ФИЗИКА

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра физики

 

 

ФИЗИКА 

 

Методические указания к выполнению расчетно-графических работ 
для студентов специальностей 5В070300 – «Информационные системы» и
5В070400 – «Вычислительная техника и программное обеспечение»

 

 

Алматы 2013

 

СОСТАВИТЕЛИ: А.М. Саламатина, М.Т. Кызгарина, А.С. Жармухамбетова. Физика. Методические указания к выполнению РГР для студентов специальностей  5В070300 – Информационные системы и 5В070400 – Вычислительная техника и программное обеспечение – Алматы: АУЭС, 2013.- 24  с.

 

 

          Методические указания включают расчетно-графические задания (РГР), методические рекомендации и требования к оформлению и содержанию РГР, список необходимой литературы.

 

Илл. – 33, табл. - 4, библиограф. – 14  наименований.

 

Рецензент: канд. техн. наук  Ни А.Г.

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013 год.

 

 

НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г.

 

Введение

 

          Основные цели изучения курса физики 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.

Для студентов ФЗОиПС номер варианта РГР соответствует последней цифре номера зачетной книжки студента.

 

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 навыки 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);

- номер РГР;

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

- ФИО и группу студента, выполнившего работу;

- дату сдачи на проверку;

- должность и ФИО преподавателя, проверившего работу;

Пример оформления обложки:

         НАО АУЭС

Кафедра физики

Физика  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.

 

1 Примеры решения и оформления задач.

Пример 1. Найти и показать на рисунке силу Q реакции опоры, действующую на брусок массой m, который движется равномерно и прямолинейно по горизонтальной поверхности под действием постоянной силы F, направленной под углом   к горизонту.

          Решение:

          Тело, движущееся поступательно, можно рассматривать   как материальную точку и применить к его движению основной закон динамики материальной точки (второй закон Ньютона), согласно которому произведение массы тела на его ускорение равно сумме всех сил, приложенных к нему:       .

В механике Ньютона сила – это мера взаимодействия двух тел. Сила -  векторная величина, то есть характеризуется величиной и направлением, поэтому складывать все силы следует по правилу сложения векторов, то есть геометрически.

Выясним, какие силы действуют на брусок в заданной ситуации. Во-первых, на все тела действует со стороны Земли сила тяжести , направленная вертикально вниз; во-вторых, если тело покоится или движется по некоторой поверхности другого тела, называемого опорой, то к нему со стороны этого тела приложена сила  реакции опоры. Силу реакции опоры можно (как и любую другую силу) разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие: силу нормальной реакции опоры, направленную перпендикулярно к поверхности опоры, и силу трения , направленную вдоль поверхности в сторону, противоположную движению. На рисунке 1 векторы силы тяжести, реакции опоры и приложенной силы изображены сплошными направленными отрезками прямых, а составляющие сил  – направленными отрезками штриховых линий.

 Рисунок 1

Поскольку тело движется равномерно, то его ускорение равно нулю. Следовательно, сумма всех сил, действующих на данный брусок, равна нулю:

.

Откуда следует, что .

Ответ:

Рисунок.1

 
Пример 2. Какая часть от общего числа молекул азота, находящегося при температуре Т = 300 К и атмосферном давлении обладает скоростями, отличающимися от наиболее вероятной не более, чем на 2,0 м/с?

Решение.

При атмосферном давлении и температуре 300 К азот можно считать идеальным газом. В отсутствие внешних сил молекулы идеального газа подчиняются закону распределения Максвелла. Согласно закону Мак­свелла число молекул , относительные скорости которых лежат в интервале от и до и + ∆и при условии, что ∆и « и, равно:

.                                                                       (1.1)

Относительная скорость   в нашем случае равна и=1, поэтому

.                                                                                    (1.2)

Вычислим наиболее вероятную скорость vв :

vв = 422 (м/с);   тогда ∆и=.

В последнем соотношении удвоение ширины интервала означает, что учтены значения скоростей от (vв-2,0) м/с до (vв+2,0) м/с, или, по-другому, относительные скорости от () до ().

Таким образом, условие <<u выполняется. Следовательно:

.

Итак, молекулы азота, обладающие при Т=300 К скоростями, которые лежат в интервале от (vв – 2,0) м/с  до  (vв + 2,0) м/с, составляют от общего числа долю, равную ∆N/N =0,84%.

Ответ: ∆N/N =0,84%.

Пример 3. Положительный заряд q равномерно распределен по проволочному кольцу радиуса R (см. рисунок 2). Определить напряжен­ность E  поля в точке С, лежащей на оси кольца на расстоянии z от его центра 0.

Решение.

В соответствии с общим методом решения основной задачи электростатики разделим кольцо                  Рисунок 2         

на элементарные (т.е. очень малые) участки dℓ так, чтобы заряд dq каждого такого участка можно было считать точечным. Иначе говоря, распределенный непрерывно заряд заменим эквивалентной ему системой точечных зарядов. Тогда модуль напряженности dE  поля, создаваемого произвольно выделенным точечным зарядом в точке C, удаленной от него на расстоянии , равен:

                              .                (1.3)

 

Согласно принципу суперпозиции, напряженность поля равна геометрической сумме всех полей, создаваемых каждым из точечных зарядов dq кольца:

,

где Г – обозначает линию, вдоль которой распределен заряд – кольцо в нашем случае.

Поскольку направления векторов dE  не совпадают между собой (они лежат на поверхности конуса с вершиной в точке С), то следует найти проекцию вектора   dE  на ось 0Z.

Для этого воспользуемся свойством прямоугольного треугольника, которое связывает прилежащий катет с гипотенузой:

.    (1.4)

В соответствии с принципом суперпозиции необходимо сложить проекции dEz полей, создаваемых в искомой точке C всеми точечными зарядами dq кольца. Предел этой суммы - это криволинейный (контурный) интеграл, взятый вдоль проволочного кольца – окружности радиуса R:

.                                 (1.5)

При равномерном распределении заряда по кольцу из соображений симметрии следует, что в точках, лежащих на оси кольца, напряженность поля направлена вдоль этой оси. Следовательно, остальные ее проекции равны нулю   Ey = Ex = 0, а модуль, таким образом, равен:  

.                                                          (1.6)

Ответ:

Пример 4. Тонкий металлический стержень длиной 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

U = ?          электрического 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 3 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:

,                           (1.7)

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

.                            (1.8)

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:

.                                                                                    (1.9)

Разность потенциалов между концами стержня определим, используя соотношение:

.                                                                 (1.10)

Таким образом, искомая разность потенциалов равна: .

          Пример 5. 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 4). При замыкании на ка-

Um=?  φ=?               тушку предварительно заряженного конденсатора в      колебательном контуре возникают свободные колебания заряда q  на конденсаторе и силы тока в катушке i

Согласно обобщенному закону Ома для неоднородного участка

          iR =  -  -  L.                     (1.11)

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

        ;     (1.12)                                                                  

в случае идеального контура сопротивление R=0 получим:

                                                           .                                    (1.13)

Решение  дифференциального уравнения (1.13) имеет вид:

                    ,                                                                (1.14)

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: , .

 

2                 Задания к расчетно-графической работе № 1. Физические основы механики. Статистическая физика и термодинамика

 

Цель: усвоение иерархии основных физических понятий и законов и овладение методами  их применения к решению  обобщенных типовых задач в области механики, статистической физики и  термодинамики. 

 

Таблица 1 – Варианты заданий РГР № 1 

Вар.

Чертов А.Г., Воробьев А.А.

Задачник по физике, 2006.

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

Приложение А

А.1

2-57;  3-19(1); 3.38; 5-10; 10-5; 11-25

9.32

1

А.2

2-35; 2-75; 3-19(2); 5-1;10-6; 11-29

9-31

2

А.3

2-41; 2-79; 3-20(1); 5-14; 11-28

8-32; 9-36

3

А.4

2-38; 2-59; 3-20(2); 5-3; 10-32; 11-27

9-34

4

А.5

2-6; 2-39; 2-73; 3-19(3); 5-5; 11-21

9-35

17

А.6

2-7; 2-61; 2-35; 1-55; 5-18; 11-63

9-2

18

А.7

2-9; 3-22; 3-36; 5-20; 11-55

8-30; 9-3

7

А.8

1-15; 2-76; 3-25: 3-40; 5-12; 11-56

9-11

19

А.9

1-16; 2-58; 3-31; 3.41; 5-4; 11-65

9-13

20

А.10

1-10; 2-77; 3-8; 3-29(2); 5-13; 11-60

9-6

21

В.11

3-40; 5-40; 10-17

1-43; 3-37; 9-24; 9-43

10

В.12

3-54(1); 5-41; 10-21; 11-46

1-44;3-39; 9-45

11

В.13

3-51; 5-42; 10-22; 11-43

1-45; 3-40; 9-41

12

В.14

1-33; 3-56 (1); 10-26; 11-41

3-13; 6-3; 9-40

13

В.15

2-88; 3-56 (3); 10-30

1-39; 2-3; 9-19; 9-47

14

В.16

2-91; 3-56 (2); 10-18

1-34; 4-4; 9-15; 9-49

15

В.17

2-87; 3-26; 10-20; 11-44

1-47; 4-24; 9-50

16

В.18

1-28; 3-36; 5-37; 11-49

4-27; 8-40; 9-37

5

В.19

1-48; 3-53; 11-47

4-49; 6-41; 8-38; 9-44

6

В.20

1-49; 2-87; 3-43; 11-75

6-46; 8-36; 9-21

8

В.21

1-30; 2-79 (2); 3-46; 10-36; 11-73

6-44; 9-26

9

В.22

1-46; 3-30 (1); 3-54(2); 10-42; 11-71

4-29; 6-40

22

В.23

1-42; 3-30 (2); 3-55; 10-43; 11-69

4-24; 6-47

23

В.24

1-35; 3-33; 2-64; 10-45

4-25; 6-45; 9-17

24

В.25

1-34; 3-3; 3-30 (3); 10-24

4-46; 6-39; 9-23

25

В.26

1-36; 3-37; 3-54 (3); 10-34

6-37; 9-25

26

В.27

3-27; 3-55; 5-36; 10-41

1-50; 4-30; 9-27

27

 

 

И.Е.Иродов. Задачи по общей физике, 2001

 

С.28

1-28; 10-10; 11-55

1.229; 1.295; 1.142; 1.434

26

С.29

1-60; 10-13; 11-68

1.208; 1.327; 1.402; 6.162

14

С.30

1-61; 2-30; 10-12

1.173; 1.230; 6.137; 6.177

14

 

 

Приложение А

 

          А.1 Найти и показать на рисунке силу FR реакции наклонной плоскости, если тело массой m соскальзывает с наклонной плоскости с постоянной скоростью.

          А.2 Найти и показать на рисунке силу FR реакции наклонной плоскости, если тело массой m соскальзывает с наклонной плоскости с постоянным ускорением a.

          А.3 Сила F  прижимает брусок массой m к вертикальной стенке. Коэффициент трения между бруском и стенкой μ. Что происходит с бруском, если F=4mg, и μ=0,5? Покажите на рисунке направления всех сил, приложенных к бруску, и запишите соотношения между ними.

          А.4 Сила F прижимает брусок массой m к вертикальной стенке. Коэффициент трения между бруском и стенкой μ. Что происходит с бруском, если F=mg, и μ=0,5? Покажите на рисунке направления всех сил, приложенных к бруску, и запишите соотношения между ними.

          А.5 Спортсмен массой 80 кг прыгает в воду  с высоты 5 м. С какой средней силой действует вода на спортсмена, если его скорость в воде уменьшается до нуля за время 0,4 с?

          А.6 Мячик брошен вертикально вверх. В каких точках траектории его ускорение будет максимально? Рассмотреть два случая: а) сопротивление воздуха отсутствует; б) сопротивление воздуха растет с увеличением скорости.

          А.7 Горный ручей с сечением потока S образует водопад высотой h. Скорость течения воды в ручье v. Найти мощность водопада. Подобрать числовые параметры задачи для мощности N=10 кВт.

          А.8 С одного уровня наклонной плоскости одновременно начинают скатываться  сплошные цилиндр и шар одинаковых радиусов. Какое из этих тел раньше достигнет основания наклонной плоскости?

          А.9 Чему равно отношение скорости центра vc масс  сплошного цилиндра, скатывающегося без проскальзывания, в нижней точке наклонной плоскости к его скорости v в этой же точке в случае чистого скольжения?

          А.10 Тело соскальзывает без трения с клина, лежащего на горизонтальной плоскости, дважды: первый раз клин закреплен; второй раз клин может скользить без трения. Будет ли скорость тела в конце соскальзывания одинакова в обоих случаях, если тело оба раза соскальзывает с одной и той же высоты? 

          А.11 Сплошной однородный шар скатывается с наклонной плоскости, составляющей угол θ с горизонтом. Чему равно его ускорение?

          А.12 Сплошной однородный цилиндр скатывается с наклонной плоскости, составляющей угол θ с горизонтом. Чему равно его ускорение?

          А.13 Обод велосипедного колеса диаметром d=0,8 м имеет массу m=1,5 кг. Чему равен момент L импульса колеса, если скорость велосипеда v=3 м/с?  

          А.14 С точки зрения наблюдателя, находящегося в движущемся поезде, удары молнии в точке А (впереди поезда) и в точке В (позади поезда) произошли одновременно. Какая молния с позиций СТО ударила в землю раньше для наблюдателя, находящегося на Земле, и мимо которого в это время проносится поезд?

          А.15 Имеется двое одинаковых часов. Часы 1 покоятся в системе отсчета 1, часы 2 покоятся в системе отсчета 2. Системы отсчета движутся друг относительно друга прямолинейно и равномерно. Какие часы идут быстрее с точки зрения наблюдателя, неподвижного а) в системе отсчета К1; б) в системе отсчета К2?     

          А.16 Кинетическая энергия частицы оказалась равной ее энергии покоя.  Какова скорость частицы? 

А.17 В теплоизолированном сосуде, разделенном на две секции подвижным и теплопроводящим поршнем, содержатся два разных газа, например, кислород  O2 и водород H2.  Одинаковы ли в обеих секциях в состоянии равновесия а) средние энергии молекул; б) плотности газа? В каком соотношении они находятся? Считать, что при перемещении поршня трение отсутствует.

А.18 В теплоизолированном сосуде, разделенном на две секции подвижным и теплопроводящим поршнем, содержатся два разных газа, например, кислород  O2 и водород H2.  Одинаковы ли в обеих секциях в состоянии равновесия а) средние квадратичные скорости молекул; б) концентрация молекул? В каком соотношении они находятся? Считать, что при перемещении поршня трение отсутствует.

А.19 Снежок, летящий со скоростью 20 м/с, попадает в стену при температуре 0˚С. Какая его часть растает, если вся теряемая кинетическая энергия передается снегу?

А.20  В газе происходят процессы: а) изохорное нагревание; б) адиабатное сжатие. Начальные температуры газа в обоих случаях одинаковы. Количество теплоты, подводимое к газу в случае а,  равно работе, совершаемой над газом в случае б. Сравнить конечные температуры. Нарисовать  P,V-диаграммы указанных процессов.

А.21  Определите, насколько возрастает температура у подножия водопада высотой h=50 м?  

А.22 При проведении процесса, описываемого законом , где α – положительная постоянная, идеальный газ расширяется из состояния с температурой T1=250 К и объемом V1=V в состояние с температурой T2 и объемом V2=2V. Чему равна температура T2? Нарисуйте график этого процесса в координатах P и V.

А.23 При проведении процесса, описываемого законом , где α – положительная постоянная, идеальный газ расширяется из состояния с температурой T1=250 К и объемом V1=V в состояние с температурой T2 и объемом V2=2V. Чему равна температура T2? Нарисуйте график этого процесса в координатах P и V.

А.24 КПД тепловой машины η=30%. В результате усовершенствования количество теплоты, получаемое рабочим телом за цикл, увеличилось на 5%, а количество теплоты, отдаваемое холодильнику, не изменилось. Каков КПД модифицированной машины?

А.25 Энтропия тела в ходе некоторого процесса линейно растет с температурой . Как при этом зависит от температуры T теплоемкость C  этого тела? 

А.26 Если привести в тепловой контакт два одинаковых по массе m=1,0 кг куска железа – один при температуре t1=100 °C, а другой при температуре t2=0°C, и окружить их адиабатической оболочкой, то  чему будет равно изменение ΔS энтропии этой системы при достижении равновесной температуры   t=50°C?

А.27 Детский резиновый мячик массой 0,3 кг, упав с высоты 2 м, подскочил от пола на 1 м. Определить изменение энтропии системы мяч – пол, если температура в комнате равна 21°C.

  

4 Задания к расчетно-графической работе № 2. Электродинамика

 

Цель: усвоение основных понятий и законов электромагнетизма  и овладение методами их применения к решению обобщенных типовых задач, связанных с расчетами характеристик электрического и магнитного полей,  их действия на заряженные тела и токи, взаимосвязи между ними.

 

Таблица 2 – Варианты заданий РГР № 2

Вар.

Чертов А.Г., Воробьев А.А.

Задачник по физике, 1981.

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

Приложение

Б

А.1

16-4; 19-14; 22-2; 23-2; 26-5

11.2; 18.2

4

А.2

14-3; 19-29; 21-1; 23-9; 25-6; 26-2

12.18

6

А.3

14-5; 19-12; 24-13; 23-3; 25-25; 18-2

11.43

3

А.4

17-4; 20-4; 21-4; 23-11; 25,37; 26-1

11.16

2

А.5

16-1; 19-13; 24-2; 23-5; 25-9; 18-13

12.14

1

А.6

15-4; 17-2; 19-17; 23-13; 25-26; 18-4

11.3

12

А.7

14-4; 16-4; 22-2; 23-6; 25-7; 26-3

12.17

28

А.8

14-2; 17-7; 19-15; 21-5; 23-16; 18-14

18.1

5

А.9

15-6; 16-2; 21-2; 23-4; 25-35; 26-4

11.11

24

А.10

14-1; 15-5; 20-5; 22-1; 23-12; 25-8; 18-1

 

25

В.11

15-13; 17-12; 21-8; 25-42; 26-6

11.24; 15.35

20

В.12

15-7; 17-20; 19-18; 21-7; 25-34; 18-16

11.26

21

В.13

14-23; 15-19(1); 17-9; 15-36; 25-43; 26-7

16.28

22

В.14

14-28; 15-27; 16-38; 23-11; 25-36; 18-10

11.47

8

В.15

14-22; 15-19(2); 16-40; 15-33; 23-25; 18-19

16.26

23

В.16

14-29; 17-10; 15-17; 23-39; 25-15; 26-8

11.44

11

В.17

14-36; 15-47; 16-31; 23-27; 25-45; 18-20

11.24

10

В.18

14-6; 15-17; 16-51; 23-40; 25-4; 18-18

15.18

19

В.19

13-20; 15-48; 17-11; 23-33; 25-46; 18-21

11.25

7

В.20

14-9; 15-50; 16-44; 19-16; 23-21; 25-2; 26-9

16.17

27

В.21

14-17; 15-63; 16-46; 15-12; 25-11; 18-11

16.18

18

В.22

14-37; 15-37; 17-12;  24-24; 25-5; 26-10

11.35

9

В.23

14-12; 15-54; 16-43; 19-28; 25-38; 18-12

16.20

17

В.24

14-19; 15-64; 17-18; 19-30; 24-18; 26-11

16.29

16

В.25

14-10; 15-46; 16-45; 21-20; 24-22; 18-10

16.11

26

В.26

14-11; 15-49; 17-17; 19-31; 24-5; 26-12

16.22

13

В.27

14-7; 16-17; 22-25; 24-3; 25-47(1)

15.34; 18.33

14

 

Иродов И.Е. Задачи по общей физике, 2001 г.

 

 

С.28

2.11; 2.34; 2.64; 2.113; 2.181; 2.212; 2.326; 2.438

 

 

С.29

2.33; 2.38; 2.63; 2.98; 2.178; 2.355; 2.437

 

15

С.30

2,8; 2.63; 2.135; 2. 211; 2.345; 2.410; 2.433

 

28

 

 

Приложение Б

 

          Б.1  Напряженность  электростатического  поля  задана  уравнением:

, где a, b и c – константы, а i, j и k – единичные вектора (орты). Укажите, является ли это поле однородным? Чему равен модуль вектора напряженности |E|  поля в точке с координатами x,y,z?

          Б.2 Определить работу A12 силы электрического поля, создаваемого точечным зарядом q, над зарядом q0 при перемещении заряда q0 из точки 1 с радиус-вектором r1 в точку 2 с радиус-вектором r2 по траекториям, изображенным на рисунке Б.1 а - в. Воспользоваться общей формулой для вычисления работы .

          Б.3 Конденсатор заполняют маслом. Как изменяется его электрическая энергия, если конденсатор заряжен и отключен от источника?

          Б.4 В однородное электрическое поле помещают металлический незаряженный шар радиуса R. Запишите граничные условия для тангенциальной и нормальной составляющих вектора Е. Изобразите качественную картину эквипотенциальных поверхностей и линий напряженности Е с учетом граничных условий.         

           Б.5 Начертить схему силовых линий и эквипотенциальных поверхностей для системы двух точечных зарядов:  а)  и ; б)   и , находящихся на растоянии d друг от друга. У к а з а н и е. Найти точку, в которой напряженность E поля равна нулю. Найти точку  на прямой, соединяющей заряды, в которой потенциал тот же, что и в точке, где напряженность E поля равна нулю.  

          Б.6 Радиусы  внутренней и внешней обкладок  цилиндрического конденсатора увеличили вдвое, сохранив заряды на обкладках. Изменилось ли напряжение на конденсаторе ?

          Б.7 Почему нить электролампы сильно нагревается, а подводящие провода остаются холодными?       

          Б.8     Для передачи электроэнергии на большие расстояния используются  очень высокие напряжения. Объяснить, почему высокие напряжения позволяют уменьшить потери в линиях передачи.

          Б.9 Согласно формуле , мощность, рассеиваемая резистором, должна уменьшаться с ростом сопротивления, а формула  подразумевает обратное. Нет ли здесь  противоречия ? Объясните.

          Б.10 Конденсатор емкостью С, заряженный до разности потенциалов U0, разряжается через сопротивление R. Ток разряда  постепенно спадает, согласно графику зависимости I(t), причем по оси абсцисс отложено время, а по оси ординат  - lnI. Этому процессу соответствует прямая 1 (см. рисунок Б.2), затем один из параметров (U0, R, C) изменяют так, что новая зависимость имеет вид 2. Какой из параметров и в какую сторону изменен?

 

 

 

 

 

 

 

 

          Б. 11 Точечный заряд q находится в центре диэлектрического шара (см.рисунок Б.3). Отличны ли от  нуля интегралы:  а) ;  б)    - по замкнутой поверхности S, частично захватывающей диэлектрик?

          Б.12 На рисунке Б.4 дан график зависимости силы тока от времени. Напишите формулу, выражающую эту зависимость .        

 

Рисунок Б.4

 
Б.13 В одной плоскости лежат два взаимно перпендикулярных проводника с токами I1 и I2 . Найти геометрическое место точек, в которых индукция B магнитного поля равна нулю: а) для  случая, изображенного на рисунке Б.5а; б) для случая, изображенного на рисунке Б.5б.                                          

 

                                                                                                                  

   Б.14 Электрический заряд q>0 движется со скоростью v. Указать направление и сравнить модули магнитной индукции в точках 1 и 2 с радиус-векторами r1 и r2 (см. рисунок Б.6 а - в). Для случая, изображенного на рисунке Б.6в, найти угол a, соответствующий максимальному значению В

   Б.15 В однородном магнитном поле перпендикулярно его линиям расположен длинный прямой провод (см. рисунок Б.7). Как изменится картина линий магнитной индукции, если по проводу пустить постоянный ток? Нарисуйте примерную конфигурацию линий магнитного поля вблизи провода для двух случаев: а) ток в проводе направлен «на нас»; б) ток в проводе направлен «от нас». 

 

2

 

 

Б.16 Имеются два очень больших плоских проводящих

листа, по которым текут одинаковые по величине и противоположные по направлению поверхностные токи i1= - i2 . Направление токов перпендикулярно к плоскости рисунка Б.8 и направлено «от нас» на левом листе и «на нас» на правом. Определить, опираясь на теорему о циркуляции вектора магнитной индукции и принцип суперпозиции, конфигурацию линий  магнитного поля в области между листами и по обе стороны от них.

  Б.17 Имеются два очень больших плоских проводящих листа, по которым текут одинаковые по величине и направлению поверхностные токи i1= i2. Направление токов перпендикулярно к плоскости рисунка Б.9 и направлено «на нас». Определить, опираясь на теорему о циркуляции вектора магнитной инду-кции и принцип супер-позиции, конфигурацию линий  магнитного поля в области между листами и по обе стороны от них.

Б.18 Плоская гори-зонтальная граница делит пространство на две части. В нижней части индукция магнитного поля равна нулю. Докажите, что однородное магнитное поле вблизи поверхности в верхней части направлено параллельно ей.

     Б.19 По обе стороны большого проводящего листа создано однородное магнитное поле, направленное параллельно его плоскости. Определите силу, действующую на единицу площади этого листа, если значения индукции по разные стороны от проводящего листа равны B1= 0,2 Тл  и B2=0,6 Тл, а их направления совпадают.

Б.20 На рисунке Б.10 представлен график зависимости магнитной  напряженности H(r) от расстояния r для поля бесконечно длинного прямолинейного провода с током при равномерном распределении плотности тока по сечению провода. Как изменится график H(r), если радиус провода увеличить от R1 до R2, оставив прежней силу тока I в проводе и сохранив распределение плотности тока равномерным?

          Б.21 По бесконечно длинному цилиндрическому прямолинейному проводу течет ток с плотностью, равномерно распределенной по сечению. Как изменяется величина циркуляции вектора напряженности магнитного поля по  круговому контуру с центром на оси провода при увеличении радиуса контура, если он располагается: а) внутри контура; б) снаружи? Плоскость контура перпендикулярна оси провода.

     Б.22 По бесконечно длинному цилиндрическому прямолинейному проводу течет ток с плотностью, равномерно распределенной по сечению. Как изменится циркуляция  вектора напряженности магнитного поля по контуру, если круговой контур заменить квадратным той же длины и также с центром на оси провода? Плоскость контура перпендикулярна оси провода. Рассмотреть два случая: а) радиус контура меньше радиуса провода; б) радиус контура больше радиуса провода.

Б.23 Во сколько раз уменьшится индукция магнитного поля в центре кольца с токов, если его согнуть по диаметру под углом α? Ток в кольце не меняется.

Б.24 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?

Б.25 Плоская  проводящая рамка вращается в  однородном магнитном поле. Индуцируется ли  в  рамке ЭДС, если  ось вращения: а) параллельна линиям   индукции;  б) перпендикулярна линиям   индукции?          

Б.26 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.

Б.27 Проводящий контур вынимают из  межполюсного пространства электромагнита. Зависит ли от времени  перемещения  контура:  а) количество  выделившейся в контуре теплоты;  б) заряд, протекший  по  контуру?

Б.28 Через  две одинаковые катушки индуктивности  текут токи, спадающие со временем по линейному  закону, показанному на рисунке Б.11. 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?

 

 

 5 Задания к расчетно-графической работе № 3. Физика колебаний и волн

 

Цель: усвоение основных понятий и законов физики колебаний и волн; овладение методами их применения к решению обобщенных типовых задач, связанных с расчетами параметров колебательных систем и характеристик волновых процессов.

 

     Таблица 3 - Варианты заданий РГР № 3

Вариант

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

И.Е. Иродов «Задачи по общей физике». 2001.

Приложение  В

А.1

6.1; 6.18; 6.61; 7.1; 26.18

 

21

А.2

6.2; 6.19; 6.60; 7.3; 26.19

 

22

А.3

6.3; 6.20(1); 6.34; 6.63; 7.4

 

23

А.4

6.4; 6.20(2); 6.33; 6.59; 7.5

 

24

А.5

6.5; 6.16; 6.35; 6.58; 7.6

 

25

А.6

6.6; 6.15; 6.38; 6.57; 7.7

 

26

А.7

6.7; 6.17; 6.35; 6.56; 7.8

 

27

А.8

6.8; 6.14; 6.34; 6.63; 7.9

 

28

А.9

6.9; 6.22; 6.33; 6.61; 7.10

 

27

А.10

6.10; 6.23; 6.38; 6.60; 7.11

 

26

В.11

6.11; 6.24(1); 6.37; 6.71; 7.40

 

18

В.12

6.12; 6.24(2); 6.41; 6.72; 7.22

 

20

В.13

6.13; 6.24(3); 6.42; 6.74; 7.23

 

17

В.14

6.43; 6.24(4); 6.63; 6.66; 7.37

 

1

В.15

6.24(5); 6.44; 6.71; 7.38

3.130

2

В.16

6.24(6); 6.45; 6.61; 6.72; 7.39

 

3

В.17

6.24(7); 6.46; 6.60; 6.74; 7.40

 

4

В.18

6.24(8); 6.48; 6.66; 7.37

3.131

5

В.19

6.25; 6.49; 7.38

3.130; 3.163

6

В.20

6.26; 6.50(а); 7.39

3.132; 3.164

7

В.21

6.27; 6.50(б); 6.58; 7.40

3.167

8

В.22

6.28; 6.50(в); 6.59; 7.37

3.150

9

В.23

6.29(1); 6.50(г); 6.56; 7.21

3.144

10

В.24

6.29(2); 6.51(а); 6.61; 7.22

3.146

11

В.25

6.29(3); 6.51(б); 6.63; 7.23

3.152

12

В.26

6.29(4); 6.51(в); 6.64; 7.38

3.150

13

В.27

6.30; 6.51(г); 7.39

3.137; 3.139

14

С.28

6.31(1); 7.36

3.4; 3.134; 3.165

15

С.29

6.31(2); 6.64; 7.36

3.2; 3.167

16

С.30

6.31(3); 7.36

3.5; 3.111; 3.166

19

 

 

Приложение В

В.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.

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

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

В.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.

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

В.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.

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

В.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.

В.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 .

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

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

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

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

В.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).

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


 В.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.1          Рисунок      Б.2               Рисунок Б.3          Рисунок Б.4

 

В.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.

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

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

В.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.

В.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.

В.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.


В.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

 

         


 В.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

 

В.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.

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

В.27 В схеме на рисунке Б.8 вольтметры V2,V3,V4 показывают амп-литуды напряжения соответственно U2,U3,U4. Определить среднюю теп-ловую мощность Р, выделяющуюся в цепи, если величина сопротивления R.

В.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.

 

6 Задания к расчетно-графической работе 4. Квантовая физика

 

Цель: формирование представлений об основных понятиях и законах физики микромира.

 

Таблица 4 – Варианты заданий РГР № 4

Вариант

Чертов А.Г., Воробьев А.А.

Задачник по физике, 2006.

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

Приложение

Г

А.1

36-6; 45-3

23.2; 23.41(а); 24.13

18

А.2

36-7; 45-5(1)

23.1; 23.41(б); 24.5

24

А.3

35-2; 36-8; 45-1;

23.3; 24.15

19

А.4

35-1; 36-9; 45-2

23.4; 24.16

23

А.5

34-10; 35-1; 45-4

23.7; 24.4

27

А.6

34-13; 36-9; 45-3

23.21; 24.14

20

А.7

34-1; 36-8; 45-5(2)

23.14; 24.6

25

А.8

34-3; 36-6; 45-2

23.4; 25.41

21

А.9

34-2; 35-1; 45-4

24.2; 25.42

26

А.10

34-10; 36-7; 45-10

23.5; 24.9

22

В.11

34-4; 35-4; 37-1; 45-33(1)

24.3

28

В.12

34-6; 35-3; 37-11(1); 45-6

23.33

1

В.13

34-7;35-6; 37-2; 45-7

24.13

6

В.14

34-5; 35-2; 37-4; 45-8

23.17

16

В.15

34-8; 35-5; 37-9; 45-9

24.25

17

В.16

34-9; 35-8; 37-3; 45-11

24.22

7

В.17

34-11; 35-10; 37-8; 45-12

24.14

4

В.18

34-12; 35-7; 37-11(2); 45-13(1)

23.18

14

В.19

34-22; 35-9; 37-4; 45-22

24.38

15

В.20

34-14; 36-4; 37-6; 45-23

24.39

12

В.21

34-19; 36-11; 37-10; 45-26

24.40(а)

13

В.22

34-18; 36-5; 37-8; 45-13(2)

24.40(б)

11

В.23

34-17; 36-10; 37-2; 45-24

24.38

2

В.24

34-14; 36-12; 37-5; 45-13(3); 47-6

 

9

В.25

34-21; 35-9; 37-7; 47-7

24.5

10

В.26

34-15; 35-8; 37-11(3); 45-33(2); 47-10

 

3

В.27

34-27; 45-35; 47-12(1)

23.27; 24.23

8

 

Иродов И.Е. Задачи по общей физике

С.28

5.268; 5.309; 6.59; 6.73; 6.260

 

5

С.29

 5.280; 5.297; 5.301; 6.60; 6.260

 

1

С.30

5.267; 5.281; 5.305; 6.77; 6.261

 

2

 

 

Приложение Г

 

Г.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 Г.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 Г.1                                                             Рисунок Г. 2

 

Г.2 В энергетическом распределении излучения абсолютно черного тела (см. рисунок Г.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?

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

Г.4 На рисунке Г.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?

842                                 844

           Рисунок Г.3                                                            Рисунок Г.4

 

Г.5 На рисунке Г.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 Eλ остается постоянным. Нарисовать распределение по длинам волн поглощательной способности условного тела.

 

845                          851

                   Рисунок Г.5                                                Рисунок Г.6

 

Г.6 Как с помощью вольт-амперной характеристики фотоэлемента определить число N электронов, выбиваемых светом с поверхности катода в единицу времени?

Г.7 Функция распределения фотоэлектронов по энергиям имеет вид, представленный на рисунке Г.6. Чем определяется максимальная энергия фотоэлектронов?

Г.8 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 Г.7 кривая 1, а для другого – кривая 2. У какого фотокатода больше работа выхода?

Г.9 Два электрода, находящиеся в вакууме на некотором расстоянии друг от друга, соединены между собой через активное сопротивление (см. рисунок Г.8). 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?                                                                  

                                                              

855                                             

 Рисунок Г.7                                                     Рисунок  Г.8

 

Г.10 Какой смысл вкладывается в соотношение неопределенностей ?

          Г.11 В результате комптоновского рассеяния (см. рисунок Г.9) 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?

                                                                                                       

                                n2                         n1

                                           θ2                                               

                         n0                                         θ1                                                                                                                                                                                      

                   

Рисунок Г. 9     

                                           

          Г.12 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.

Г.13 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? 

Г.14 Что такое фотопроводимость? Как зависит фотопроводимость от времени после включения и выключения света? Объясните.

Г.15 Что означает понятие «ширина запрещенной зоны»? Какие свойства кристаллов определяются шириной запрещенной зоны?

Г.16 В чем заключается различие между проводником (металлом) и полупроводником с точки зрения зонной теории твердых тел?

Г.17 В чем заключается различие между полупроводником и диэлектриком с точки зрения зонной теории твердых тел?

Г.18 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.19 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.20 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.21 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.22 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.23 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.24 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.25 Что такое радиоактивность? Какие физические величины сохраняются при радиоактивных превращениях? Какой изотоп образуется из ²³²Th  после четырех α-распадов и двух β-распадов?

Г.26 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.27 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.28 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. 1,2,3.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М.  Курс физики. – М.:  Высш. шк., 2002.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. -М.: Высш. шк., 2004.

4. Курс физики: учебник для вузов в 2т./ Под ред. Лозовского В.Н. – СПб.: «Лань», 2001. – Т. 1, 2.

5. Трофимова Т.И. Физика. – М.: «Академия», 2012.

6. Савельев И.В. Курс физики: Кн. 2: Электричество и магнетизм. – М.: «Издательство АСТ», 2004.

7. Савельев И.В. Курс физики: Кн. 4: Волны. Оптика. – М.: «Издательство АСТ», 2004.

8. Иродов И.Е.  Основные законы механики.– М.:  Высш. шк., 1997.

9. Иродов И.Е.  Электромагнетизм. Основные законы. – М.: «Лаборатория Базовых Знаний», 2000.

10. Физика 1. Конспект лекций (для студентов специальностей 050718 Электроэнергетика, 050717-Теплоэнергетика).– Алматы: АИЭС, 2006.– 59 с.

11. Физика 2. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальностей Алматы: АИЭС, 2011.– 76  с.

12. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике.- М.: Высш. шк., 2006.

13.Иродов И.Е. Задачи по общей физике. - М.: Физматлит., 2006.

14. Физика. Задания к практическим занятиям / Под ред. Ж.П. Лагутиной. – Мн.: Высш.шк., 1985.

 

 

Содержание

 

Введение

1 Методические указания по выполнению заданий РГР 

2 Общие требования к оформлению расчетно-графических работ

2.1 Примеры решения и оформления задач 

3 Задания к расчетно-графической работе № 1 

4 Задания к расчетно-графической работе № 2 

5 Задания к расчетно-графической работе № 3

6 Задания к расчетно-графической работе № 4

Список литературы 

 

Св. план 2013 г., поз. 88