- •Методические указания к решению задач по курсу физики (часть 3)
- •Методические указания к решению задач
- •Пример решения задачи.
- •Геометрическая оптика.
- •Пример решения задачи.
- •1) Из закона преломления sinε1/sinε2 имеем
- •Из рисунка, следует, что угол падения ε2 на вторую грань призмы равен
- •Так как , то . Теперь найдем углы γ и γ':
- •12. Фокусное расстояние f вогнутого зеркала равно 15 см. Зеркало дает действительное изображение предмета, уменьшенное в три раза. Определить расстояние а от предмета до зеркала
- •18. Из стекла требуется изготовить плосковыпуклую линзу, оптическая сила d которой равна 5дптр. Определить радиус r кривизны выпуклой поверхности линзы.
- •19. Двояковыпуклая линза имеет одинаковые радиусы кривизны поверхностей. При каком радиусе кривизны r поверхностей линзы главное фокусное расстояние f ее будет равно 20 см?
- •20. Главное фокусное расстояние f собирающей линзы в воздухе равно 10 см. Определить, чему оно равно: 1) в воде; 2) в коричном масле.
- •2. Интерференция света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •16. Найти расстояние между двадцатым и двадцать первым кольцами Ньютона, наблюдаемым в отражённом свете, если второе и третье кольца отстоят друг от друга на 1 мм.
- •19. Расстояние от щелей до экрана в опыте Юнга равно 1м. Определить расстояние между щелями, если на отрезке длиной 1 см укладывается 100 тёмных интерференционных полос. Длина волны 0,7 мкм.
- •29. Найти расстояние между двадцатым и двадцать превым кольцами Ньютона, наблюдаемыми в отраженном свете, если второе и третье кольца отстоят друг от друга на 1 мм.
- •33. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерферен-ционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр заменить красным?
- •3.Дифракция света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •4.Поляризация света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •3. На сколько процентов уменьшится интенсивность света после прохож-дения через призму Николя, если потери света составляют 10%.
- •5. Угол падения i1 луча на поверхность стекла равен 600. При этом отраженный пучок света оказался максимально поляризованным. Опре-делить угол i2 преломления луча.
- •5. Фотометрия.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •2. Норма минимальной освещенности для содержания птиц
- •6.Фотоэффект. Давление света . Фотоны. Эффект Комптона.
- •Пример решения задачи.
- •2. Кинетическая энергия электрона отдачи, как это следует из закона сохранения энергии, равна разности между энергией ε падающего фотона и энергией ε' рассеянного фотона:
- •Задачи.
- •2. Определить энергию ε, массу m и импульс р фотона с длиной волны 1,24 нм.
- •8. Параллельный пучок монохроматического света с длиной волны 0,663 мкм падает на зачернённую поверхность и производит на нее давление 0,3 мкПа. Определить концентрацию n фотонов в световом пучке.
- •10. На поверхность калия падает свет с длиной волны 150 нм. Опреде-лить максимальную кинетическую энергию Тmax фотоэлектронов.
- •16. На металл падает рентгеновское излучение с длиной волны 1 нм. Пренебрегая работой выхода, определить максимальную скорость υmax фотоэлектронов.
- •20. Определить максимальное изменение длины волны (∆λ)max при ком-птоновском рассеивании света на свободных электронная и свободных протонах.
- •33. Красная граница фотоэффекта для цезия 620 нм. Определить кинети-ческую энергию т фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цезий падают лучи с длиной волны 200 нм.
- •34. На поверхность 100 см2 ежеминутно падает 10 Дж световой энергии. Найти световое давление, если поверхность: 1) полностью отражает все лучи; 2) при коэффициенте отражения света 0,50.
- •36. Какова наибольшая длина вольны λкр света, под действием которого можно получить фотоэффект с поверхности натрия? Работа выхода для натрия 2,5 эв.
- •44. Определить в электрон- вольтах энергию ε фотона, которому соответствует длина волны равная 3800 а (фиолетовая граница видимого спектра).
- •65. Задерживающее напряжение для платинового катода составляет 3,7 в. При тех же условиях для другого катода задерживающее напряжение равно 5,3 в. Определить работу выхода электронов из этого катода.
- •70. Электрическая лампа расходует на излучение мощность 45 Вт. Опре-делить давление света на зеркало, расположенное на расстояние 1 м от лампы нормально к падающим лучам.
- •72. Температура в центре Солнца порядка 1,3 ∙ 107 к. Найти равновесное давление теплового излучения, считая его изотропным.
- •7. Тепловое излучение.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •5. Абсолютно черное тело имело температуру 6000 к. При остывании тела температура стала равна 1000 к. Во сколько раз уменьшилась максимальная испускательная способность?
- •24. Определить температуру т и энергетическую светимость (излуча-тельность) Re абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны 600 нм.
- •Вопросы к модулю №1.
- •Примерный билет к модулю №1 по теме: «Волновая и квантовая оптика».
- •8. Волны де Бройля.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •8. Вычислить длину волны де Бройля λ для протона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов u, равную : 1) 1 мв; 2) 1 гв.
- •12. Кинетическая энергия т электрона равна удвоенному значению его энергии покоя (2m0c2). Вычислить длину волны де Бройля λ для такого электрона.
- •9. Строение атома.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •10. Соотношение неопределенностей. Уравнение Шредингера.
- •Простейшие случаи движения микрочастиц.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •24. Определить относительную неопределенность ∆р/р импульса движу-щейся частицы, если допустить, что неопределенность ее координаты равна длине волны де Бройля.
- •26. Частица находится в потенциальном ящике в основном состоянии. Какова вероятность обнаружения частицы: в средней трети ящика; в крайней трети ящика.
- •11. Радиоактивность.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •1 2. Из каждого миллиона атомов радиоактивного изотопа каждую секунду распадается 200 атомов. Определить период полураспада изотопа.
- •28. Период полураспада т½ радиоактивного нуклида равен 1 ч. Опреде-лить среднюю продолжительность τ жизни этого нуклида.
- •29. Определить число n атомов, распадающихся в радиоактивном изотопе за время 10 с, если его активность 105 Бк. Считать активность постоянной в течение указанного времени.
- •12. Энергия ядерной реакции. Строение ядра.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •Вопросы к модулю №2.
- •Задача 2
- •Задача №3
- •Задача 4
- •Задача 5
- •Задача 6
- •Задача 7
- •Задача 8.
- •Задача 9.
- •Задача 10.
- •Работы выхода Авых электронов из различных металлов (эВ)
- •Латинский алфавит.
- •Греческий алфавит.
- •Cодержание:
Пример решения задачи.
Определить энергию Е, которую нужно затратить для отрыва нейтрона от ядра
Решение. После отрыва нейтрона число нуклонов А в ядре уменьшится на единицу, а число протонов Z останется неизменным; получится ядро 22Na. Ядро 23Na можно рассматривать как устойчивую систему, образовавшуюся в результате захвата свободного нейтрона ядром 22Na. Энергия отрыва нейтрона от ядра 23Na равна энергии связи нейтрона с ядром 22Na (Е =Есв ).
Выразив энергию связи нейтрона через дефект массы системы, получим
Е = Есв = с2Δm, = с2(m22Na + тп - m23Na).
При подстановке числовых значений заменяем массы ядер массами нейтральных атомов. Так как число электронов в оболочках атомов 22Na и 23Na одинаково, то разность масс атомов 22Na и 23Na от такой замены не изменится:
Е = 931,4 МэВ/(а.е.м.) • 0,01334 а.е.м. = 12,42 МэВ.
После округления
Е = 12,4 МэВ
Ответ: Е = 12,4 МэВ
Задачи.
1.Используя известные значения масс нейтральных атомов 1Н1, 1Н2, 6С12 и электрона, определить массы mр протона, md ядра 6С12.
2.Масса mα альфа - частицы (ядро гелия 2Не4) равна 4,00150 а.е.м. Определить массу mα нейтрального атома гелия.
3.Определить деффект массы Аm и энергию связи Есв ядра тяжёлого водорода.
4. Определить энергию Есв которая освободиться при соединении одного протона и двух нейтронов в атомное ядро.
5. Определить удельную энергию связи Еуд ядра 6С12.
6.Энергия связи Есв ядра, состоящего из двух протонов и одного нейтрона, равна 7,72 МэВ. Определить массу mα нейтрального атома, имеющего это ядро.
7. Определить массу mα нейтрального атома если ядро этого атома состоит из трёх протонов и двух нейтронов и энергия связи Есв ядра равна 26,3 МэВ.
8.Какую наименьшую энергию Е нужно затратить , чтобы разделить на отдельные нуклоны ядра Li7 и 4Ве7? Почему для ядра бериллия эта энергия меньше, чем для ядра лития?
9. Найти минимальную энергию Е, необходимую для удаления одного протона для ядра азота 7N14.
10. Какую наименьшую энергию Е нужно затратить, разделить ядро 4Не2 на две одинаковые части?
11. Определить порядковый номер Z и массовое число А частицы, обозначенной буквой х, в символической записи ядерной реакции:
6С14 + 2Не4 → 8О17 + Х
12. То же, для реакции 13Al27 + x →1H1 + 12Mg26.
13. Определить энергию Q ядерных реакций:
1) 4Ве9 + 1Н2 → 5В10 + 0n1 ; 2) 3Li6 + 1H2 →2He4 + 2He4 ;
3) 3Li6 + 2He4 →5В10 + 0n1 ; 4) 3Li6 + 1H1 →4Ве7 + 0n1 ;
5) 20Са44 +1H1→ 19К41 + 2He4 .
Освобождается или поглощается энергия в каждой из указанных реакций?
14. Пренебрегая кинетическими энергиями ядер дейтерия и принимая их суммарный импульс равным нулю, определить кинетические энергии Т1 и Т2 и импульсы р1 и р2 продуктов реакции 1Н2 + 1Н2 → 2Не3 + 0n1.
15. При делении одного ядра урана -235 выделяется энергия Q = 200 МэВ. Какую долю энергии покоя урана -235 составляет выделившая энергия?
16. Определить энергию Е, которая освободится при делении всех ядер, содержащихся в урана-235 массой 1г.
17. Сколько ядер урана-235 должно делится за время 1 с, чтобы тепловая мощность Р ядерного реактора была равна 1 Вт?
18. Определить массовый расход ядерного горючего урана-235 в ядерном реакторе атомной электростанции. Тепловая мощность электростанции равна 10 МВт. Принять энергию, выделяющуюся при одном акте деления, равной 200 МэВ. КПД электростанции составляет 20%.
19. При соударении α – частицы ядро бора 5В10 произошла ядерная реакция, в результате которой образовалось два новых ядра. Одним из этих ядер было ядро атома водорода 1Н1. Определить порядковый номер и массовое число второго ядра, дать символическую запись ядерной реакции и определить ее энергетический эффект.
20. Вычислить энергию связи Есв ядра дейтерия 2Н1 и трития 3Н1.
21.Вычислить энергетический эффект реакции 4Ве9 + 2Не4 → 6С12 + 0n1.
22.Вычислить энергию ядерной реакции 4Ве9 + 1Не2→5В10 + 0n1.
Освобождается или поглощается энергия?
23. Вычислить энергию ядерной реакции 3Li7 + 2H4 →5В10 + 0n1.
Освобождается или поглощается энергия?
24. Вычислить энергию ядерной реакции 1Н2 + 1Н3→ 2He4 + 0n1.
Освобождается или поглощается энергия?
25. Вычислить энергию ядерной реакции 3Li6 + 1Н2→ 3Li7 +1р1.
Освобождается или поглощается энергия?
26. Вычислить энергию ядерной реакции 3Li7 + 1Н1→4Ве7 + 0n1.
27. Определить отношение удельных энергий связи ядер 3Li7 к 4Ве9.
28. Определить деффект массы и энергию связи ядра атома бериллия 4Ве9.
29. Вычислить энергию связи ядра атома углерода 6С14.
30. Во сколько раз энергия связи ядра трития 1Н3 больше дейтерия 1Н2.
31. Вычислить деффект массы и энергию связи ядра атома бора, состоящего из пяти протонов и шести нейтронов.
32.Определть энергию связи ядра атома азота 7N14.
33. Найти энергию связи ядра атома гелия 2He4.
34 Найти энергию связи ядра атома бора 5В11.
35.Найти энергию связи, приходящуюся на один нуклон в ядре атома кислорода 8О16.
36.Найти энергию ядерной реакции 7N14 + 2He4 → 1H1 + 8О16.
Освобождается или поглощается энергия?
37. Найти энергию, выделяющуюся при следующей термоядерной реакции 1Н2 + 2Не3 → 2Н3 + 0n1 .
38. Вычислить энергию ядерной реакции 1H2 + 8О16→ 7N14 + 2He4.
39. Вычислить энергию ядерной реакции 4Ве9 + 2He4→ 6С12 + 0n1 .
40. Какая энергия выделяется при реакции 1Н3 + 1Н1 → 2Не3 +0n1. Поясните результат.