- •Контрольная работа № 1. Механика и молекулярная физика
- •13. Азот массой занимает при температуре объем . В результате адиабатного сжатия давление газа увеличилось в 3 раза. Определите конечный объем газа.
- •Контрольная работа № 2. Электростатика и постоянный ток
- •4. Определите электрическую емкость плоского конденсатора с двумя слоями диэлектриков: фарфора () толщиной и эбонита () толщиной , если площадь пластин .
- •Контрольная работа № 4. Квантовая оптика. Атомная и ядерная физика.
Контрольная работа № 4. Квантовая оптика. Атомная и ядерная физика.
1. Мощность потока энергии, излучаемой из смотрового окна мартеновской печи, . Площадь смотрового окошка . Определите температуру печи.
Дано: Решение:
Рассмотрим мартеновскую печь как абсолютное чёрное тело. По закону
Стефана-Больцмана, энергия, излучаемая с единицы поверхности в единицу
времени равна: , где - постоянная Стефана-
Больцмана; ; . Поток энергии, излучаемый смотровым
окошком равен: ; ;
. Ответ: .
2. На фотоэлемент с катодом из рубидия () падают лучи с длиной волны 100 . Найдите наименьшее значение задерживающей разности потенциалов, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить эмиссию электронов.
Дано: Решение:
Применим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: ;
; . Кинетическая энергия равна:
. По закону сохранения энергии: .
Потенциальная энергия равна: ; ;
, где - постоянная Планка;
- заряд электрона;
. Следовательно:
. Ответ: .
3. Пользуясь теорией Бора, определите для однократно ионизированного атома гелия длину волны в спектре, соответствующую переходу со 2-ой орбиты на 1-ю.
Дано: Решение:
Используем формулу Ридберга: , где -
постоянная Ридберга, - порядковый номер элемента (однократно
ионизированный атом гелия). Однократно ионизированный атом гелия напоминает
водородный атом и отличается только удвоенным зарядом ядра и несколько
большей приведенной массой. Следовательно: ;
. Ответ: .
4. Электрон движется со скоростью . Определить длину волны де Бройля, учитывая изменение импульса электрона в зависимости от скорости.
Дано: Решение:
Длина воны де Бройля определяется по формуле: , где
- постоянная Планка, - релятивистский
импульс электрона, - масса электрона, - скорость
света в вакууме. Следовательно:
.
Ответ: .
5. Некоторый радиоактивный изотоп имеет постоянную распада . Через сколько времени распадается 75% от первоначальной массы атомов.
Дано: Решение:
Используем закон радиоактивного распада: ; ;
; ; ; ;
;
. Ответ: .
6. Допишите ядерную реакцию: .
Решение:
7. Найдите энергию, выделяющуюся при следующей реакции:
Решение:
Энергия, выделяющаяся при реакции, равна разности энергии до реакции и после реакции
, где - дефект масс; ; ; ; .
.
. Ответ: .