отверстие диаметром 1мм. Экран освещается параллельным пучком света с длиной волны X = 0,5

мкм, падающим по нормали к плоскости экрана. На каком расстоянии от экрана должна находиться точка наблюдения, чтобы в отверстии помещалась: 1) одна зона Френеля; 2) две зоны Френеля?

27

522. На щель, ширина которой 2 мкм, падает нормально

о

параллельный пучок лучей монохроматического света ( X = 5890 А).

Найти углы, по направлению которых будут наблюдаться минимумы света.

523.Параллельный пучок лучей (X = 0,6 мкм) падает нормально на

непрозрачную пластинку со щелью шириной 0,1 мм. Найти ширину центрального дифракционного максимума (расстояние между двумя минимумами 1-го порядка) на экране, поставленном на расстоянии 1 м от

пластины.

524.Дифракционная решетка освещена белым светом, падающим нормально. Спектры 2-го и 3-го порядков частично накладываются друг на друга. На какую длину волны в спектре 3-го порядка накладывается

середина желтой части 2-го порядка, соответствующая длине волны 0,575 мкм?

525.На дифракционную решетку с частотой 2000 линий на 1см падает свет с длиной волны X = 5 -10"5 см. Экран расположен на расстоянии 30 см от решетки. Найдите расстояние между изображениями нулевого и первого порядка.

526.Дифракционная решетка шириной 12 мм содержит 4800

штрихов. Определить: 1) число максимумов в спектре дифракционной решетки для длины волны X = 5,5-10"7м; 2) период дифракционной решетки.

527.На грань кристалла каменной соли падает параллельно пучок

наблюдается дифракционный максимум второго порядка?

528.При каком минимальном числе штрихов дифракционной решетки с периодом d = 2,9 мкм можно разрешить компоненты дуплета желтой линии натрия (X = 589,0 нм и X = 589,6 нм).

529.Для какой длины волны Дифракционная решетка с постоянной d

=5 мкм имеет угловую дисперсию D = 6,3-105 рад/м в спектре третьего порядка ?

53.0.Угол преломления луча в жидкости i2 = 35°. Определить показатель преломления жидкости, если известно, что отраженный луч максимально поляризован.

531.Угол максимальной поляризации при отражении света от кристалла каменной соли 57*05' . Определить скорость распространения света з этом кристалле.

532.Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторой жидкости равен 49ЛОпределить угол полной поляризации.

533.Определить, во сколько раз будет ослаблен луч естественного света, есяи его пропустить через два поляроида, ВДоско£гж веляризации

28

которых составляют угол 60°. Поглощением света в поляроидах можно пренебречь.

534.Во сколько раз ослабляется свет, проходя через два николя, плоскости поляризации которых составляют угол 30°, если в каждом из николей в отдельности теряется 10% падающего на него светового потока?

535.Угол между главными плоскостями двух призм Николя равен 25°. Как и во сколько раз изменится интенсивность света, проходящего через николи, если этот угол сделать равным 50°?

536.В начальном положении плоскости колебаний поляризатора и анализатора совпадают. На какой угол следует повернуть анализатор, чтобы в три раза уменьшить интенсивность света, приходящего к нему от поляризатора. Потерями света можно пренебречь.

537.Пластинку кварца толщиной 2 мм поместили между двумя параллельными николями. В результате этого плоскость поляризации света повернулась на угол <р = 53°. Какова должна быть толщина пластинки, чтобы монохроматический свет не прошел через анализатор?

538.Какой толщины пластинку кварца нужно поместить между скрещенными николями, чтобы поле зрения стало максимально светлым, если опыт проводился с желтым светом, для которого постоянная вращения кварца а = 22 град/мм?

539.Угол поворота плоскости поляризации желтого цвета натрия при прохождении через трубку с раствором сахара ф = 40°. Длина трубки /

=15 см. Удельное вращение сахара cp0 = 6,65 град-см2/г. Определить концентрацию сахара в растворе.

540.Из смотрового окошка печи за 5 мин излучается 6,3 ккал. Площадь окошка равна 3 см2. Принимая, что окошко" излучает как абсолютно черное тело, определить температуру печи.

541.Зачерненный шарик остывает от температуры 27°С до 20°С. На сколько изменилась длина волны, соответствующая максимуму излучательной способности ?

542.Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения переместится с красной границы видимого спектра (X„,i = 780 нм) на фиолетовую (Хщ = 390 нм)?

543.Найти, какое количество энергии с 1 см поверхности в 1 с

излучает абсолютно черное тело, если известно, что максимум его

о

излучательной способности приходится на длину волны 4840 А.

544.Вольфрамовая нить накаливается в вакууме током 1А до температуры 1000 К. При каком токе нить накалится до 3000 К? Потерями энергии пренебречь.

545.Какую мощность надо подводить к зачерненному металлическому шарику радиусом 2 см, чтобы поддерживать его температуру на 27° выше температуры окружающей среды, равной 20°С?

546.Раскаленная металлическая поверхность 5 = 1 0 см2 излучает в 1 мин 4-104 Дж энергии. Температура поверхности равна 2500 К. Найти: 1)

29

каково было бы излучение этой поверхности, если бы она была абсолютно черной? 2) каковоотношение энергетических светимостей этой поверхности и черного тела при данной температуре?

547. Определить температуру Т и энергетическую светимость абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны = 400 нм.

548.Вследствие изменения температуры абсолютно черного тела максимум спектральной плотности энергетической светимости переместится с 500 нм на 600 нм. Во сколько раз изменилась суммарная энергетическая светимость тела?

549.Какое количество энергии излучает 1см2 затвердевающего свинца в 1 с? Отношение энергетических светимостей поверхности свинца

иабсолютно черного тела для этой температуры считать равным 0,6;

гит ,с.=327°С.

550.Красная граница фотоэффекта для цинка К ™ 310 нм.

Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов в электронвольтах, если на цинк падают лучи с длиной волны X = 200 нм.

551.На поверхность калия падают лучи с длиной волны X =150 нм.

Определить минимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

552.На фотоэлемент с катодом из лития падают лучи с длиной волны X = 200 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности

потенциалов, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок.

553.Какова,должна быть, длина, волны у-лучей, падающих на платиновую пластинку, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 3 Мм/с?

554.На металлическую пластину направлен пучок ультрафиолетовых лучей (X = 0,25 мкм). Фототок прекращается при

минимальной задерживающей разности потенциалов 0,96 В. Определить работу выхода электронов из металла.

555.Будет ли иметь место фотоэффект, если на серебро направить ультрафиолетовые лучи с длиной волны 300 нм?

556.На металлическую пластинку падает монохроматический пучок света с длиной волны 0,413 мкм. Поток фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, полностью задерживается разностью потенциалов 1В. Определить работу выхода и красную границу фотоэффекта.

557.На фотоэлемент с катодом из рубидия падают лучи с длиной

о

волны 1000 А. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы

прекратить эмиссию фотоэлектронов.

о

558.На металл падают рентгеновские лучи с длиной волны X - 40 А.

Пренебрегая работой выхода, определить максимальную скорость фотоэлектронов.

559.Определить красную границу фотоэффекта для серебра.

30

о

560.Рентгеновское излучение длиной волны 0,558 А рассеивается плиткой гранита (комптон - эффект). Определить длину волны лучей, рассеянных под углом 60° к направлению падающих лучей.

561.Определить импульс электрона отдачи при эффекте Комптона, если фотон с энергией, равной энергии покоя электрона, был рассеян на угол, равный 180°.

562.Фотон с длиной волны Х>,« 15нм рассеялся на свободном электроне. Длина волны рассеянного фотона Х2 = 16 нм. Определить угол рассеяния.

563.Фотон с энергией Е\= 0,51 МэВ был рассеян при эффекте

Комптона на свободном электроне на угол 0 =180°. Определить кинетическую энергию электрона отдачи.

564.Определить угол рассеяния фотона^испытавшего соударение со свободным электроном, если изменение длины волны при рассеянии равно

0,0362 А.

565.Фотон с энергией 0,25 МэВ рассеялся на свободном электроне. Энергия рассеянного фотона 0,2 МэВ. Определить угол рассеяния.

566.Определить максимальное изменение длины волны при комптоновском рассеянии на свободных протонах.

567.Фотон с энергией 0,4 МэВ рассеялся под углом 9° на свободном электроне. Определить энергию рассеянного фотона и кинетическую энергию электрона отдачи.

568.Длина волны X фотона* равна длине волны А. электрона.

Определить энергию и импульс фотона.

569.Определить максимальное изменение длины волны при комптоновском рассеянии на свободных электронах.

570.Давление света, производимое на зеркальную поверхность, 5 мПа, Определить концентрацию фотонов вблизи поверхности, если длина волны света, падающего нормально на поверхность, 5мкм.

571.Определить коэффициент отражения поверхности, если при энергетической освещенности £, = 120 В/м2 давление света на нее оказалось равным 0,5 мкПа.

о

572. Параллельный пучок монохроматических лучей (X = 6620 А)

падает на зачерненною поверхность и производит на нее давление 3-10"7 Н/м2. Определить (Яжцентрацию фотонов в световом пучке.

573. Определить энергию, массу и импульс фотона, которому

•ь . соответствует длина волны 3800 А.

о

574.Поток монохроматического излучения (X = 5000 А) падает

нормально на плоскую зеркальную поверхность и давит на нее с силой 10"'

Н.Определить число фотонов, ежесекундно падающих на эту поверхность.

575.Определить длину волны, массу и импульс фотона с энергией 1 МэВ. Сравнить массу этого фотона с массой покоящегося электрона.

31

о

576.Давление монохроматического света (X = 6000 А) на черную

поверхность, расположенную перпендикулярно к падающим'лучам, равно 10"' Н/см2. Сколько фотонов падает в 1 с на 1 см2 этой поверхности?

577.Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, обладающего скоростью 104 км/с.

578.На зеркальную поверхность площадью 6 см2 падает нормально поток излучения 0,8 Вт. Определить давление и силу давления на эту поверхность.

579.Свет с длиной волны X = 600 нм нормально падает на

зеркальную поверхность и производит на нее давление 4 мкПа. Определить число фотонов, падающих за 10 с на 1 мм2 этой поверхности.

580.Частица движется со скоростью, равной половине скорости света. Во сколько раз масса движущейся частицы больше массы покоящейся?

581.С какой скоростью движется частица, если ее масса в три раза больше массы покоя?

582.Скорость частицы v = 30 Мм/с. На сколько процентов масса движущейся частицы больше массы покоящейся?

583.Вычислить энергию покоя а - частицы в джоулях и мегаэлектрон - вольтах. Необходимые данные взять из таблицы.

584.Кинетическая энергия электрона Т= 10 МэВ. Во сколько раз его масса больше массы покоя? Сделать такой же подсчет для протона.

585.Во сколько раз масса протона больше массы электрона, если обе частицы имеют одинаковую кинетическую энергию Г = 1 ГэВ?

586.Электрон летит со скоростью, равной 0,8 скорости света. Определить кинетическую энергию электрона в мегаэлектрон - вольтах.

587.Электрон движется со скоростью, равной 0,6 скорости света. Определить импульс электрона.

588.С какой скоростью движется частица, импульс которой равен ее

КОМПТОНОВСКОМу ИМПуЛЬСу /ИоС?

589. Кинетическая энергия электрона Т = 0,8 МэВ. Определить импульс электрона.

4. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ. АТОМНАЯ ФИЗИКА

Атом водорода

Первый постулат Бора. Атомы могут длительно пребывать только в таких состояниях, находясь в которых они не излучают энергии. Этим стационарным состояниям соответствуют определенные энергии Е, Ег, ...

£„ атома.

Второй постулат Бора. При переходе из одного стационарного состояния в другое атом испускает или поглощает излучение строго определенной частоты, определяемой условием