Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра физики

 

 

 

ФИЗИКА 2

Методические указания к расчетно-графическим работам

для студентов всех форм обучения специальностей 

5В070200 – Автоматизация и управление,

5В070300 - Информационные системы и

5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспечение

 

 

 

 

Алматы 2011

 

СОСТАВИТЕЛИ: А.М. Саламатина, М.Н. Мухтарова, Р.С. Калыкпаева.  Физика 2. Методические указания к расчетно-графическим работам для студентов всех форм обучения специальностей  5В070200 – Автоматизация и управление,  5В070300 - Информационные системы и 5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспечение. – Алматы: АУЭС, 2011. – 28 с.

 

Методическое руководство содержит варианты заданий самостоятельной работы студентов (РГР).

          Ил. 33, табл. 8, библиогр. – 12 назв. 

 

Рецензент: канд. пед. наук, доц. Л.В. Завадская. 

 

          Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 г.  

 

Ó НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011 г.

 

Введение 

          Основные цели изучения курса «Физика 2» в  высшей технической школе заключаются в формировании:

а) общих представлений о современной физической картине мира;

б) знаний и умений применять:

- основные понятия, законы и модели классической и современной физики,

- методы теоретического и экспериментального исследований в физике.

Известно, что овладение знаниями как важнейший процесс человеческой активности подчиняется законам психологии:

- развитие и образование ни одному человеку не могут быть даны или сообщены. Всякий, кто желает развиваться и овладевать знаниями, достигает этого своим собственным трудом, собственным напряжением воли, собственной настойчивостью и целеустремленностью;

- успешная деятельность невозможна без осознания и принятия цели деятельности, четкого представления о результатах и о тех методах и средствах, которые необходимы для достижения поставленной цели.

В настоящем руководстве приведены варианты РГР, разделенные, по мере возрастания сложности их выполнения, на три уровня усвоения знаний: А, В и С. Критерии разделения задач таковы: 

- задания уровня А – это задачи и качественные вопросы, требующие, в основном, умения решать задачи по заданному образцу;

- задания уровня В требуют умений решать типовые задачи по известному алгоритму;

- задания уровня С требуют умений выявлять внутренние связи в конкретной, достаточно сложной, физической ситуации и применять знание общих методов.

Каждый студент самостоятельно выбирает уровень заданий и получает при распределении старостой группы номер варианта. Это распределение должно быть утверждено преподавателем, ведущим практические занятия в группе.

Студенты ФЗОиПС определяют номер варианта по последней цифре номера зачетной книжки.

 

1       Методические указания по выполнению заданий РГР

 

Решение задач при изучении курса физики в техническом вузе имеет исключи­тельно большое значение для будущих специалистов. Оно учит анализиро­вать изучаемые явления, выделять главные факторы, отвлекаясь от случай­ных и несущественных деталей, учит моделировать реальные физические и физико-технические процессы. Задачи развивают навык в использовании общих законов материального мира для решения конкретных вопросов, имеющих практическое или познавательное значение.

Невозможно научиться решать задачи по физике, не зная и не понимая теории. Поэтому при выполнении расчетно-графической работы необходима самостоятельная проработка теоретического мате­риала по темам задания и усвоение основных понятий, законов, теорем и принципов.

Процесс решения поставленной физической задачи состоит, как прави­ло, из трех основных этапов. На первом, физическом, этапе проводится ана­лиз условия задачи, выполняется рисунок, схема или векторная диаграмма для ее наглядной интерпретации; затем, на основании тех или иных законов составляется система уравнений, в число неизвестных которой входят и ис­комые величины.

На втором, математическом, этапе находят решение системы уравне­ний, т.е. получают решение задачи сначала в общем виде, а затем, произведя вычисления, числовой ответ задачи.

После того, как получено общее решение, необходимо провести его анализ. На этом, третьем, этапе выясняют, как и от каких физических вели­чин зависит найденная величина, в каких условиях эта зависимость проявля­ется. При анализе числового ответа проверяют размерность полученной ве­личины и оценивают правдоподобность полученного ответа - то есть, соответствие числового ответа физически возможным значениям искомой величины.

 

2 Общие требования к оформлению расчетно-графических работ   

 

Каждую расчетно-графическую работу следует выполнять в отдельной школьной тетради, на обложке которой необходимо указать:

- наименование вуза и кафедры;

- дисциплину (Физика 2);

- номер РГР;

- вариант РГР (номер зачетной книжки для студентов ФЗОиПС);

- кем работа выполнена;

- дату сдачи на проверку;

- кто проверил.

Пример оформления обложки:

         НАО АУЭС

Кафедра физики

Физика 2 РГР №__

Вариант №__

Выполнил студент ___(Ф.И.О, группа)

Сдана на проверку ___(дата).

Проверил ___(должность и Ф.И.О. преподавателя)

Условие каждой задачи переписывают полностью, без сокращений. За­тем его записывают с помощью общепринятых символических обозначений в краткой форме, под заглавием «Дано». Если в задаче заданы числовые вели­чины, то необходимо выразить их в системе единиц СИ.

Решение каждой задачи следует сопроводить пояснениями, рас­крывающими смысл и значение используемых обозначений. Необходимо указать физиче­ские законы, теоремы и принципы, положенные в основу решения. После того, как задача решена в общем виде, т.е. получен ответ в виде расчетной формулы, производят вычисления, руково­дствуясь при этом правилами приближенных вычислений.

Работу выполняют шариковой (или иной) ручкой, рисунки - при по­мощи карандаша и линейки.

Решение каждой задачи начинают с новой страницы, оставляя место для замечаний преподавателя и дополнений, либо исправлений.

Примеры решения и оформления задач

1. Тонкий металлический стержень длины вращается с частотой ν в однородном магнитном поле индукцией B вокруг оси, перпендикулярной к стержню и проходящей через один из его концов. Определить разность потенциалов U, возникающую между концами стержня.

Дано:                              Решение:

         ℓ, ν, B                    Поскольку величина U           определяется как работа сил элек-

U = ?          трического поля по перемещению единичного заряда, то

необходимо сначала уяснить, как в заданной физической ситуации возникает электрическое поле и, затем, определить его напряженность E. Для этого рассмотрим свободные электроны в металлическом стержне. Из-за вращения стержня в магнитном поле на свободные электроны действует сила Лоренца, которая зависит от скорости их движения. На рисунке 1 стержень вращается против часовой стрелки вокруг оси, проходящей через его левый конец (точка О), вектор магнитной индукции B направлен перпендикулярно плоскости рисунка «от нас» (отмечено крестиками).  Магнитная сила, действующая на электрон, находящийся на расстоянии r от точки О, равна:

;                           (1.1)

где скорость v электрона, обусловленная его движением вместе со стержнем, равна:

.                            (1.2)

Под действием силы Лоренца электроны станут перемещаться в стержне, при этом произойдет перераспределение заряда и возникнет электрическое поле, которое действует на электроны силой Fе, направленной противоположно силе Fм. Равновесное распределение заряда установится при равенстве этих сил Fм=Fе, при этом напряженность электрического поля в стержне зависит от расстояния r до точки О:

.                                                                                 (1.3)

Разность потенциалов между концами стержня определим, используя соотношение:

.                                                               (1.4)

Таким образом, искомая разность потенциалов равна:.

          2. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью C=2,0·10-8 Ф и катушки  индуктивностью L=5,0·10-5 Гн. Начальное напряжение на обкладках конденсатора U0=120 B. Определить максимальное напряжение Um и начальную фазу φ колебаний напряжения на конденсаторе, если в начальный момент времени (t=0) энергия конденсатора Wэ равна магнитной энергии Wм катушки. Сопротивлением контура можно пренебречь.

Дано:                                       Решение:

 C=2,0·10-8 Ф,                  Рассмотрим свободные гармонические колебания в

 L=5,0·10-5 Гн,        электрическом колебательном контуре, состоящем из кон-

 U0 =120 B,             денсатора электроемкости C, катушки индуктивности L и

 Wэ = Wм.                сопротивления R (см. рисунок 2). При замыкании на катушку

                               предварительно заряженного конденсатора в колебатель-

 Um=? φ=?              ном контуре возникают свободные колебания заряда q  на

                               конденсаторе и силы тока в катушке i

Согласно обобщенному закону Ома для неоднородного участка

          iR =  -  -  L.                    (2.1)

Так как по определению силы тока  , то уравнение (8) примет вид

        ;         (2.2)                                                          

в случае идеального контура сопротивление R=0 получим:

.                                                                                     (2.3)

Решение  дифференциального уравнения (2.3) имеет вид

,                                                                                       (2.4) 

где  - частота собственных колебаний в контуре.

Энергия контура в любой момент времени складывается из электрической энергии заряженного конденсатора и магнитной энергии катушки индуктивности при протекании тока:

.

По условию задачи 

,

где  i0 – значение силы тока в начальный момент времени (t=0), равное

 .

Поскольку значение силы тока в произвольный момент времени равно

 ,

то .

Следовательно,

,

Откуда, во-первых,  ,

а во-вторых,  .

Следовательно,  и  .

Таким образом, начальная фаза .    

Ответ: , .

 


Таблица 1 – Варианты заданий РГР № 5

«Электромагнитная индукция. Уравнения Максвелла»

Уровень

Вариант

А.Г. Чертов, А.А. Воробьёв «Задачник по физике», -М., 2006

Физика. Задания к практическим занятиям. /Под ред. Ж.П. Лагутиной./-М.,1989

И.Е. Иродов «Задачи по общей физике», -М., 1988

Приложение А

А

1

25-8

18-27,18-14,18-32

 

1 (а), 28 (а)

 

2

25-30, 25-18

18-23,18-33

 

2 (а), 10

 

3

25-5

18-24,18-34,18-41

 

3 (а), 11

 

4

25-3, 25-7, 26-3

18-22

 

4 (а), 22

 

5

25-7, 25-17

18-23,18-33

 

5 (а),27

 

6

25-8, 25-19

18-26,18-35

 

6, 19

 

7

25-7,25-22

18-28,18-32

 

7, 13 (а)

 

8

25-13,26-14

18-30,18-42

 

8,22

 

9

25-12,25-25

18-31, 18-43

 

12, 23

В

10

25-37, 26-2

18-9,18-46

 

14, 28 (б)

 

11

25-14,26-10

18-37, 18-25

 

23, 7

 

12

25-37, 26-12

18-4,18-31

 

24 (а), 8

 

13

25-10, 25-38

18-40,18-24

 

20, 27

 

14

25-16,25-42

18-33,18-21

 

28, 13 (б)

 

15

25-20,25-43

18-39,18-22

 

16, 26

 

16

25-22,25-44

18-34,18-23

 

18, 25 (б)

 

17

25-23,25-45,26-14

18-24

 

14, 24 (б)

 

18

25-33,25-6

18-28,18-35

 

21 (а), 3 (б)

 

19

25-2, 25-15

18-27,18-32

 

26, 9 (б)

 

20

25-41,25-46,26-13

18-6

 

5 (б), 17

 

21

25-18,25-39

18-8,18-40

 

12, 20

 

22

25-20,25-41

18-35,18-26

 

6, 15 (б)

 

23

25-11, 25-48, 26-3

18-30

 

9 (а), 19

 

24

25-46, 26-9

18-8, 18-22

 

11, 21 (б)

 

25

25-48, 25-45

18-39,18-14

 

18, 1 (б)

С

26

25-44,26-14

18-19

3.322

16, 25 (а)

 

27

25-40

18-28

3.325,3.349

15 (а), 4 (б)

 

28

25-41

18-29

3.318,3.345

17, 2 (б)

 

 
Приложение А
 

А.1 Можно ли  утверждать, что в проводящем замкнутом контуре всегда  возникает индукционный ток, если: а) контур  перемещается в  магнитном поле, пересекая линии  индукции (привести примеры);  б) изменяется поток  магнитной индукции, сцепленный с контуром?

А.2 Плоская  проводящая рамка вращается в  однородном магнитном поле. Индуцируется ли  в  рамке ЭДС, если  ось врашения: а) параллельна линиям   индукции;  б) перпендикулярна линиям   индукции?     

А.3 На  тороидальный  железный  сердечник  надеты катушка и  проводящее кольцо. Индуцируется ли  ток в  кольце, если: а)  по  обмотке  катушки течет постоянный ток, а кольцо перемещается вдоль сердечника;  б) по  обмотке  катушки течет переменный ток, кольцо  неподвижно. Магнитное  поле  катушки  считать    сосредоточенным  в  сердечнике.

А.4 Проводящий контур вынимают из  межполюсного пространства электромагнита. Зависит ли от времени  перемещения  контура:  а) количество  выделившейся в контуре теплоты;  б) заряд, протекший  по  контуру?

А.5 Проводящая рамка (см. рисунок А.1) перемещается в поле бесконечного прямолинейного проводника с током: а) параллельно проводнику; б) вращаясь вокруг проводника таким  образом, что проводник  все время остается в плоскости  рамки на  неизменном расстоянии от нее. Индуцируется ли ток в  рамке  в обоих случаях?

А.6 Две одинаковые проводящие квадратные рамки расположены параллельно. Как изменится их  взаимная  индуктивность, если одну из рамок повернуть на  угол  60°? Положение  центра и направление одной из средних линий контура, подвергающегося  изменению, сохраняются.

А.7  В плоскости прямолинейного проводника с током расположена проводящая рамка  (см. рисунок А.1).Ток в прводнике  изменяется  по закону I~t2, при этом сила, действующая на рамку, Ғ  ~ tk .Найти значение k. Полем тока  самоиндукции пренебречь.

А.8 Как  изменится сила, действующая на  рамку, в задаче А.7, если учесть поле тока  самоиндукции  в  рамке?

А.9 Определить направление силы, действующей  на проводящую рамку (рисунок  А.1), если  ток в проводе: а)  возрастает;  б)  убывает.

А.10 Проводящее  кольцо (см. рисунок А.2а)  пронизывает  магнитный поток, изменяющийся согласно  графику (см. рисунок А.2б). Указать  направление индукционного  тока в кольце и  определить, как  изменяется ток.

А.11 Как изменится взаимная  индуктивность двух контуров, находящихся в парамагнитной  среде, если  среду  охладить?

А.12  Наматывают соленоид в один слой, укладывая витки вплотную друг к другу. Как изменяется отношение  индуктивности соленоида к  сопротивлению  обмотки L/R  с увеличением  числа  витков? Соленоид  считать длинным.

А.13 Две  одинаковые  обмотки соленоида намотаны в одном  направлении и соединены параллельно. Как изменится индуктивность соленоида, если: а) обмотки соединить последовательно;  б)  отключить одну из  обмоток?

 

А.14 Прямоугольная рамка с  подвижной  перемычкой  MN находится в постоянном однородном  магнитном поле (см. рисунок А.3). Перемычка равномерно переме-щается. Какое поле  существует в  системе отсчета, связанной с перемычкой ?

А.15 Зависит ли индуктивность  тороида с  железным  сердечником:  а) от тока в  обмотке; 

б) от температуры  сердечника?            

А.16 На некотором расстоянии друг от  друга  расположены два  контура, плоскости  которых параллельны друг  другу и по  которым текут токи в одинаковом  направлении. Оставляя один контур неподвижным,  меняют  различным  образом положение  второго. В одном случае его  плоскость  поворачивают на 90° , в  другом  -  на 180° и в  третьем -  удаляют параллельно  самому  себе на некоторое расстояние. В каком из  этих  случаев придется  совершить наибольшую, а в каком - наименьшую  работу?

А.17 По вертикальной П-образной проводящей раме из состояния покоя соскальзывает  стержень MN  (см. рисунок А.4). Устройство находится в горизонтально направленном однородном  магнитном  поле индукции B. Как  изменяются скорость и ускорение стержня  на  начальной  стадии  движения? Электрическим  сопротивлением  рамы и полем индукционного тока пренебречь.

А.18  Два проводящих контура расположены так, что  их плоскости параллельны друг другу. По контуру  1  течет ток, направленный по часовой стрелке. Контуры, сохраняя параллельность своих плоскостей, движутся  друг относительно друга. Как  направлен  индукционный ток в  контуре 2,  когда  контуры  сближаются и когда  удаляются?   

А.19 Через  две одинаковые катушки индуктивности  текут токи, спадающие со временем по линейному  закону, показанному на рисунке А.5. В какой из катушек  возникающая  ЭДС самоиндукции больше? Изменятся ли значение или знаки ЭДС самоиндукции, когда токи, пройдя через  нуль,  начнут  возрастать в противоположном направлении, сохраняя тот же линейный закон?

 А.20 В однородном  магнитном поле  вращается с постоянной  угловой скоростью w  проводящее  колесо с четырьмя радиальными спицами. Ось колеса параллельна линиям индукции. Определить индуцированную  разность потенциалов  между осью  колеса и  его ободом.

          А.21 Проводящий контур, содержащий конденсатор и подвижную перемычку MN, находится в однородном магнитном поле индукции B, направленном перпендикулярно плоскости контура  (см. рисунок А.6). Есть ли ток в контуре, если перемычка движется: а) равномерно;  б)  ускоренно? Активное  сопротивление цепи  пренебрежимо мало.

А.22 Пусть перемычка MN в ситуации, описанной в задаче А.21,  перемещается согласно  закону х~t4.  При  этом  зависимость  индукционного  тока от  времени  выражается степенной  функцией І ~ tn . Найти  значение n.

А.23 По  круговому контуру 1,  радиус  которого  R,  течет ток. Другой  контур 2, радиус  которого значительно  меньше R, движется с постоянной скоростью u вдоль оси  OZ так, что  плоскости контуров остаются  все  время параллельными друг другу (см. рисунок А.7). На   каком расстоянии z от  контура  1 ЭДС  индукции, возникающая в контуре 2, может иметь максимальное  значение?

А.24  Два  медных кольца с равными  массами и диаметрами d1 и d2    (d2>d1) находятся в однородном  магнитном  поле, индукция которого изменяется во времени. Плоскости колец перпендикулярны линиям  индукции поля. Сравнить  в  один  и тот  же  момент времени: а) ЭДС  индукции; б)  индукционные  токи  в  кольцах.

А.25 Как  изменится  взаимная индуктивность контуров (см. рисунок А.8), если малое кольцо: а) повернуть на  30° относительно  оси, лежащей в  плоскости рисунка; б) сместить поступательно  перпендикулярно плоскости большого  кольца?

А.26 В однородном  магнитном  поле скользят друг по другу с равными постоянными  скоростями v  четыре неизолированных  провода (см. рисунок А.9). Плоскость пересечения  проводов  перпендикулярна  линиям  индукции поля. Как изменяется  со временем индукционный ток  в  расширяющемся  квадратном контуре? 

 

А.27 Пусть перемычка  MN  (см.рисунок А.6) совершает  гармонические колебания, график которых дан на рисунке А.10.  Какой точке  графика соответствует  положительный  максимальный  заряд на  верхней обкладке  конденсатора?

x

 
А.28 Ток в обмотке  тороида с железным сердечником удвоили. Верно ли, что при этом: а) индукция  магнитного  поля внутри соленоида  удвоилась; б) энергия магнитного поля, заключенная в соленоиде, увеличилась вчетверо; в) индуктивность  не  изменилась?

 Таблица 2 - Варианты заданий РГР № 6  

«Физика колебаний и волн. Электромагнитные колебания»

Вариант

А.Г. Чертов, А.А. Воробьёв «Задачник по физике», 2006

Физика. Задания к практическим занятиям. Под ред. Ж.П. Лагутиной, 1989

И.Е. Иродов «Задачи по общей физике».1988.

Приложение Б

А.1

6-2;-16;-56;30-25

19-5;-22;-43

 

1

А.2

6-3(1);-17;-57;30-26;31-11

19-24;-33

 

2

А.3

6-3(2);-58;30-27;31-13

19-10;-25;-34

 

3

А.4

6-3(3);-19;26-18;31-14

19-13;-22;-35

 

4

А.5

6-3(4);-20(1);-59;26-19;30-15(2);31-15

19-24

 

5

А.6

6-20(2);30-15(3);31-16

19-10;-13;-25;-37

 

6

А.7

6-4(2);-22;-56;31-17

19-6;-24;-40

 

7

А.8

6-23;-57;30-16;31-18

19-5;-28;-41

 

8

А.9

6-4(4);-58;31-19

19-10;-26;-42;20-22

 

9

А. 10

6-6(1);-24(4);-59;31-20

19-9;-31;20-30

 

10

В.11

6-25;26-18;30-27

19-16;-28;21-19

4-218

11

В.12

6-9;-27;26-19

19-29;-35;20-32;21-22

 

12

В.13

6-10;-28;-60

19-40;20-33;21-10

4-142

13

В.14

6-11;-29(1)

19-9;-21;-41;20-34;21-13

 

14

В.15

6-12;-29(2);-61

19-12;-28;20-42;21-15

 

15

В.16

6-13;-29(3);-62

19-10;-29;-35;21-26

 

16

В.17

6-29(4);-63;30-28

19-28;-40;21-20

4-107

17

В.18

6-30;-61;30-29

19-12;-26;-41;21-29

 

18

В.19

6-62

7-13;19-28;-42;21-30

4-107;-196

19

В.20

6-63

7-14;19-12;-29;21-34

4-176;-225

20

В.21

 

7-15;19-14;21-28

4-114;-178;-154;-222

21

В.22

26-25

7-17;19-15;21-30

4-109;-155;-210

22

В.23

 

7-18;19-16

4-114;-156;-209;-220;5-81

23

В.24

6-8;-27;-60

19-9;-28;21-26;20-35

 

24

В.25

6-9;26-18

19-10;21-5;20-33;21-7

4-218

25

С.26

6-12;-28;30-17

19-29;21-19;20-8

4-144

26

С.27

 

7-13;19-10;20-34;21-10

4-144;4-218;5-80

27

С.28

6-64

7-19;21-30

4-107;-158;-193;-222

28

 

Приложение Б 

Б.1 Зависимость от времени t координаты q некоторой системы с одной степенью свободы имеет вид q = q*+ Аsin0t+α), где q*, А, ω0 и α – константы. Какое движение совершает эта система? Перечислить его основные параметры.

Б.2 Зависимость от времени координаты q одномерного гармонического осциллятора имеет вид q = q* + Аsin0t+α). Найти зависимости от времени t скорости  и ускорения .

Б.3 Зависимость от времени координаты q одномерного гармонического осциллятора имеет вид q = q* + Аsin0t+α). Найти амплитуды скорости  и ускорения .

Б.4 Изобразить на векторной диаграмме колебания а) х=Аcost+π/4), б) x=-cost - π/6) в моменты времени t1=0 и t2 = π/(2ω). Константа А>O.

Б.5 Изобразить на векторной диаграмме в момент времени t=0 смещение  х=Аcost+π/3), скорость , ускорение .   

Б.6 Частица массы m может двигаться вдоль оси OX. На частицу действует сила Fx=-k(x - x*), где k и x* – константы, причем k>O . Написать уравнение движения частицы.

Б.7 В молекуле азота N2  частота колебаний атомов ω0, масса одного атома m. Найти коэффициент k квазиупругой силы, действующей между атомами.

Б.8 Зависимость от времени t координаты q гармонического осциллятора имеет вид qsin0t+α). Выразить через А и α начальные (в момент времени t=0) значения координаты q0.

Б.9 Зависимость от времени t координаты q гармонического осциллятора имеет вид q=Аsin0t+α). Выразить через А и α начальные (в момент времени t=0) значения скорости .

Б.10 Чему равна сила, действующая на частицу, совершающую гармоническое колебание, при прохождении ею положения равновесия?

Б.11 Чему равна скорость частицы, совершающей гармоническое колебание, в тот момент, когда она находится «в крайнем» положении?

Б.12 Энергия одномерного гармонического осциллятора имеет вид , m - масса, k - коэффициент квазиупругой силы. Найти амплитуду колебаний .

Б.13 Энергия одномерного гармонического осциллятора имеет вид , здесь m - масса, k - коэффициент квазиупругой силы. Найти амплитуду скорости m.

Б.14 Груз массы m подвешен к двум пружинам, соединенным последовательно. Определить частоту колебаний груза, если коэффициенты жесткости пружин равны k1 и  k2   ( см. рисунок Б.1).

 


      Рисунок Б.1                                   Рисунок   Б.2

 

Б.15 Груз массы m подвешен к двум пружинам, соединенным «параллельно». Определить частоты колебаний груза, если коэффициенты жесткости пружин равны k1 и  k2.


Б.16 Определить частоту колебаний системы, показанной на рисунке Б.3. Блок считать однородным диском массой
m, масса груза М, жесткость пружины k. Нить по блоку не проскальзывает.

Рисунок Б.3                                                          Рисунок Б.4

 

Б.17 Зависимость координаты q от времени t некоторой системы с одной степенью свободы имеет вид q = a0 exp(-βt) cost+α), где a0, β, ω, α – константы. Какое движение совершает эта система? Перечислить его основные параметры.

Б.18 Амплитуда затухающих колебаний уменьшилась в е2 раз за N=50 колебаний. Чему равны логарифмический декремент затухания λ и добротность Q системы?

Б.19 Кусок сыра бросили на весы. Три последовательных крайних положений стрелки весов были такие: а1 = 560г, а2 = 440г, а3 = 520г. Какова действительная масса куска сыра?

Б.20 Система совершает затухающее колебание. Зависимость её координаты q от времени t имеет вид q = a0 exp(-βt) cost+α). Выразить через a0 и α смещение q0  и скорость 0 в начальный момент времени t=0.

Б.21 Для схемы, изображенной на рисунке Б.4, найти амплитуду тока I0 и разность фаз  α между напряжением и током. Частота тока равна ω. Ответ выразить через амплитуду приложенного напряжения U0, сопротивление R и индуктивность катушки L.

Б.22 Для схемы, изображенной на рисунке Б.5, найти амплитуду тока I0 и разность фаз  α между напряжением и током. Частота тока равна ω. Ответ выразить через амплитуду приложенного напряжения U0, сопротивление R и емкость конденсатора C.

Б.23 Для схемы, изображенной на рисунке Б.6, найти амплитуду тока I0 и разность фаз  α между напряжением и током. Частота тока равна ω. Ответ

выразить через амплитуду приложенного напряжения
U0, сопротивление R, емкость конденсатора C и индуктивность катушки L.

        Рисунок Б.5                                               Рисунок Б. 6

 

         

Б.24 Для схемы изображенной на рисунке Б.7, найти среднюю мощность <Р>, выделяющуюся в сопротивлении
R. Ответ выразить через амплитуды тока I0, напряжения U0 и сдвиг фаз α между напряжением и током.

 

Рисунок Б.7                                               Рисунок Б.8

 

Б.25 Для схемы изображенной на рисунке Б.5, найти среднюю мощность <Р>, выделяющуюся в сопротивлении R. Ответ выразить через амплитуды тока I0, напряжения U0 и сдвиг фаз α между напряжением и током.

           Б.26 В схеме на рисунке Б.8 вольтметры V2, V3, V4 показывают напряжения соответственно U2U3U4. Какое напряжение U1  показывает вольтметр V1 ?

Б.27 В схеме на рисунке Б.8 вольтметры V2,V3,V4 показывают модули амплитуды напряжения соответственно U2, U3, U4. Определить среднюю тепловую мощность Р, выделяющуюся в цепи, если величина сопротивления R.

Б.28 В схеме на рисунке Б.8 вольтметры V2,V3,V4 показывают модули амплитуды напряжения соответственно U2U3U4. Изобразить векторную диаграмму колебания напряжений на элементах схемы, считая фазу напряжения U4 равной нулю.


Таблица 3 - Варианты заданий РГР № 7

«Квантовая физика и физика атома»

Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике, 2006

Физика. Задания к практическим занятиям/ под ред. Лагутиной Ж.П., 1989

Иродов И.Е. Задачи по общей физике, 1988

Приложение В

А.1

34-2; 35-5;   38-1;  45-8;

24.14;

 

1

А.2

34-3; 34-16; 35-8;  45-7;

24.11;

 

2

А.3

34-4; 34-15; 35-6;  45-1;

24.12;

 

3

А.4

34-6; 34-14; 35-3;  45-2;

24.15;

 

4

А.5

34-9;    35-4;    45-3;

23.14;   24.19а;

 

5

А.6

34-10;  35-7;    45-4;

23.17а; 24.19б;

 

6

А.7

34-12;  35-9;    45-5(1);

23.17б; 24.19в;

 

7

А.8

34-1;    35-10;  45-5(2);             

23.17в; 24.13;

 

8

А.9

34-15;  37-1;  45-25;

23.1;     24.2;

 

9

А.10

34-16;  3-7;    45-23;

23.2;     24.1;

 

10

В.11

34-19;   45-6;

23.4;     23.31;  24.20;  

 

11

В.12

34-18;   45-7;

23.5;     23.32;  24.22;

 

12

В.13

34-20;   45-10;

23.9;     23.33;  24.22;

 

13

В.14

34-21;   45-12;  46-19;

23.11;   23.34;

 

14

В.15

34-22(1);   46-20;

23.12;   23.35;  24.4;

 

15

В.16

46-21(1);

23.10;   23.36;  24.7;

6.67;

16

В.17

34-13;   46-21(2);

23.37;   24.8;

6.72;

17

В.18

45-24;

23.18;   23.38;  24.3;

5.302;

18

В.19

45-26;

23.31;   23.47;  24.5;

5.265;

19

В.20

45-30;

23.8;     23.16;  23.34;

6.49;

20

В.21

36-4;    45-28;

23.33;   23.48;

5.264;

21

В.22

36-5;    45-27;

23.32;   24.12;

5.265;

22

В.23

34-20;  36-10;  45-22;

 

5.292;   6.75;

23

В.24

34-19;  36-11;  46-22;

23.43а;

5.293;

24

В.25

34-18;  36-12;  46-23;

23.43б;

5.294;

25

С.26

 

23.26;  24.39;

5.267; 5.292;  5.310;

26

С.27

 

23.27;  24.40а;

5.276а;5.293;  5.307;

27

С.28

 

23.28;  24.40б;

5.276б;5.296; 5.303;

28


Приложение В

 

В.1 Два тела одинаковой формы и размеров, но обладающие разной поглощательной способностью, нагреты до одной и той же температуры, а затем помещены в вакуум. В результате, эти тела остывают. На рисунке В.1 представлены графики изменения температуры этих тел с течением времени в процессе остывания. Какая из кривых характеризует остывание тела с большей поглощательной способностью, а какая – с меньшей? 

 

     T                                                             φλ,T

                                         

 

 


                                  

                                1                                        S1

     

                                2                                                               S2

0                                           t               0                                                      λ                         

Рисунок В.1                                                             Рисунок В. 2

 

В.2 В энергетическом распределении излучения абсолютно черного тела (см. рисунок В.2) выделены два участка, площади которых S1  и S2  одинаковы. Одинаковы ли мощности излучения, приходящиеся на соответствующие интервалы длин волн, и одинаково ли число излучаемых квантов?

В.3 Студент нарисовал кривые распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела для двух температур (см. рисунок В.3). В чем заключается ошибка?

                                

           Рисунок В.3                                                            Рисунок В.4

 

В.4 На рисунке В.4 изображены теоретическая кривая распределения энергии излучения абсолютно черного тела при некоторой температуре (кривая 1) и полученная экспериментально кривая для излучения некоторого тела, нагретого до той же температуры (кривая 2). Почему можно утверждать, что экспериментальная кривая ошибочна?

В.5 На рисунке В.5 кривая 1 изображает распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Кривая 2 представляет в схематизированном виде распределение энергии в спектре излучения некоторого условного тела, полученное при той же температуре, что и спектр абсолютно черного тела. Кривая 2 состоит из трех участков: на участках от λ=0 до λ1 и от λ2 до λ= ¥ все ординаты кривой 2 вдвое ниже ординат кривой 1. На участке от λ1 до λ2  значение остается постоянным. Нарисовать распределение по длинам волн поглощательной способности условного тела.

 

                         

                   Рисунок В.5                                                Рисунок В.6

 

В.6 В замкнутом изолированном сосуде находится идеальный газ. Концентрация молекул газа равна n. При какой температуре T объемная плотность кинетической энергии поступательного движения молекул газа равна объемной плотности энергии u электромагнитного излучения абсолютно черного тела? Проиллюстрировать полученный результат числовыми примерами:  а) при n =2,7·10²⅝ м‾³;

б) n =7,4·10¹³ м‾³.

В.7 Как с помощью вольт-амперной характеристики фотоэлемента определить число N электронов, выбиваемых светом с поверхности катода в единицу времени?

В.8 Функция распределения фотоэлектронов по энергиям имеет вид, представленный на рисунке В.6. Чем определяется максимальная энергия фотоэлектронов?

          В.9 В опыте Лукирского и Прилежаева зависимость разности потенциалов , необходимой для прекращения фототока, от частоты падающего света изображается  наклонными прямыми (см. рисунок В.7). Как по наклону этих прямых определить постоянную Планка h? Чем отличаются друг от друга условия, при которых получены разные прямые?

 


                                                                

Uз                                                                                                                              

 

 

 

 


  0    ν01   ν02                           ν

        

 

                                                                                                                                                                                                                 

Рисунок В.7                                                              Рисунок В.8

 

В.10 Фотокатод  может освещаться одним из двух различных источников, дающих каждый монохроматическое излучение. Источники располагают на одинаковом расстоянии от катода. Зависимость фототока от напряжения между катодом и анодом при одном источнике света изображается кривая 1, а при другом – кривая 2 на рисунке В.8. Чем отличаются эти источники друг от друга?

В.11 Два фотокатода освещаются одним и тем же источником света. При этом зависимость фототока от напряжения между катодом и анодом для одного катода изображается на рисунке В.9 кривая 1, а для другого – кривая 2. У какого фотокатода больше работа выхода?

В.12 Как изменится вид вольтамперной характеристики фотоэлемента, если: а) при неизменном спектральном составе волны увеличится в 2 раза ее полный световой поток; б) при неизменном потоке фотонов увеличится в 2 раза частота используемого монохроматического света; в) при неизменном потоке фотонов увеличится в 2 раза длина волны монохроматического света; г) при неизменном световом потоке увеличится в 2 раза частота монохроматического света? Считать, что квантовый выход фотоэффекта остается во всех случаях неизменным.

В.13 Два электрода, находящиеся в вакууме на некотором расстоянии друг от друга, соединены между собой через активное сопротивление (см. рисунок В.10). Один из электродов освещается источником света, в спектре которого имеется излучение с длиной волны λ, удовлетворяющее условию

hc/λ > Aвых,

где Aвых – работа выхода электронов из металла освещаемого электрода. Пойдет ли при этом в цепи ток?

 


                                                                    

                                                               

                                              R

 Рисунок В.9                                                     Рисунок  В.10

 

В.14 Изобразить зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света n. Работа выхода электронов из металла равна Aвых.

          В.15 Изобразить зависимость фототока насыщения в вакуумном фотоэлементе от напряженности E электрического поля в падающей световой волне.

В.16 Возможен ли процесс, при котором  кинетическая энергия электрона отдачи равнялась бы энергии налетающего фотона?

          В.17 В результате комптоновского рассеяния (см. рисунок В.11) в одном случае фотон полетел под углом θ1 к первоначальному направлению, а в другом случае – под углом θ2 . В каком случае длина волны излучения после рассеяния больше и в каком случае электрон, участвующий во взаимодействии, получил бóльшую энергию?

 

                                                                                   U(r)

                                                                                             

                                                                                        0                                 r                                                                       

             n2                               n1

                         θ2

     n0                                      θ1                                                                                                                                                                                

                   

             Рисунок В. 11                                                   Рисунок В.12

         

В.18 На графике потенциальной энергии  U(r) электрона в атоме водорода (см. рисунок В.12) изобразить примерную схему уровней энергии атома. Для произвольной координаты электрона r0 показать его кинетическую T, потенциальную  U  и полную E энергии в состоянии с квантовым числом  n=2.

В.19 На рисунке  В.12 изображена схема квантовых уровней атома. Как изменяется каждая из составляющих энергии электрона (кинетическая и потенциальная) при переходе от нижних уровней к верхним?

                                    

                                       n=¥                            

         

 

    

 


                                       n=3                                   

                                     

                                       n=2

 

                                                                                                                                

                                   

                                       n=1

   Рисунок В.12                                                 Рисунок В.13

 

В.20 Момент импульса электронов в атоме и его пространственные ориентации могут быть условно изображены векторной схемой, на которой длина вектора пропорциональна модулю орбитального момента импульса электрона (см. рисунок В.13). Какому минимальному значению главного квантового числа n соответствуют векторы схемы и чему равны значения квантовых чисел l и m?

В.21 Электрон, движущийся слева направо, встречает на пути в одном случае порог (см. рисунок В.14 а), а в другом случае – барьер (см. рисунок В.14 б). Каковы вероятности преодоления порога и барьера по классической и по квантовой теории в двух случаях: 1) кинетическая энергия Wk  электрона меньше высоты порога (барьера) Π; 2) кинетическая энергия Wk  больше Π?

                       

 


         Π                                        Π   

 

                            x                                      x

     x0                                        x0    x1          

     а)                                        б)

                       Рисунок В.14

 

В.22 Замкнутая полость объема V заполнена равновесным тепловым излучением при температуре T. Найти зависимость теплоемкости CV излучения от температуры.

В.23 Шар радиуса ρ, поверхность которого можно принять за абсолютно черную, поддерживается при температуре T. Определить: а) энергетическую светимость R* шара; б) излучаемый им полный поток Ф; в) среднюю объемную плотность энергии u электромагнитного излучения на расстоянии  r>>ρ.

В.24 Оцените необходимую кинетическую энергию, которой должны обладать на выходе из ускорителя электроны, чтобы они могли в экспериментах по рассеянию эффективно использоваться в исследовании внутренней структуры объекта с линейными размерами порядка: а) r0 ~ 10ˉ¹º м (атом);  б) r0 ~ 10ˉ¹³ см (атомное ядро).

В.25 Используя соотношение неопределенностей Гейзенберга, оцените минимальную кинетическую энергию Emin электрона, локализованного в области пространства с линейными размерами порядка: а) r0 ~ 10ˉ¹º м (атом);  б) r0 ~ 10ˉ¹³ см (атомное ядро).

В.26 Частица массы m находится в состоянии с минимальной энергией в прямоугольной,  бесконечно глубокой потенциальной яме ширины l. Оцените: а) энергию частицы  Emin; б) силу давления F частицы на стенки ямы.

В.27 Частица массы m находится в одномерном потенциальном поле  U(x)=kx²/2  (гармонический осциллятор). Установите с помощью соотношения неопределенностей зависимость минимальной возможной энергии Emin частицы от размера x области ее локализации вблизи нуля.

В.28 Выразите дебройлевскую длину волны релятивистской частицы массы  m  через ее:  а) скорость v; б) кинетическую энергию T. При какой скорости v частицы  ее комптоновская длина волны λc  равна длине волны де Бройля λ?  


Таблица 4 – Варианты заданий РГР  № 8

«Физика твердого тела. Атомное ядро и элементарные частицы»

 

Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике, 2006

Физика. Задания к практическим занятиям/ ред. Ж.П. Лагутиной

Иродов И.Е. Задачи по общей  физике, 1988

Приложение   Г

А.1

41-4; 43-4; 50-19;

25.15;

 

9; 56

А.2

41-5(1); 43-5; 50-20;

25.18(а);

 

11; 30

А.3

41-5(2); 43-6; 44-1;

25.18(б);

 

1; 31

А.4

41-7; 43-7; 44-2;

25.19;

 

2; 32

А.5

41-8; 43-8; 44-1;

25.18(а);

 

3; 33

А.6

41-10; 43-9;

25.19; 25.29;

 

4; 34

А.7

41-12; 44-1;

25.46; 26.11;

 

5;  35

А.8

41-13; 44-2;

25.41; 26.12;

 

6; 36

А.9

40-47; 41-14;

25.42; 26.16;

 

7;  37

А.10

40-48;

25.46; 26.4: 26.13;

 

8; 38

В.11

43-10; 50-21;

26.2;

6.278(а);

21; 39

В.12

43-15; 50-22;

26.3;

6.278(б);

22; 40

В.13

40-44; 43-16; 50-23;

26.6;

 

23; 41

В.14

50-24;

26.9; 26.42;

6.278(в);

24; 42

В.15

44-4; 50-25;

26.5(а); 26.18;

 

25; 43

В.16

44-16; 50-26;

26.5б; 26.17;

 

26; 44

В.17

41-11; 50-21;

25.46; 26.23;

 

27; 45

В.18

41-15; 50-22;

25.45; 26.28;

 

28; 46

В.19

41-16(1); 50-23;

26.36;

6.278(а);

10; 47

В.20

41-16(2); 50-24;

26.19;

6.278(г);

13;  48

В.21

41-17; 50-25;

25.41; 26.34;

 

31; 49

В.22

40-50; 41-18; 50-26;

26.32;

 

14; 50

В.23

41-19;

 

6.211; 6.232; 6.291(а);

33; 51

В.24

41-20;

25.47;

6.212; 6.291(б);

34; 52

В.25

40-44;

 

6.212; 6.234; 6.291(в);

35; 53

С.26

 

 

6.209(а); 6.221; 6.242;

6.290;

38; 54

С.27

 

 

6.209(б); 6.220; 6.246;

6.295;

39; 55

С.28

 

26.30;

6.209(в); 6.223; 6.248;

40; 12

 


Приложение Г

 

Г.1  Зависимость  логарифма  проводимости  от 1/Τ  (где Т – температура) для двух полупроводников представлена на рисунке Г.1. У какого из этих полупроводников запрещенная зона между валентной зоной и зоной проводимости шире?

                             Рисунок Г.1                            Рисунок Г.2

 

Г.2  Зависимость электрической проводимости двух полупроводников от 1/Т имеет вид, схематически  представленный на рисунке Г.2. Чем отличаются друг от друга эти полупроводники?    

Г.3 Что такое фотопроводимость? Как зависит фотопроводимость от времени после включения и выключения света? Объясните.

Г.4 Что собой представляют светодиоды? Чем определяется цвет излучения светодиода? Какова эффективность преобразования в них электрической энергии в видимый свет?

Г.5 – Г.12 Какие физические объекты описываются статистикой Ферми-Дирака? Что такое энергия Ферми? Какова вероятность того, что при комнатной температуре  (kT=0,025 эВ) электрон в металле займет состояние, энергия которого на величину ΔE= (см. таблицу Г.1): а) больше уровня Ферми; б) меньше уровня Ферми? Каковы эти вероятности при Т=0 ? Нарисуйте графики функции распределения Ферми-Дирака для указанных температур и отметьте на них соответствующие условию задачи точки.

 

Таблица Г.1

№ задачи

5

6

7

8

9

10

11

12

ΔE, эВ

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

0,045

0,050

 

Г.13 – Г.20 Какие физические объекты описываются статистикой Ферми-Дирака? Что такое энергия Ферми? Какова вероятность того, что при температуре T, вдвое превышающей комнатную температуру (kT=0,050 эВ) электрон в металле займет состояние, энергия которого на величину ΔE= (см. таблицу Г.2): а) больше уровня Ферми; б) меньше уровня Ферми? Каковы эти вероятности при Т=0 ? Нарисуйте графики функции распределения Ферми-Дирака для указанных температур и отметьте на них соответствующие условию задачи точки.

 

Таблица Г.2

№ задачи

13

14

15

16

17

18

19

20

ΔE, эВ

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

0,045

 

Г.21– Г.25 Вычислить (в эВ) максимальную εm и среднюю <ε> кинетическую энергию свободных электронов при абсолютном нуле температуры в металле (см. таблицу Г.4), плотность которого равна ρ= (см. таблицу Г.3).

 

Таблица Г.3

№ задачи

 

21

22

23

24

25

Металл

Литий

Натрий

Калий

Рубидий

Цезий

Плотность

534 кг/м³

971 кг/м³

860 кг/м³

1530 кг/м³

1870 кг/м³

 

Г.26 Что означает понятие «ширина запрещенной зоны»? Какие свойства кристаллов определяются шириной запрещенной зоны?

Г.27 При поглощении некоторым металлом фотонов с энергией 5,5 эВ испускаются фотоэлектроны с энергией 3,2 эВ. Концентрация электронов проводимости в металле такова, что внутри металла они имеют кинетические энергии вплоть до 3,7 эВ. Найдите и укажите на энергетической диаграмме: а) положение уровня Ферми; б) работу выхода электронов из металла; в) глубину потенциальной ямы; г) кинетическую энергию, которую теряет электрон, вылетая с поверхности металла.

Г.28 Что собой представляют фотодиоды? Для каких целей они применяются?

Г.29 Что собой представляют солнечные батареи? Чем определяется их КПД и какой величины он достигает в современных солнечных батареях?

Г.30 Что собой представляет полупроводниковый диод? Какими свойствами он обладает и как они объясняются? В частности, объясните образование двойного электрического слоя на границе между двумя областями кристалла, отличающимися типом примесной проводимости.

Г.31 При поглощении некоторым металлом (литием) фотонов с энергией 3,1 эВ испускаются фотоэлектроны с энергией 0,7 эВ. Концентрация электронов проводимости в металле такова, что внутри металла они имеют кинетические энергии вплоть до 4,7 эВ. Найдите и укажите на энергетической диаграмме: а) положение уровня Ферми; б) работу выхода электронов из металла; в) глубину потенциальной ямы; г) кинетическую энергию, которую теряет электрон, вылетая с поверхности металла.

Г.32 Чем объясняется малость вклада электронов проводимости в теплоемкость металла?

Г.33 Как преобразуется энергетический спектр отдельных изолированных атомов при их объединении в кристалл?

Г.34 В чем заключается различие между проводником (металлом) и полупроводником с точки зрения зонной теории твердых тел?

Г.35 В чем заключается различие между полупроводником и диэлектриком с точки зрения зонной теории твердых тел?

Г.36 Что такое тепловая генерация электронов? В каких полупроводниках и при каких условиях она происходит? В чем отличие тепловой генерации в различных типах полупроводников?

Г.37 Что такое рекомбинация? От чего и как зависит вероятность рекомбинации?

Г.38 Энергия Ферми в цезии, отсчитанная от дна потенциальной ямы, в которой находятся электроны проводимости,  равна 1,53 эВ, а глубина этой потенциальной ямы составляет 3,43 эВ. Определите по этим данным работу выхода электронов из цезия. Чему равна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, испускаемых при поглощении цезием фотонов с энергией, равной 3,1 эВ? Чему равна полная энергия электрона на уровне Ферми? Нарисуйте для этого металла диаграмму энергетических уровней и их заполнение электронами при абсолютном нуле.

Г.39 Глубина потенциальной ямы электронов в некотором металле составляет 11 эВ, а работа выхода 4 эВ. Чему равна полная энергия электрона на уровне Ферми? Нарисуйте для этого металла диаграмму энергетических уровней и их заполнение электронами при абсолютном нуле.

Г.40  При поглощении некоторым металлом фотонов с энергией 3,2 эВ испускаются фотоэлектроны с энергией 1,0 эВ. Концентрация электронов проводимости в металле такова, что внутри металла они имеют кинетические энергии вплоть до 5 эВ. Найдите и укажите на энергетической диаграмме: а) положение уровня Ферми; б) работу выхода электронов из металла; в) глубину потенциальной ямы; г) кинетическую энергию, которую теряет электрон, вылетая с поверхности металла.

Г.41 Глубина потенциальной ямы в металле А составляет 4 эВ, а энергия Ферми, отсчитанная от дна потенциальной ямы, равна 3 эВ. Для металла В эти величины соответственно равны U0=3,5 эВ и EF=2 эВ. Какова будет контактная разность потенциалов, если эти металлы привести в соприкосновение? Какой из металлов будет иметь более высокий потенциал? Нарисуйте энергетические диаграммы этих металлов до и после их соприкосновения (контакта).

Г.42 Что называется α-распадом? Каковы его основные закономерности? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Рассмотрите на примере α-распада  изотопа урана U с массовым числом А=238.

          Г.43 Что называется α-распадом? Каковы его основные закономерности? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Рассмотрите на примере α-распада  изотопа висмута ²¹²Bi. Каковы характеристики образовавшегося дочернего ядра? Как они изменятся после излучения γ-кванта?

Г.44 Что называется α-распадом? Каковы его основные закономерности? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Рассмотрите на примере α-распада  изотопа кобальта с массовым числом А=60. Каковы характеристики образовавшегося дочернего ядра? Как они изменятся после излучения γ-кванта?

Г.45 Что называется β-распадом? Какие виды β-распада различают? Каковы их основные закономерности? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Рассмотрите на примере электронного распада изотопа тория Th с массовым числом А=234. Изменятся ли характеристики дочернего ядра после излучения им γ-кванта?

Г.46 Что называется β-распадом? Какие виды β-распада различают? Каковы их основные закономерности? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Рассмотрите на примере позитронного распада изотопа азота  ¹³N. Изменятся ли характеристики дочернего ядра после излучения им γ-кванта?

Г.47 Что называется β-распадом? Какие виды β-распада различают? Каковы их основные закономерности? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Рассмотрите на примере электронного распада изотопа сурьмы ¹³³Sb с массовым числом А=51. Какой изотоп образуется из него после четырех таких β-распадов?

Г.48 Что называется β-распадом? Какие виды β-распада различают? Каковы их основные закономерности? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Рассмотрите на примере К-захвата  ядра калия с массовым числом А=40. Какое ядро образуется при этом и каковы его характеристики?

Г.49 Что такое радиоактивность? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Какой изотоп образуется из ²³²Th  после четырех α-распадов и двух β-распадов?

Г.50 Что такое радиоактивность? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Какой изотоп образуется из урана с массовым числом А=238 после трех α-распадов и двух β-распадов?

Г.51 – Г.54 Что такое ядерная реакция? Какие законы сохранения выполняются при ядерных реакциях? Применить эти законы для нахождения порядкового номера Z и массового числа А  ядра, обозначенного буквой X в символической записи ядерной реакции (см. таблицу Г.5):

 

Таблица Г.5

№ задачи

 

51

52

53

54

Реакция

 

27Al (n, α) X

27Al (α, p) X

27Al (γ, n) X

X (p, α) 22Na

 

Г.55 Что такое ядерная реакция? Какие законы сохранения выполняются при ядерных реакциях? Применить эти законы для нахождения порядкового номера Z и массового числа А  частицы, обозначенной буквой х в символической записи ядерной реакции: 27A l (γ, х) 26Mg.

Г.56 Что такое ядерная реакция? Какие законы сохранения выполняются при ядерных реакциях? Применить эти законы для нахождения порядкового номера Z и массового числа А  частицы, обозначенной буквой х в символической записи ядерной реакции: 14N (n ,x) 14C .


Список литературы  

1. Савельев И.В. Курс физики.- М.: Наука, 1989. - т. 2-4; 2003. - т. 1-3.

2. Сивухин Д.В.  Общий курс физики. – М.: Наука, 1977-1989. - т. 1-3.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М.  Курс физики. - М.:  Высш. шк., 2002.

4. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш. шк., 2002.

6. Курс физики. Под ред. Лозовского В.Н. – СПб.: Лань, 2001. – т.1-2.

7 Джанколи Дж. Физика. - М.: Мир, 1989. - т. 1-2.

8. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. - М.: Наука, 1988, 2003.

9. Иродов И.Е. Задачи по общей физике.- М.: Наука, 1988, 2001.

10. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике.- М.: Высш. шк.,2002.

11. Физика. Задания к практическим занятиям /под ред. Лагутиной Ж.П. – Минск: Вышэйшая школа, 1989.

12. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. - М.: Оникс 21 век, 2003.

  

Св. план 2011г., поз.51