Физика

Министерство высшего и среднего специального образования СССР
Физика
Методические указания и контрольные задания
для студентов-заочников инженерно-технических специальностей высших учебных заведений (включая сельскохозяйственные вузы)
Под редакцией А.Г. Чертова
Издание пятое, переработанное
Москва "Высшая школа"
1987

Выполнены следующие варианты

Вариант 04

Задача 504
Во сколько раз изменится радиус колец Ньютона, если пространство между плосковыпуклой линзой и стеклянной пластиной заполнить сероуглеродом с показателем преломления n=1.637 ?

Задача 510
Вычислить наибольший угол, на который может отклониться пучок монохроматических лучей дифракционной решеткой, имеющей 10^4 штрихов при ширине решетки 4 см. Длина волны падающего света 0,5460 мкм. Лучи падают нормально к плоскости решетки.

Задача 522
Определить угол поворота плоскости поляризации для желтой линии на-трия в сероуглероде под действием магнитного поля 1 Тл. Длина пути луча в сероуглероде 3 см. Постоянная вращения в магнитном поле (постоянная Вер-де) для сероуглерода равна град.0.7∙10^3 град м-1∙Тл-1.

Задача 527
Вычислить энергию и длину волны фотона, масса которого равна массе покоя электрона.

Задача 534
Поток энергии, излучаемой из смотрового окошка печи, равен 34 Вт. Определить температуру печи, если площадь отверстия 6 см^2.

Задача 544
Абсолютно черное тело имеет температуру 400 К. Какова будет температура тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в 10 раз?

Задача 546
Поток излучения абсолютно черного тела равен 10 кВт. Максимум энергии излучения приходится на длину волны 800 нм. Определить площадь излучающей поверхности.

Задача 551
На поверхность лития падает монохроматический свет длиной волны 310 нм. Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7В. Определить работу выхода.

Задача 608
Определить электрическую силу f и силу тяготения F , действующие между электроном и ядром в атоме водорода.

Задача 615
При какой длине волны энергия фотона равна средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа, имеющего температуру Т=300К?

Задача 621
Частица в бесконечно глубоком, одномерном, прямоугольном потенциальном ящике находится в основном состоянии. Какова вероятность W обнаружить частицу в средней трети ящика?

Задача 632
Вычислить энергию ядерной реакции...

Задача 639
На сколько процентов уменьшится активность изотопа иридия за время t=15суток?

Задача 642
На сколько процентов уменьшится активность препарата радона за время t=2суток? Период полураспада радона равен 3,8 суток.

Задача 649
Найти плотность p кристалла неона, если известно, что решетка гране-центрированная кубическая. Постоянная решетки a=0.451 нм, постоянная Авогадро N=6.02*10^26кмоль-1, молярная масса неона 20 кг/кмоль.

Задача 658
Подвижность электронов в германии n–типа b=3.7*10^3см^2/(В∙с). Определить постоянную Холла R , если удельное сопротивление проводника p=1.6*10^-2 Ом∙м.

Дата выполнения: 01/10/2009

Вариант 06

Задача 326
На двух бесконечных параллельных плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями σ1 и σ2. Требуется: 1) используя теорему Остроградского—Гаусса и принцип суперпозиции электрических полей, найти выражение Е(х) напряженности электрического поля в трех областях: I, II и III. Принять σ1=–4σ, σ2 =2σ; σ=40нКл/м2 2) вычислить напряженность Е поля в точке, расположенной между плоскостями, и указать направление вектора Е; 3) построить график Е(х).

Задача 336
Четыре одинаковых капли ртути, заряженных до потенциала φ = 10 В, сливаются в одну. Каков потенциал образовавшейся капли?

Задача 406
По двум бесконечно длинным проводам, скрещенным под прямым углом, текут токи I1 и I2 = 2×I1 (I1 =100 А). Определить магнитную индукцию B в точке A, равноудаленной от проводов на расстояние d=10см

Задача 416
Шины генератора длиной S=4м находятся на расстоянии L=10cм друг от друга. Найти силу взаимного отталкивания шин при коротком замыкании, если ток Iкз короткого замыкания равен 5 кА.

Задача 426
Заряд Q = 0,l мкКл равномерно распределен по стержню длиной L=50 см. Стержень вращается с угловой скоростью ω = 20 рад/с относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его середину. Найти магнитный момент Pm, обусловленный вращением стержня.

Задача 436
Электрон влетел в однородное магнитное поле (В = 200 мТл) перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определить силу эквивалентного кругового тока I, создаваемого движением электрона в магнитном поле.

Задача 446
Однозарядный ион лития массой m = 7а. е. м. прошел ускоряющую разность потенциалов U = 300 В и влетел в скрещенные под прямым углом однородные магнитное и электрическое поля. Определить магнитную индукцию В поля, если траектория иона в скрещенных полях прямолинейна. Напряженность Е электрического поля равна 2 кВ/м.

Задача 456
Плоский контур с током I = 5 А свободно установился в однородном магнитном поле (В = 0,4 Тл). Площадь контура S = 200 см2. Поддерживая ток в контуре неизменным, его повернули относительно оси, лежащей в плоскости контура, на угол φ=40°. Определить совершенную при этом работу А.

Задача 466
Проволочный виток диаметром D = 5cм и сопротивлением R=0,02Ом находится в однородном магнитном поле (В = 0,3Тл). Плоскость витка составляет угол φ=40° с линиями индукции. Какой заряд Q протечет по витку при выключении магнитного поля?

Задача 476
По катушке индуктивностью L = 8 мкГн течет ток силой I = 6 А. При выключении тока он изменяется практически до нуля за время Δt = 5 мс. Определить среднее значение э. д. с. самоиндукции, возникающей в контуре.

Задача 506
На стеклянную пластину нанесен тонкий слой прозрачного вещества с показателем преломления n1 = 1,3. Пластинка освещена параллельным пучком монохроматического света с длиной волны λ = 640 нм, падающим на пластинку нормально. Какую минимальную толщину d должен иметь слой, чтобы отраженный пучок имел наименьшую яркость?

Задача 516
На непрозрачную пластину с узкой щелью падает нормально плоская монохроматическая световая волна (λ =600 нм). Угол отклонения лучей, соответствующих второму дифракционному максимуму, θ=20°. Определить ширину b щели.

Задача 526
Угол падения α луча на поверхность стекла равен 60°. При этом отраженный пучок света оказался максимально поляризованным. Определить угол β преломления луча.

Задача 536
Протон имеет импульс P = 469 МэВ/с. Какую кинетическую энергию необходимо дополнительно сообщить протону, чтобы его релятивистский импульс возрос вдвое?

Задача 546
Поток излучения абсолютно черного тела P = 10 кВт. Максимум энергии излучения приходится на длину волны λ=0,8 мкм. Определить площадь S излучающей поверхности.

Задача 556
На металлическую пластину направлен пучок ультрафиолетового излучения (λ=0,25 мкм). Фототек прекращается при минимальной задерживающей разности потенциалов U = 0,96 В. Определить работу выхода А электронов из металла.

Задача 566
Фотон с энергией εф = 0,51 МэВ был рассеян при эффекте Комптона на свободном электроне на угол φ = 180º. Определить кинетическую энергию Ek электрона отдачи.

Задача 576
На зеркальную поверхность под углом α=60º к нормали падает пучок монохроматического света (λ = 590 нм). Плотность потока энергии светового пучка φ=1кВт/м2. Определить давление P, производимое светом на зеркальную поверхность.

Задача 607
В каких пределах Δλ должна лежать длина волн монохроматического света, чтобы при возбуждении атомов водорода квантами этого света радиус орбиты электрона увеличился в 16 раз?

Задача 617
Протон обладает кинетической энергией Ek1 = 1 кэВ. Определить дополнительную энергию ΔE которую необходимо ему сообщить для того, чтобы длина волны λ де Бройля уменьшилась в три раза.

Задача 627
Для приближенной оценки минимальной энергии электрона в атоме водорода можно предположить, что неопределенность Δr радиуса r электронной орбиты и неопределенность Δp импульса p электрона на такой орбите соответственно связаны следующим образом: Δr≈r и Δp≈p. Используя эти связи, а также соотношение неопределенностей, найти значение радиуса электронной орбиты, соответствующего минимальной энергии электрона в атоме водорода.

Задача 637
Частица находится в основном состоянии в прямоугольной яме шириной L с абсолютно непроницаемыми стенками. Во сколько раз отличаются вероятности местонахождения частицы: W1 — в крайней трети и W2 — в край¬ней четверти ящика?

Задача 647
Во сколько раз уменьшится активность изотопа 32Р через время t = 20 сут?

Задача 657
При делении ядра урана 235U под действием замедленного нейтрона образовались осколки с массовыми числами М1 = 90 и M2 = 143. Определить число нейтронов, вылетевших из ядра в данном акте деления. Определить энергию и скорость каждого из осколков, если они разлетаются в противоположные стороны и их суммарная кинетическая энергия Т равна 160 МэВ.

Задача 667
Зная, что для алмаза 2000 К, вычислить его удельную теплоемкость при температуре Т = 30 К.

Задача 677
Найти минимальную энергию Wmin, необходимую для образования пары электрон—дырка в кристалле GaAs, если его удельная проводимость у изменяется в 10 раз при изменении температуры от 20 до 3°С.

Дата выполнения: 14/10/2004

Вариант 10

Задача 110.
Точка движется по окружности радиусом R=30см=0,3м с постоянным угловым ускорением. Определить тангенциальное ускорение a точки, если известно, что за время t=4c она совершала три оборота и в конце третьего оборота ее нормальное ускорение a=2.7 м/с^2.

Задача 120.
Лодка длиной l=3м и массой m=120кг стоит на спокойной воде. На носу и корме находятся два рыбака массами m1=60кг и m2=90кг. На сколько сдвинется лодка относительно воды, если рыбаки поменяются местами?

Задача 130.
Шар массой m1=2кг сталкивается с покоящимся шаром большей массы и при этом теряет 40% кинетической энергии. Определить массу m2 большего шара. Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным.

Задача 140.
Какая работа А должна быть совершена при поднятии с земли материалов для постройки цилиндрической дымоходной трубы высотой h=40м, наружным диаметром D=3м и внутренним диаметром d=2м ? Плотность материала p принять равной 2,8*10^3 кг/м^3 .

Задача 150.
К концам легкой и нерастяжимой нити, перекинутой через блок, подвешены грузы массами m1=0.2кг и m2=0.3кг. Во сколько раз отличаются силы, действующие на нить по обе стороны от блока, если масса блока m=0.4кг , а его ось движется вертикально вверх с ускорением a=2 м/с^2 ? Силами трения и проскальзывания нити по блоку пренебречь.

Задача 160.
Однородный стержень длиной l=1м и массой М=0,7кг подвешен на горизонтальной оси, проходящей через верхний конец стержня. В точку, отстоящую от оси на 2/3 l, абсолютно упруго ударяется пуля массой m=5кг , летящая перпендикулярно стержню и его оси. После удара стержень отклонился на угол 60. Определить скорость пули.

Задача 170.
Во сколько раз средняя плотность земного вещества отличается от средней плотности лунного? Принять, что радиус Земли в 390 раз больше радиуса Луны и вес тела на Луне в 6 раз меньше веса тела на Земле.

Задача 180.
Шарик массой m=60г=0,06кг колеблется с периодом Т=2с. В начальный момент времени смещение шарика x=4см и он обладает энергией Е=0,02Дж. Записать уравнение простого гармонического колебания шарика и закон изменения возвращающей силы с течением времени.

Задача 210.
Определить количество вещества V и число N молекул азота массой m=0.2кг.

Задача 220.
Определить плотность p водяного пара, находящегося под давлением p=2.5кПа и имеющего температуру Т=250К .

Задача 230.
Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения и вращательного движения молекулы азота при температуре Т=1кК. Определить также полную кинетическую энергию Е молекулы при тех условиях.

Задача 240.
Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V=5л . Вычислить теплоемкость С этого газа при постоянном объеме.

Задача 250.
В сферической колбе вместимостью V=3л , содержащей азот, создан вакуум с давлением p=80мкПа . Температура газа Т=250К . Можно ли считать вакуум в колбе высоким?

Задача 260.
Определить работу А , которую совершит азот, если ему при постоянном давлении сообщить количество теплоты Q=21кДж . Найти также изменение U внутренней энергии газа.

Задача 270.
В цикле Карно газ получил от теплоотдатчика теплоту Q1=500Дж и совершил работу А=100Дж. Температура теплоотдатчика Т1=400К . Определить температуру Т2 теплоприемника.

Задача 280.
Две капли ртути радиусом r=1.2мм каждая слились в одну большую каплю. Определить энергию Е , которая выделилась при этом слиянии. Считать процесс изотермическим.

Задача 310.
Расстояние d между двумя точечными зарядами Q1=2нКл и Q2=4нКл равно 60см. Определить точку, в которую нужно поместить третий заряд Q3 , так чтобы система зарядов находилась в равновесии. Определить заряд Q3 и его знак. Устойчивое или неустойчивое будет равновесие?

Задача 320.
Две трети тонкого кольца радиусом R=10см несут равномерно распределенный с линейной плотностью 0,2мкКл.м заряд. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке, совпадающей с центром кольца.

Задача 330.
На двух коаксиальных бесконечных цилиндрах радиусами R и 2R равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями. Требуется: 1) используя теорему Остроградского-Гаусса: найти зависимость Е напряженности электрического поля от расстояния для трех областей: I, II и III. 2) вычислить напряженность Е в точке, удаленной от оси цилиндров на расстояние r, и указать направление вектора Е. 3) построить график Е.

Задача 340.
Тонкая квадратная рамка равномерно заряжена с линейной плотностью заряда. Определить потенциал поля в точке пересечения диагоналей.

Задача 350.
Электрон движется вдоль силовой линии однородного электрического поля. В некоторой точке поля с потенциалом 100В электрон имел скорость v1=6м/с. Определить потенциал точки поля, дойдя до которой электрон потеряет половину своей скорости.

Задача 360.
Плоский конденсатор с площадью пластин S=200см^2 каждая заряжен до разности потенциалов U=2кВ. Расстояние между пластинами d=2см . Диэлектрик – стекло. Определить энергию W поля конденсатора и плотность энергии w поля.

Задача 370.
ЭДС батареи 12В. При силе тока I=4А КПД батареи 0,6. Определить внутреннее сопротивление R батареи.

Дата выполнения: 07/05/2007