Физика часть 2 МГВРК

Все задачи с данной методички готовы  -готовые контрольные работы для МГВРК

Физика : учебная программа, методические указания и контрольные задания для учащихся безотрывной  формы обучения специальностей 2-25 01 10 «Коммерческая деятельность». 2-39 02 02 «Проектирование и производство радиоэлектронных средств». 2-39 02 31 «Техническая эксплуатация радиоэлектронных средств», 2-40 01 01 «Программное обеспечение информационных технологий». 2-40 02 02 Электронные вычислительные средства» : в 2 ч. / сост. А. Н. Тараканов. А. И. Болсун. - Мн. : МГВРК. 2007-2008.

Ч. 2 : Оптика. Квантовая и атомная физика. Молекулярная физика и термодинамика. Основы ядерной физики и физики элементарных частиц / сост. А. Н. Тараканов. А. И. Болсун Л. В. Сологуб. - Мн. : МГВРК. 2008. - 90 с.

Контрольная работа 2

Каждая контрольная работа имеет 10 вариантов (табл. 5.1). Вариант работы выбирается по последней цифре шифра (номе­ра зачетной книжки). Например, учащиеся, имеющие шифры 25, 117, 300, 204, решают задачи вариантов 5, 7, 0, 4 контрольной работы 2, соответственно.

Элементы фотометрии. Геометрическая оптика

Задача 210. Две лампы, сила света которых I_l = 75 кд и

I₂ = 48 кд, находятся друг от друга на расстоянии r = 1,8 м. Где надо поместить между ними экран, чтобы освещенность экрана с двух сторон была одинакова?

Задача 211. На высоте h = 8,0 м над землей висит лампа с силой света I = 1000 кд. Определите площадь участка, в преде­лах которого освещенность поверхности не меньше E = 1,0 лк.

Задача 212. Определите полный световой поток, создавае­мый источником света, помещенным на мачте высоты h = 12 м, если на расстоянии L = 16 м от основания мачты он создает освещенность E = 3,0 лк.

Задача 213. Вогнутое зеркало дает действительное изобра­жение предмета с увеличением Г = 0,25. Если предмет перемес­тить на расстояние a = 5,0 см ближе к зеркалу, то увеличение станет Г ₂ = 0,50. Определите фокусное расстояние зеркала.

Задача 214. Рассеивающая линза с фокусным расстоянием F = 12 см помещена между двумя точечными источниками све­та, причем к одному из них в два раза ближе, чем ко второму. Определите расстояние между источниками света, если расстоя­ние между изображениями L = 7,8 см.

Задача 215. Луч света падает под углом a = 30° на плоско­параллельную стеклянную (n = 1,5) пластинку и выходит из нее параллельно первоначальному направлению. Определите тол­щину пластинки, если боковое смещение луча s = 2,0 см.

Задача 216. Крайние лучи видимого спектра для оптическо­го стекла «флинт» имеют показатели преломления п₁ = 1,745 и

п₂ = 1,809. Из этого стекла сделана двояковыпуклая линза с ра­диусами кривизны ее поверхностей R = R₂ = 20 см. Определите расстояние между фокусами крайних лучей спектра.

Задача 217. Сечение стеклянной призмы имеет форму рав­нобедренного треугольника. Одна из равных граней призмы по­серебрена. Луч света падает на прозрачную грань призмы пер­пендикулярно к ее поверхности и после двух отражений выходит через основание призмы, перпендикулярно к нему. Определите углы призмы.

Задача 218. Плоско-выпуклая линза с радиусом кривизны R = 30 см дает изображение предмета с линейным увеличением, равным Г = 2,0. Найдите расстояние от предмета до линзы и расстояние от линзы до изображения, если показатель преломле­ния стекла, из которого сделана линза, равен n = 1,5.

Задача 219. Определите размеры изображения Солнца на пленке фотоаппарата с фокусным расстоянием объектива F = 50 мм, если диаметр Солнца D = 1,4млнкм, расстояние от Земли до Солнца r = 150 млнкм.

Волновая оптика

Задача 220. Расстояние между двумя когерентными источ­никами света d = 100 мкм, а ширина интерференционной поло­сы (расстояние между соседними интерференционными мини­мумами) в средней части экрана равна Dy = 10 мм. Определите расстояние от источников света до экрана, если источники излу­чают свет с длиной волны 1 = 500 нм.

Задача 221. При наблюдении колец Ньютона в отраженном свете расстояние между 5-м и 25-м светлыми кольцами оказа­лось равным d = 9,0 мм. Определите радиус кривизны линзы, если в опыте используется монохроматическое излучение с дли­ной волны 1 = 680 нм.

Задача 222. На тонкий стеклянный (п = 1,5) клин нормаль­но к его поверхности падает монохроматический свет с длиной волны 1 = 600 нм. Определите угол между поверхностями кли­на, если ширина интерференционной полосы (расстояние между соседними минимумами) в отраженном свете равна Dy = 4,0 мм.

Задача 223. На дифракционную решетку нормально падает монохроматический пучок света (1 = 0,59 мкм), при этом спектр

3-го порядка наблюдается под углом р₃ = 10,2°. При какой дли­не световой волны дифракционный спектр первого порядка бу­дет наблюдаться под углом (р₁ = 2,8° ?

Задача 224. На щель, ширина которой равна b = 2,0 мкм, падает нормально параллельный пучок монохроматического света (1 = 589нм). Под какими углами будут наблюдаться три первых дифракционных минимума? Сколько минимумов можно наблюдать в этом опыте?

Задача 225. На дифракционную решетку, имеющую N = 200 штрихов на 1 мм, падает нормально монохроматиче­ский свет с длиной волны 1 = 600 нм. Определите наибольшее число максимумов, которые можно наблюдать в дифракционном спектре этой решетки.

Задача 226. Параллельный пучок монохроматического света падает нормально на щель, ширина которой равна b = 2,0 мкм. Под какими углами будут наблюдаться первый и второй ди фракционные максимумы, если длина волны падающего света равна 1 = 589 нм?

Задача 227. Для наблюдения колец Ньютона в отраженном свете (длина волны 1 = 550 нм) плоско-выпуклую линзу с ра­диусом кривизны R = 3,0 м положили на вогнутую линзу с ра­диусом кривизны R₂ = 6,0 м. Определите радиус десятого тем­ного кольца Ньютона.

Задача 228. При каком угле между плоскостями пропуска­ния поляризатора и анализатора интенсивность естественного света, падающего на поляризатор, уменьшится в п = 10 раз?

Задача 229. Под каким углом к горизонту должно находить­ся Солнце, чтобы его лучи, отраженные от поверхности воды, были максимально поляризованы? Показатель преломления во­ды п = 1,33.

Тепловое излучение. Фотоны

Задача 230. Источник монохроматического света мощно­стью P = 64 Вт за промежуток времени Dt = 1 с испускает

N = 10²⁰ фотонов, вызывающих фотоэффект на металлической пластинке. Работа выхода электронов из металла A = 1,6 эВ. До какого потенциала зарядится пластинка при длительном осве­щении?

Задача 231. Некоторое тело имеет термодинамическую тем­пературу T = 522 К и при этом излучает энергии в п = 10 раз больше, чем поглощает. Определите в градусах Цельсия темпе­ратуру окружающей среды.

Задача 232. Определите максимальную скорость фотоэлек­тронов, которые выбиваются из цезия светом с длиной волны 1 = 400 нм, если красная граница фотоэффекта 1_m = 686 нм.

Задача 233. Лазерное излучение (1 = 0,33 мкм) использует­ся для нагревания воды, масса которой m = 1,0 кг и удельная теплоемкость с_в = 4,2кДж/(кг • К). Сколько времени потребуется для нагревания воды на DT = 10 К, если лазер за время t = 1,0 с испускает N = 10²⁰ фотонов, и все они поглощаются водой?

Задача 234. Электромагнитное излучение со средней интенсивностью I = 0,1 Вт/см² падает под углом a = 30° на идеально отражающую (зеркальную) поверхность. Определите нормальное давление p_n, производимое электромагнитным из­лучением на эту поверхность.

Задача 235. Фотон с энергией e = 0,3 МэВ рассеялся на первоначально покоящемся свободном электроне. Определите кинетическую энергию электрона отдачи, если длина волны рас­сеянного фотона изменилась на 20 %.

Задача 236. На медный шарик падает монохроматический свет с длиной волны 1 = 0,165 мкм. Какой заряд накопится на шарике при его длительном облучении, если работа выхода элек­тронов из меди равна A = 4,4эВ? Радиус шарика R = 3,0 см.

Задача 237. При освещении некоторого металла светом с длиной волны 1 = 491 нм задерживающее напряжение оказалось

равным U₁ = 0,71 В. Когда длину волны падающего света изме­нили, задерживающее напряжение увеличилось до U₂ = 1,43 В. Определите длину волны второго источника света и работу вы­хода электронов из этого металла.

Задача 238. Определите максимальную скорость фотоэлек­тронов, вырываемых с поверхности серебра (работа выхода A = 4,7 эВ), при облучении фотонами с длиной волны 1 = 1,2 пм.

Задача 239. На зачерненную поверхность площадью S = 1,0 см² за время At = 1,0 с перпендикулярно к ней падает

N = 2,8 -10¹⁷ фотонов. Определите длину волы падающего излу­чения, если оно создает на эту поверхность давление p = 4,6 -10^-6 Па.

Элементы квантовой и атомной физики

Задача 240. Атом водорода, находящийся в основном со­стоянии, поглотил фотон с длиной волны 1 = 97,3 нм. Опреде­лите главное квантовое число и радиус электронной орбиты воз­бужденного состояния атома.

Задача 241. Определите работу, которую необходимо со­вершить, чтобы электрон, находящийся в атоме водорода в воз­бужденном состоянии с главным квантовым числом n = 2, уда­лить за пределы атома.

Задача 242. Определите длину волны де Бройля для элек­трона, при условии, что его кинетическая энергия равна энергии покоя.

Задача 243. При переходе электронов в атомах водорода с четвертой стационарной орбиты на вторую излучаются фотоны с энергией e = 2,5 эВ (зеленая линия водородного спектра). Опре­делите длину волны, соответствующую этой спектральной линии.

Задача 244. Определите дебройлевскую длину волны пули, летящей со скоростью V = 500 м/c. Масса пули m = 10 г. Объясните полученный результат.

Задача 245. Найдите кинетическую энергию и скорость электронов, находящихся в атоме водорода в состояниях с глав­ным квантовым числом n = 1 и n = 2.

Задача 246. Протон и электрон прошли одинаковую ускоряющую разность потенциалов, равную U = 1,0 МВ. Какая из этих частиц имеет большую длину волны де Бройля и во сколько раз?

Задача 247. Электрон, пройдя ускоряющую разность потен­циалов U = 4,9 В, сталкивается с атомом ртути и переводит его в первое возбужденное состояние. Какую длину волны имеет фо­тон, соответствующий переходу атома ртути в нормальное со­стояние?

Задача 248. Длина волны гамма излучения радия 1 = 1,6 пм. Какую разность потенциалов надо приложить к рентгеновской трубке, чтобы получить рентгеновские лучи с такой длиной волны?

Задача 249. Оцените с помощью соотношения неопределен­ностей наименьшие ошибки при определении скорости электро­на, протона и шарика массы m = 1 мг, если координаты частиц и центра шарика установлены с неопределенностью Ах = 1 мкм.

Основы молекулярной физики

Задача 250. Определите количество вещества и число моле­кул газа, находящегося в колбе объемом V = 240 см³ при темпе­

ратуре T = 290 К и давлении p = 50 кПа.

Задача 251. Атмосфера Солнца (солнечная корона) имеет температуру T = 2,0 • 10⁶ К и давление p = 3,0 • 10^-2 Па. Опреде­лите среднеквадратичную скорость свободных электронов в сол­нечной короне.

Задача 252. На какой высоте над поверхностью Земли атмо­сферное давление в 2 раза меньше, чем на ее поверхности? Счи­тать, что температура воздуха T = 290 К не изменяется с высо­той. Молярная масса воздуха m = 29 г/моль.

Задача 253. Жилой дом имеет объем комнат V = 600 м³. Оп­ределите массу воздуха, находящегося внутри дома при темпера­туре tj = 0 °C. Как изменится масса воздуха, если температура в доме повысится до t₂ = 17 °C?

Задача 254. Определите в джоулях и электронвольтах сред­нее значение полной кинетической энергии одной молекулы ге­лия, кислорода и водяного пара при температуре T = 400 К.

Задача 255. Вода при температуре t = 4,0 °C занимает объ­ем V = 1,0 см³. Определите количество вещества и число моле­кул, содержащихся в этом объеме воды.

Задача 256. Мощные насосы позволяют получить вакуум (разреженное состояние газа) с давлением p = 1,0 -10^-12 Па. Оцените концентрацию частиц идеального газа при таком дав­лении и температуре t₀ = 0 °C. На какой высоте над поверхно­стью Земли давление воздуха при той же температуре будет иметь такое же значение? Нормальное атмосферное давление p₀ = 100 кПа. Молярная масса воздуха m = 29 г/моль.

Задача 257. Полная кинетическая энергия молекул много­атомного газа, масса которого m = 20 г, равна E_K = 3,2 кДж. Оп­ределите среднюю квадратичную скорость молекул этого газа.

Задача 258. Г аз находится при температуре t_l = 20 °C и дав­лении p = 0,50 МПа. Какое давление потребуется для того, что­бы увеличить плотность газа в 2 раза, если температура его при этом будет доведена до t₂ = 80 °C?

Задача 259. В шаре диметром d = 20 см находится воздух, масса которого m = 7,0 г. До какой температуры можно нагреть этот шар, если стенки шара выдерживают максимальное давле¬ние p = 0,80 МПа? Молярная масса воздуха m = 0,029 кг/моль.

Основы термодинамики

Задача 260. Газовая смесь состоит из азота (тх = 3,0 кг) и водяного пара (m2 = 1,0 кг). Определите изохорную cV и изо¬барную ср удельные теплоемкости газовой смеси, считая эти

газы идеальными.

Задача 261. При изобарном нагревании кислорода (p = 80 кПа) объем увеличился от V1 = 1,0 м3 до V2 = 3,0 м3. Оп¬ределите изменение внутренней энергии газа, работу, совершае¬мую им при расширении, а также количество теплоты, получен¬ной газом.

Задача 262. После опускания в воду с температурой tj = 10 °C тела, нагретого до t2 = 100 °C, через некоторое время установилась температура в = 40 °C. Какой станет температура воды, если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще одно такое же тело при температуре t2 = 100 °C?

Задача 263. Два теплоизолированных сосуда соединены трубкой с закрытым краном. В первом сосуде находится v1 = 2 моль гелия при температуре T = 200 К, а во втором - v 2 = 3 моль гелия при температуре T2 = 300 К. Кран открывают.

Определите абсолютную температуру в сосудах.

Задача 264. У тепловой машины, работающей по циклу Карно, температура нагревателя в 3 раза больше температуры холодильника. Какая работа совершается газом за один цикл, если нагреватель передал газу количество теплоты Q1 = 42 кДж? Чему равен КПД такой тепловой машины?

Задача 265. Два моля идеального газа нагревают на DT = 10 К так, что температура газа меняется пропорционально квадрату давления. Определите работу, совершаемую газом при нагревании

Задача 259. В шаре диметром d = 20 см находится воздух, масса которого m = 7,0 г. До какой температуры можно нагреть этот шар, если стенки шара выдерживают максимальное давле¬ние p = 0,80 МПа? Молярная масса воздуха m = 0,029 кг/моль.

Основы термодинамики

Задача 260. Газовая смесь состоит из азота (тх = 3,0 кг) и водяного пара (m2 = 1,0 кг). Определите изохорную cV и изо¬барную ср удельные теплоемкости газовой смеси, считая эти

газы идеальными.

Задача 261. При изобарном нагревании кислорода (p = 80 кПа) объем увеличился от V1 = 1,0 м3 до V2 = 3,0 м3. Оп¬ределите изменение внутренней энергии газа, работу, совершае¬мую им при расширении, а также количество теплоты, получен¬ной газом.

Задача 262. После опускания в воду с температурой tj = 10 °C тела, нагретого до t2 = 100 °C, через некоторое время установилась температура в = 40 °C. Какой станет температура воды, если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще одно такое же тело при температуре t2 = 100 °C?

Задача 263. Два теплоизолированных сосуда соединены трубкой с закрытым краном. В первом сосуде находится v1 = 2 моль гелия при температуре T = 200 К, а во втором - v 2 = 3 моль гелия при температуре T2 = 300 К. Кран открывают.

Определите абсолютную температуру в сосудах.

Задача 264. У тепловой машины, работающей по циклу Карно, температура нагревателя в 3 раза больше температуры холодильника. Какая работа совершается газом за один цикл, если нагреватель передал газу количество теплоты Q1 = 42 кДж? Чему равен КПД такой тепловой машины?

Задача 265. Два моля идеального газа нагревают на DT = 10 К так, что температура газа меняется пропорционально квадрату давления. Определите работу, совершаемую газом при нагревании

Задача 259. В шаре диметром d = 20 см находится воздух, масса которого m = 7,0 г. До какой температуры можно нагреть этот шар, если стенки шара выдерживают максимальное давле¬ние p = 0,80 МПа? Молярная масса воздуха m = 0,029 кг/моль.

Основы термодинамики

Задача 260. Газовая смесь состоит из азота (тх = 3,0 кг) и водяного пара (m2 = 1,0 кг). Определите изохорную cV и изо¬барную ср удельные теплоемкости газовой смеси, считая эти

газы идеальными.

Задача 261. При изобарном нагревании кислорода (p = 80 кПа) объем увеличился от V1 = 1,0 м3 до V2 = 3,0 м3. Оп¬ределите изменение внутренней энергии газа, работу, совершае¬мую им при расширении, а также количество теплоты, получен¬ной газом.

Задача 262. После опускания в воду с температурой tj = 10 °C тела, нагретого до t2 = 100 °C, через некоторое время установилась температура в = 40 °C. Какой станет температура воды, если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще одно такое же тело при температуре t2 = 100 °C?

Задача 263. Два теплоизолированных сосуда соединены трубкой с закрытым краном. В первом сосуде находится v1 = 2 моль гелия при температуре T = 200 К, а во втором - v 2 = 3 моль гелия при температуре T2 = 300 К. Кран открывают.

Определите абсолютную температуру в сосудах.

Задача 264. У тепловой машины, работающей по циклу Карно, температура нагревателя в 3 раза больше температуры холодильника. Какая работа совершается газом за один цикл, если нагреватель передал газу количество теплоты Q1 = 42 кДж? Чему равен КПД такой тепловой машины?

Задача 265. Два моля идеального газа нагревают на DT = 10 К так, что температура газа меняется пропорционально квадрату давления. Определите работу, совершаемую газом при нагревании