Физика

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Факультет вечернего и заочного обучения
Л.М.Черных, А.В.Кочерыженков
ФИЗИКА
ускоренное обучение
методические рекомендации и контрольные задания
часть 2
Санкт-Петербург
2002

Стоимость решения одной задачи по физике уточняйте при заказе.
Готовы следующие задачи:

Решенные задачи по физике

Задача 1.
Зависимость напряжения на обкладках конденсатора от времени при свободных колебаниях в колебательном контуре имеет вид U=20sin{10⁵+π/4}B. Индуктивность контура L=0,1мГн.
Найти зависимость силы тока в контуре от времени. Начертить графики зависимости от времени энергии электрического поля конденсатора, энергии магнитного поля катушки и полной энергии в пределах одного периода.
Дано: U=20sin{10⁵+π/4}B,L=0,1мГн=1·10^-4Гн.
Найти: I(t), W_э(t), W_м(t), W(t).

Задача 2.
Зависимость силы тока в контуре от времени при свободных колебаниях в имеет вид I=3,14·10^-2cos{5·10⁴πt-π/4}A. Емкость конденсатора контура С=0,1мкФ.
Найти зависимость напряжения на конденсаторе от времени. Начертить графики зависимости от времени в пределах одного периода энергии электрического поля, энергии магнитного поля и полной энергии контура.
Дано:
Найти:

Задача 3.
Энергия колебательного контура W=2мкДж, его индуктивность L=0.04мГн. Напряжение на конденсаторе в начальный момент времени равно максимальному значению U_m=0.4В. Найти зависимость заряда конденсатора от времени в режиме свободных колебаний. Начертить графики зависимости от времени в пределах одного периода энергий электрического и магнитного полей, а также полной энергии контура. Затуханием пренебречь.
Дано:
Найти:

Задача 4.
Луч естественного света падает под углом Брюстера a_Б на поверхность диэлектрика.Отраженный луч, интенсивность которого I₁=0,4Вт/см², проходит через поляризатор P. При этом его интенсивность уменьшится до значения I₂=0,3 Вт/см². Найти угол φ между плоскостью падения луча на диэлектрик и плоскостью поляризации луча (плоскостью, содержащей луч и направление колебаний вектора напряженности электрического поля E), вышедшего из поляризатора. Потерями в поляризаторе пренебречь.
Дано:
Найти:

Задача 5.
Индуктивность катушки контура L=0.4мГн, емкость его конденсатора C=1мкФ. В контуре происходят свободные колебания. Заряд конденсатора в начальный момент времени t=0 находился в стадии нарастания и равнялся половине амплитудного значения. В некоторый момент времени t заряд на конденсаторе и сила тока в контуре равны соответственно q(t₀)=0.2мкКл, I(t₀)=20мА. Пренебрегая затуханием, найти зависимость от времени энергий электрического и магнитного полей контура.
Дано:
Найти:

Задача 6.
6. Колебания, совершаемые частицами воздуха в точке наблюдения при прохождении звуковых волн, излучаемых первым и вторым источниками, описываются уравнениями: x₁=sin10³πtМКМ, x₂=2sin[10³πt+(2/3)π]МКМ.
Написать уравнение результирующего колебания, если через точку наблюдения обе волны проходят в одном направлении. Построить векторную диаграмму складываемых колебаний.
Дано:
Найти:

Задача 7.
Уравнения колебаний токов, втекающих в узел электрической схемы (рис.7), имеют вид: I₁=8sin(800πt+π)мА, I₂=6sin(800πt+3π/4)мА. Написать уравнение колебаний тока I , вытекающего из этого узла. Построить векторную диаграмму складываемых колебаний.
Дано:
Найти:

Задача 8.
В точку наблюдения приходят сигналы от двух антенн так, что напряженности полей имеют вид: Е₁=40sin(10⁶πt+π/6)мкВ/м, Е₂=30sin(10⁶πt+π/2)мкВ/м. Найти зависимость от времени напряженности поля результирующего сигнала, если оба вектора Е₁ и Е₂ совершают колебания вдоль одного направления. Построить векторную диаграмму складываемых колебаний.
Дано:
Найти:

Задача 9.
Два электромагнита создают магнитные поля, магнитные индукции которых описываются уравнениями:B1=0.1cos100пиf Тл, B2=0.05cos(100пиf+пи/4) Тл. Имеются две одинаковые рамки (рис.8) каждая площадью S=100 см2. Плоскости рамок перпендикулярны линиям индукции магнитных полей. Найти зависимость от времени ЭДС в цепи, в которую эти рамки включены последовательно. Построить векторную диаграмму складываемых ЭДС.

Задача 10.
При прохождении через точку наблюдения одной продольной волны колебательная скорость частиц среды изменяется по закону x1=3sin(10^4t+пи/2) см/с. При прохождении через эту точку другой продольной волны колебательная скорость изменяется по закону x1=5sin(10^4t+пи/4) см/с. Найти закон изменения колебательной скорости x(t) в точке наблюдения, если через нее распространяются одновременно обе продольные волны в одном направлении. Построить векторную диаграмму.

Задача 11.
Уравнение плоской звуковой волны имеет вид x(t, z)=10^-3sin200π(t-z/330)мм. Плотность воздуха p=1.3кг/м³. Найти период колебаний, длину волны, среднюю за период плотность звуковой энергии и уровень интенсивности. Определить энергию, переносимою волной через площадку S=1м² за время t=1мин.
Дано:
Найти:

Задача 12.
Плоская гармоническая звуковая волна распространяется в воздухе. Плотность воздуха р=1,3кг/м³ , атмосферное давление р=10⁵Па. Энергия, переносимая на время t=1 мин через площадку S=0.6м², перпендикулярную направлению распространения волны, равна W=0.36мДж. Разность фаз колебаний между двумя точками Δφ= π/5рад, расстояние между этими точками Δz=0.25м. Написать уравнение волны. Определить амплитуду акустического давления и уровень интенсивности волны.
Дано:
Найти:

Задача 13.
Уравнение сферической волны, распространяющейся в воздухе, имеет вид x(t,r)=10^-5 /r·sin(10³t-3r)м. Плотность воздуха р=1,3кг/м³. Найти мощность источника волны, а также среднюю за период плотность звуковой энергии и уровень интенсивности сигнала на расстоянии r₁=100м от источника.
Дано:
Найти:

Задача 14.
Частота колебаний источника гармонической сферической звуковой волны v=500Гц. Плотность воздуха р=1.3кг/м³, атмосферное давление р=10⁵Па. Через площадку S=100см² за время Δt=1мин волна переносит энергию W=0.6мДж. Площадка перпендикулярна направлению распространению волны и находится на расстоянии r₁=50м от источника. Найти уровень интенсивности сигнала в пределах площадки. Написать уравнение волны. Определить мощность источника волны.
Дано:
Найти:

Задача 15.
Частота источника гармонической сферической звуковой волны v=1000 Гц. Плотность воздуха p=1.3 кг/м3, его температура T=290 К, масса моля М=29 г/моль. На расстоянии r1=100 м от источника уровень интенсивности волны L=80 дБ. Написать уравнение волны. На каком расстоянии от источника уровень интенсивности звука достигнет порога болевого ощущения Lп=120 дБ?

Задача 16.
Луч плоскополяризованного света последовательно проходит через 2 поляризатора. Плоскость пропускания 2-го поляризатора перпендикулярна плоскости поляризации луча, падающего на 1-й поляризатор. При каком угле α между плоскостью пропускания 1-го поляризатора и плоскостью поляризации падающего на него света интенсивность I₂ света, прошедшего оба поляризатора, будет максимальна? Найти интенсивность, если начальная интенсивность луча I₀=0.1Вт/см²?
Дано:
Найти:

Задача 17.
На поляризатор падает плоскополяризованный луч света. После прохождения поляризатора интенсивность света уменьшается в 4 раза. На какой угол надо повернуть плоскость пропускания поляризатора, чтобы он полностью гасил проходящий свет? Потери в поляризаторе не учитывать.
Дано: I₀/I₁=4
Найти:α.

Задача 18.
Естественный свет падает на систему из двух поляризаторов–николей, угол между плоскостями пропускания которых a=60^о . При прохождении естественного света через поляризатор–николь его интенсивность уменьшается в 2 раза. После поворота плоскости пропускания одного из поляризаторов интенсивность луча, прошедшего систему, стала равна I₂=0.2Вт/см₂, увеличившись в 2 раза. Найти интенсивность луча естественного света и угол между плоскостями поляризаторов после поворота. Потерями в поляризаторах пренебречь.

Задача 19.
Луч естественного света, распространяющегося в горизонтальной плоскости, падает под углом Брюстера на вертикальную поверхность диэлектрика. Отраженный от диэлектрика луч проходит через поляризатор. в результате чего его интенсивность уменьшается в 4 раза. найти угол между горизонтальной плоскостью и плоскости поляризации луча, вышедшего из поляризатора. Потерями в поляризаторе пренебречь.
Дано:
Найти:

Задача 20.
Плоскости поляризации двух параллельных пучков света взаимно перпендикулярны, а интенсивности одинаковы и равны I₁=I₂=0.5Вт/с₂. На их пути ставят поляризатор. Доказать, что после прохождения поляризатора сумма интенсивностей этих пучков не зависит от ориентации плоскости пропускания поляризатора. Определить сумму интенсивностей прошедших пучков. Потерями в поляризаторе пренебречь.
Дано:I₁=I₂=0.5Вт/с₂
Найти:I₃+I₄.

Задача 21.
Свет с длиной волны λ=4500Å от двух когерентных источников S₁ и S₂ попадает на экран Э, расположенный на расстоянии l=1.5 м (рис.4). На отрезке экрана a=3мм помещаются 3 интерференционные полосы. Наблюдатель способен различить не более 6 полос на указанном отрезке. На какую максимальную величину Δd можно увеличить расстояние между источниками, чтобы наблюдатель еще мог различать интерференционные полосы?
Дано:
Найти:

Задача 22.
Параллельный пучок лучей с длиной волны λ=6000Å падает на пленку толщиной d=0.25мкм, имеющую показатель преломления n=1.4 . При каком угле падения a отраженный свет будет максимально ослаблен в результате интерференции? Образование интерферирующих лучей показать на рисунке.
Дано:
Найти:

Задача 23.
Интерференция от 2-х когерентных источников (щелей) S₁ и S₂ наблюдается на экране Э, параллельном источникам (рис.4). Расстояние от экрана до источников 2м, длина волны света λ=4500Å. 5-й интерференционный максимум находится на расстоянии x=3мм от центра экрана О. Найти расстояние d между источниками. На какое расстояние Δl надо отодвинуть экран, чтобы ширина интерференционной полосы увеличилась в 1,5 раза?
Дано:
Найти:

Задача 24.
На мыльную пленку толщиной d=0.15мкм падают параллельные лучи с длиной волны λ=4500Å под углом a=45^о. Найти показатель преломления мыльной пленки, если отраженные лучи при интерференции максимально усилены. При расчетах учесть, что показатель преломления мыльной пленки находится в интервале 1<n<2 . Образование интерферирующих лучей показать на рисунке.
Дано:
Найти:

Задача 25.
Два когерентных источника(щели) S1 и S2 находятся на расстоянии d=1мм друг от друга. Интерференция наблюдается на экране Э, расположенном на расстоянии l=2м от щелей(рис.4). Ширина интерференционной полосы на экране 1,2мм.

Задача 26.
Источник сферической волны S и точка наблюдении А находятся на оси круглого отверстия на расстояниях a и b от него (рис.5). Радиус отверстия r . Изменится или нет интенсивность света в точке наблюдения, если источник и точку наблюдения поменять местами?. Как изменится интенсивность в точке наблюдения в следующих случаях: 1) расстояния a от отверстия до источника и b от отверстия до точки наблюдения одновременно увеличивают в 2 раза ( до увеличения в отверстии укладывалось 6 зон Френеля); 2) радиус отверстия, в котором укладываются 4 зоны Френеля, уменьшают в 2 раза; 3) длину волны уменьшают в 2 раза (до уменьшения в отверстии укладывалась 1 зона Френеля). Ответы обосновать.
Дано:
Найти:

Задача 27.
Монохроматическая световая волна (λ=5000Å) излучается точечным источником S , расположенным на оси круглого отверстия (рис.5). Расстояние от источника до отверстия a=1м, радиус отверстия r=1мм. В отверстии укладываются 3 зоны Френеля. На каком расстоянии b от отверстия находится точка наблюдения А? Минимум или максимум наблюдается в точке А?
Дано:
Найти:

Задача 28.
Точечный источник света S и точка наблюдения А находятся на расстояниях, соответственно, a=1м и b=2м от него (рис.5). Длина волны λ=10^-7м. При каком минимальном радиусе r отверстия в точке наблюдения будет иметь место максимум интенсивности?
Дано:
Найти:

Задача 29.
Источник света S находится на оси круглого отверстия на расстоянии a=1,25 м от него (рис. 5). Спектр источника содержит две длины волны λ₁=4000Å (фиолетовый цвет) и λ₂=6000Å (желтый цвет). какой цвет увидит наблюдатель в точке А, находящийся на расстоянии b=2,5 м от отверстия? Радиус отверстия r=1 мм.
Дано:
Найти:

Задача 30.
На круглое отверстие падает монохроматическая волна ( λ=0,72мкм). Радиус отверстия r=1.2мм. Точка наблюдения А находится на оси отверстия на расстоянии b=2м от него (рис.5). В отверстие укладывается 2 зоны Френеля. На каком расстоянии a от отверстия находится источник? Минимум или максимум интенсивности наблюдается в точке А?
Дано:
Найти:

Задача 31.
С поверхности серого тела площадью S=10см² за 1 мин. излучается энергия W=34.02кДж. Коэффициент поглощения тела a=0.625. Найти температуру тела и длину волны, на которую приходится максимум излучательной способности этого тела.
Дано:
Найти:

Задача 32.
Абсолютно черное тело, имеющее температуру t₁=727С, излучает с площади S₁=20см² за промежуток времени Δt₁=5мин. такую же энергию, какую излучает второе абсолютно черное тело с площади S₂=10см² за промежуток времени Δt₂=2.5мин. Определить длину волны λ, при которой излучательная способность второго тела максимальна?
Дано:
Найти:

Задача 33.
Абсолютно черное тело нагрето до температуру t=1727^оС. Найти длину волны, на которую приходится максимум излучательной способности этого тела. На какой из двух длин волн λ₁=5000Å или λ₂=1000Å излучательная способность этого тела больше (ответ обосновать)?. Какую энергию излучает это тело за 1 час, если площадь его поверхности S=50см²?
Дано:
Найти:

Задача 34.
Абсолютно черное тело в виде шара радиусом r1=1 см излучает за промежуток времени t1=10 мин. энергию W1=684 кДж. Оно находится внутри сферической полости радиусом r2=10 см, стенки которой также излучают как абсолютно черное тело. Шар и полость и полость находятся в состоянии термодинамического равновесия. Найти: энергию , излучаемую стенками полости за промежуток времени t2=1 мин; длину волны , на которую приходится максимум излучательной способности полости.

Задача 35.
Какую энергию излучает за промежуток времени t=10мин с поверхности S=100см^2 серое тело, коэффициент поглощения которого a=0.5, если максимум излучательной способности этого тела приходится на длину волны 2,9*10^(-4).

Задача 36.
Изменение в 1,5 раза частоты ультрафиолетового излучения, падающего на вещество с работой выхода A=4эВ, привело к увеличению задерживающей разности потенциалов в 2 раза. Найти энергию и импульс фотонов, падающих на вещество до изменения частоты света.
Дано:
Найти:

Задача 37.
Ультрафиолетовое излучение, длина волны которого λ₁=2,3·10^-7м, падает на вещество и вызывает фотоэффект. При облучении второго вещества задерживающая разность потенциалов остается такой же, что и для первого вещества, если увеличить частоту излучения на величину Δv=2·10¹⁴Гц. Длины волн, соответствующие красным границам этих веществ, отличаются в 1,25 раза. Найти максимальные энергию и скорость фотоэлектронов, выбиваемых из первого вещества.
Дано:
Найти:

Задача 38.
Максимальная скорость электронов, вылетающих из вещества при фотоэффекте, V_m=8.4·10⁵м/с. При увеличении энергии падающих фотонов в 2 раза максимальная скорость фотоэлектронов изменилась в 2 раза. Найти длину волны излучения, первоначально падавшего на вещество, и работу выхода для данного вещества.
Дано:
Найти:

Задача 39.
При падении ультрафиолетового излучения на одно вещество максимальная скорость выбиваемых фотоэлектронов V_m=7·10⁵м/с. При падении этого излучения на другое вещество энергия выбиваемых фотоэлектронов изменилась в 1,5 раза. Работа выхода электронов из второго вещества составляет 84,5% от работы выхода из первого вещества. Найти частоту и импульс падающих фотонов.
Дано:
Найти:

Задача 40.
На вещество падает электромагнитное излучение, частота которого в 1,5 раза превышает частоту, соответствующую красной границе фотоэффекта для этого вещества. При этом задерживающая разность потенциалов Uз=1,25 В. Найти работу выхода электронов из вещества и импульс падающих фотонов.

Задача 41.
Кинетическая энергия электрона, выбитого фотоном из атома водорода, оказалась равна по модулю полной энергии этого электрона, которую он имел в атоме водорода. Найти энергию фотона, выбившего этот электрон. Длина волны де Бройля выбитого электрона λ_Б=6,645 Å.
Дано:
Найти:

Задача 42.
Электрон, находящийся на некотором энергетическом уровне в атоме водорода, может перейти в основное состояние одним из 4 различных способов через ниженаходящиеся энергетические уровни. Найти длину волны де Бройля электрона на исходном уровне и суммарную энергию фотонов, испущенных при таком переходе. Показать вышеупомянутые 4 перехода на энергетической диаграмме водорода.
Найти:λ_Б, ε.

Задача 43.
Энергия электрона, перешедшего с одного энергетического уровня на другой в атоме водорода, изменилась в 4 раза, а энергия испущенного при этом переходе фотона оказалась равна ε=4,1·10^-19Дж. Найти номера начального и конечного энергетических уровней и длину волны де Бройля электрона в конечном состоянии.
Дано:
Найти:

Задача 44.
Найти отношение длины боровской орбиты в атоме водорода к длине волны де Бройля электрона, движущегося по этой орбите. Указать численные значения этого отношения для 1-й и 3-й орбит.
Дано:
Найти:

Задача 45.
Чему должна быть равна максимальная длина волны де Бройля электрона, чтобы при соударении он мог ионизировать атом водорода, находящийся в основном состоянии?
Найти:λ_Б

Дата выполнения: 05/05/2009

Решенные задачи по физике