Задачи контрольной работы

Контрольная работа включает решение четырёх задач. Вариант контрольной работы задается преподавателем, номера задач берутся из таблицы 1

Таблица 1

1. Определить энергию W, излучаемую за время t= 1 мин из смотрового окошка площадью S=8 см² плавильной печи, если ее температура T=1,2 кК.

2. Муфельная печь потребляет мощность Р=1 кВт. Темпе­ратура Т ее внутренней поверхности при открытом отверстии пло­щадью S=25 см² равна 1,2 кК. Считая, что отверстие печи излучает как черное тело, определить, какая часть w мощности рассеивается стенками.

3. Вследствие изменения температуры черного тела макси­мум спектральной плотности энергетической светимости тела сместился с λ₁=2,4 мкм на λ₂=0,8 мкм. Во сколько раз изменились энергетическая светимость тела?

4. При увеличении термодинамической температуры. Т чер­ного тела в два раза длина волны λ_m, на которую приходится макси­мум спектральной плотности энергетической светимости, уменьшилась на ∆λ =400 нм. Определить начальную и конечную температуры T₁ и T₂.

5. Определить относительное увеличение энергетической светимости абсолютно черного тела при увеличении его температуры на 1%.

6. Во сколько раз надо увеличить термодинамическую тем­пературу черного тела, чтобы его энергетическая светимостьвозросла в два раза?

7. На какую длину волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости тела при температуре 20⁰ С? Принять что поверхность тела является абсолютно черной.

8. Максимум спектральной плотности энергетической светимости поверхности тела соответствует длине волны 9,60 мкм. Определить температуру поверхности тела, считая ее абсолютно черной.

9. При какой температуре энергетическая светимость тела равна 418 Вт/м? Считать тело абсолютно черным.

10. Вычислить энергию, излучаемую с одного квадратного метра поверхности тела при температуре 20⁰ С за время 1 мин, считая поверхность тела абсолютно черной.

11. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 1 кВт, максимум спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину 1,45 мкм. Определить площадь излучающей поверхности.

12. Температура абсолютно черного тела Т = 2 кК. Определить длину волны λ_m, на которую приходится максимальное значение спектральной плотности энергетической светимости и спектральную плотность энергетической светимости тела для этой длины волны.

13. Из смотрового окошечка печи излучается поток энергии теплового излучения Ф = 4 кДж/мин. Определить температуру печи Т, если площадь окошечка S = 8 см².

14. Вследствие изменения температуры абсолютно черного тела максимум спектральной плотности энергетической светимости переместился с 500 нм на 600 нм. Как и во сколько раз изменилась энергетическая светимость тела?

15. Температура абсолютно черного тела изменилась при нагревании с 1000 К до 3000 К. Во сколько раз увеличилась его максимальная спектральная плотность энергетической светимости?

16. Лазерной установкой в течение 10 мин облучаются поверхность тела. Длина волны излучаемого света λ = 632 нм, интенсивность излучения I = 250 Вт/м². Сколько фотонов попало на поверхность тела площадью 4 мм²?

17. Определить энергию, массу и импульс фотона, кото­рому соответствует длина волны λ=380 нм (фиолетовая граница видимого спектра).

18. Определить длину волны λ фотона, импульс которого ра­вен импульсу электрона, прошедшего разность потенциалов, равную 9,8 В.

19. Определить длину волны λ фотона, импульс которого ра­вен импульсу электрона, обладающего скоростью v =10 Мм/с.

20. Определить длину волны λ фотона, масса которого равна массе покоя электрона.

21. Определить длину волны λ фотона, масса которого равна массе покоя протона.

22. Определить, с какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны котоого равна 0,5 мкм.

23. Найти длину волны, соответствующую красной границе фотоэффекта для калия.

24. Будет ли иметь место фотоэффект, если на серебряную пластину направить ультрафиолетовые лучи с длиной волны 300 нм?

25. Определить кинетическую энергию электронов, вылетающих из цинка при освещении его лучами с длиной волны 300 нм.

26. Какова должна быть длина волны излучения, падающего на поверхность калия, если максимальная скорость фотоэлектронов υ_m = 2·10⁵ м/с?

27. Поверхность металла освещается светом с длиной волны λ = 200 нм. Определить долю энергии кванта света, которая затрачивается на сообщение фотоэлектрону кинетической энергии, если красная граница фотоэффекта для этого металла соответствует длине волны света λ = 640 нм.

28. Какая доля энергии фотона израсходована на работу вы­рывания фотоэлектрона с поверхности металла, если красная граница фотоэффекта λ₀ = 307 нм и максимальная кинетическая энергия Т_mах фотоэлектрона равна 1 эВ?

29. На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны λ=220 нм. Определить максимальную скорость v_max фотоэлектронов.

30. Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением ультрафиолетовым светом платиновой пластинки, нужно прило­жить задерживающую разность потенциалов U₁=3,7 В. Если пла­тиновую пластинку заменить другой пластинкой, то задерживающую разность потенциалов придется увеличить до 6 В. Определить ра­боту А выхода электронов с поверхности этой пластинки.

31. Свет, падая нормально на зеркальную поверхность, оказывает на нее давление Р = 10 мкПа. Определить энергию такого света, падающего на поверхность площадью 1 м² за 1 с.

32. Вычислить давление солнечных лучей, падающих нормально на поверхность, имеющую коэффициент отражения ρ = 0,08, если на каждый квадратный метр этой поверхности ежесекундно падает энергия излучения, равная 1,39 кДж/(м²·с).

33. На поверхность площадью 100 см² ежеминутно нормально падает 6,3 Дж световой энергии. Найти величину светового давления в случае, когда поверхность полностью отражает все падающие на неё лучи.

34. На поверхность площадью 200 см² ежеминутно нормально падает 6,3 Дж световой энергии. Найти величину светового давления в случае, когда поверхность полностью поглощает все падающие на нее лучи.

35. На поверхность тела нормально падает параллельный пучок лучей, производя давление Р = 5,4 мкПа. Найти коэффициент отражения тела, если на каждый квадратный метр его поверхности ежесекундно падает энергия излучения, равная 1,5 кДж.

36. Вычислить энергию, которую поглощает атом водорода при переходе электрона со второго энергетического уровня на пятый.

37. Определить энергию фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на основной.

38. Найти наименьшую частоту в видимой части спектра излучения атома водорода.

39. Электрон в атоме водорода перешел с четвертого энергетического уровня на второй. Определить длину волны испускаемого фотона.

40. Какова частота электромагнитной волны, излучаемой атомом водорода, при переходе с четвертого энергетического уровня на третий?

41. В каких пределах должна находиться энергия электронов, бомбардирующих атомы водорода, чтобы при возбуждении атомов водорода этими электронами спектр атома водорода имел только одну спектральную линию?

42. Какую наименьшую энергию должны иметь электроны, чтобы при возбуждении атомов водорода ударами этих электронов спектр водорода имел бы три спектральные линии?

43. Найти наименьшую длину волны излучения атома водорода в видимой части спектра.

44. Найти наибольшую частоту в ультрафиолетовой части спектра излучения атома водорода.

45. Сколько квантов с различной энергией может испустить атом водорода, если электрон находится на третьей боровской орбите?

46. За один год начальное количество нераспавшихся атомов радиоактивного изотопа уменьшилось в три раза. Во сколько раз оно уменьшится за два года?

47. За время t=8 сут распалось k = ¾ начального количества ядер радиоактивного изотопа. Определить период полураспада T_1/2.

48. Какая часть начального количества ядер распадется за один год в радиоактивном изотопе ?

49. Какая часть начального количества ядер радиоактивного актиния ²²⁵Ас останется через 5 сут?

50. За какое время t распадается ¼ начального количества ядер радиоактивного изотопа, если период его полураспада Т_1/2 =24 ч?

51. Активность а препарата уменьшилась в k =250 раз. Скольким периодам полураспада T_1/2 равен протекший промежуток времени t?

52. При радиометрических исследованиях в пробе материала обнаружен стронций , активность которого а = 10⁷ Бк. Какова масса стронция в пробе?

53. За 12,7 суток активность материала, смоченного раствором, содержащем радиоактивный изотоп, уменьшилась в 3,0 раза. Определить период полураспада изотопа.

54. Определить активность 1 г радиоактивного изотопа йода .

55. Сколько атомов распадается за 1 с в 1 г кобальта ₂₇Со⁶⁰?

56. Вычислить дефект массы Δm и энергию связи Е_св ядра .

57. Найти энергию Q ядерной реакции

58. Найти энергию Q ядерной реакции

59.Найти энергию Q ядерной реакции

Освобождается или поглощается энергия?

60.Найти энергию Q ядерной реакции

Освобождается или поглощается энергия?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 2

Некоторые физические постоянные

Константа	Обозначение	Значение
Постоянная Планка	h ћ	6,63·10-34 Дж∙с 1,05∙10-34 Дж∙с
Постоянная Ридберга	R	1,10∙107 м-1
Атомная единица массы	а.е.м.	1,66∙10-27 кг
Электрическая постоянная		8,85 ∙ 10-12 Ф/м
Магнитная постоянная	μ0	4π∙10-7 Гн/м
Постоянная Стефана-Больцмана	σ	5,67∙10-8
Первая константа Вина	в1	2,90∙10-3 м∙К
Вторая константа Вина	в2	1,29∙10-5
Скорость света в вакууме	с	3,00∙108 м/с

Таблица 3

Работа выхода электрона

Металл	А∙10+19, Дж	А, эВ
Калий	3,5	2,2
Литий	3,7	2,3
Платина	10	6,3
Рубидий	3,4	2,1
Серебро	7,5	4,7
Цезий	3,2	2,0
Цинк	6,4	4,0
Таблица 4 Периоды полураспада радиоактивных изотопов
	Название	Обозначение	Период полураспада
	Актиний		10 суток
	Йод		8 суток
	Кобальт		5,3 суток
	Магний		10 минут
	Радий		1620 лет
	Радон		3,8 суток
	Стронций		27 лет
	Фосфор		14,3 суток
	Церий		285 суток

Таблица 5

Массы атомов легких изотопов

Название	Обозначение	Масса, а.е.м.	Название	Обозначение	Масса, а.е.м.
Водород		1,00783 2,01410 3,01605	Бор		10,01294 11,00930
Углерод		12,00000 13,00335 14,00324
Гелий		3,01603 4,00260
Литий		6,01513 7,01601	Азот		14,00307
Кислород		15,99491 16,99913
Бериллий		7,01693 9,01219
Фтор		18,99840

Таблица 7

Масса и энергия покоя некоторых частиц

Литература

1. Трофимова Т. И. Курс физики.- М.: Высш. шк., 2002.-432с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов. В 3т. / И.В.Савельев.-СПб.:Лань, 2007

3. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике: Учебное пособие для втузов./ А.Г.Чертов, А.А.Воробьев.- М.: Физматлит, 2006.-640с

Оглавление стр.

Рекомендации по решению задач 3

Квантовая оптика 3

Атомная физика 7

Задачи к контрольной работе 12

Приложение 16

Литература 18

Поиск по сайту: