|
|
|
|
Сборник задач по физике. 10—11 классы. Н. А. Парфентьева
| |
Скачать этот задачник можно бесплатно по этой ссылке.
Решение задач (решебник) для 10 класса по данной книге можно скачать здесь
Решение задач (решебник) для 11 класса по данной книге можно скачать здесь
Содержание
Развернуть содержание |
781. Пассажир сидит в микроавтобусе, стоящем на обочине дороги. Мимо него проносится спортивный автомобиль со скоростью 0,18с. Гонщик утверждает, что длина его автомобиля б м, а длина микроавтобуса 6,15 м. Чему равна длина спортивного автомобиля и микроавтобуса с точки зрения пассажира?
782. Космическая частица движется со скоростью 0,95с. Определите время движения частицы относительно неподвижного наблюдателя, если собственное время жизни частицы равно 1 мкс.
783. Собственное время жизни π-мезона 2,6 • 10 8 с. С какой скоростью должна лететь эта частица, чтобы до распада пролететь 20 м?
784. Ракета движется относительно Земли со скоростью 0,6с. Во сколько раз замедлится ход времени в ракете с точки зрения земного наблюдателя?
785. Какова должна быть точность часов на борту реактивного самолета, летящего со скоростью 103 км/ч, для того чтобы обнаружить эффект замедления времени? Самолет облетает вокруг земного шара. Радиус Земли 6400 км.
786. Ракета летит со скоростью 0,6с относительно Земли. Ее обгоняет вторая ракета, летящая со скоростью 0,6с относительно первой. Определите скорость второй ракеты относительно Земли.
787. Радиоактивное ядро, вылетев из ускорителя со скоростью 0,4с, испускает β -частицу (электрон), летящую со скоростью 0,8с относительно ускорителя. Определите скорость β -частицы относительно ядра.Считайте, что излучение β -частицы не повлияло на скорость ядра.
788. Частица движется со скоростью 0,6с. Во сколько раз энергия частицы больше ее собственной энергии?
789. Человек массой 60 кг находится в космическом корабле, движущемся со скоростью 0,6с относительно Земли. Определите его релятивистский импульс.
790. При движении тела его размер вдоль направления движения сократился в 1,5 раза. Определите, во сколько раз изменилась при движении энергия тела.
791. Определите релятивистский импульс частицы, летящей со скоростью 0,8с, если ее масса равна 10-25 кг.
792. Частица летит со скоростью 0,5с. Определите ошибку, которую мы сделаем, посчитав импульс частицы по законам классической механики.
793. На сколько изменяется импульс частицы, если на нее действует сила 1 Н в течение 1 с? Одинаково ли при этом меняется скорость частицы, если в одном случае ее начальная скорость 10 м/с, а в другом 10 6 м/с?
794. Определите собственную энергию электрона. Масса электрона 9,1 • 10-31 кг.
795. При движении тела его энергия изменилась в 1,25 раза. Определите скорость движения тела.
796. Импульс частицы, летящей со скоростью 0,8с, равен 1,2 * 10-15 кг • м/с. Определите ее массу.
797. Масса Солнца 1,99 • 10 30 кг. За год Солнце излучает энергию 1,26 • 10 34 Дж. За какое время масса Солнца уменьшится в 2 раза?
798. Лед при температуре 0 °С растаял. Определите изменение массы. Начальная масса льда была равна 2 кг.
799. Определите скорость движения частицы, если ее полная энергия в 1,1 раза больше ее собственной энергии.
800. Начальный импульс частицы равен нулю. На частицу массой т начинает действовать сила F. Выразите зависимость скорости частицы от времени и покажите, что при сколь угодно большом значении времени скорость частицы не превышает скорости света.
Квантовая физика
Световые кванты
Фотоэффект (§ 88, 89)
801. Будет ли наблюдаться фотоэффект, если работа выхода электрона из металла 3,3 • 10 Дж, а длина волны падающего на металл излучения 5 • 10 м?
802. Определите задерживающее напряжение для электронов, испускаемых с поверхности цезия под действием излучения длиной волны 2200 А (1 А = 10-10 м). Работа выхода электрона из цезия 1,89 эВ.
803. Красная граница фотоэффекта для бария λ max = 5,5 • 10-7 м. Определите задерживающее напряжение при облучении бариевого катода светом длиной волны 4,4 • 10 м. Постоянная Планка h = 6,63 * 10-34 Дж • с.
804. Работа выхода электрона из натрия 2,27 эВ. Вычислите красную границу фотоэффекта для натрия.
805. Ультрафиолетовый свет (X.J = 0,3 мкм), попадая на катод фотоэлемента, выбивает поток фотоэлектронов, движущихся со скоростью у, = 106 м/с. Определите длину волны Х2 света, который выбьет фотоэлектроны с кинетической энергией Ее = 4 • 10 Дж.
806. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 700 нм. Отношение скоростей вылетающих электронов при освещении светом длинами волн λ1 и λ2 равно 3:4. Определите λ 2, если λ1 = 600 нм.
807. Максимальная скорость фотоэлектронов при освещении металла монохроматическим светом длиной волны 400 нм равна 8,2 • 105 м/с, а при освещении того же металла монохроматическим светом длиной волны 600 нм она равна 5,5 • 105 м/с. Вычислите постоянную Планка h.
808. Металлический шарик облучают светом длиной волны 2000 А (1 ангстрем = 10“10 м). Шарик заряжается до максимального потенциала 3 В. Определите работу выхода электрона из металла.
809. С какой максимальной скоростью вылетают электроны с поверхности цезия при освещении ее желтым светом длиной волны 590 нм? Работа выхода электрона из цезия 3,02 • 10-19 Дж.
810. Максимальная скорость электронов, вырванных с поверхности меди при фотоэффекте, 9,3 • 106 м/с. Определите длину волны излучения, вызывающего фотоэффект.
811. При падении света длиной волны 200 нм на металл задерживающее напряжение равно 1,64 В. Что это за металл?
812. При какой длине электромагнитной волны энергия фотона была бы равна Еф = 1,326 • 10-19 Дж?
813. Определите энергию фотона для света длиной волны 700 нм.
814. Рубиновый лазер излучает импульс из 10 фотонов длиной волны 693 нм. Длительность импульса 5 • 10-4 с. Вычислите среднюю мощность излучения лазера.
815. Определите абсолютный показатель преломления среды, в которой свет с энергией фотонов 6,63 • 10-19 Дж имеет длину волны 1,5 • 10“5 см. Постоянная Планка 6,63 * 10 34 Дж • с.
816. Используя связь массы и энергии, определите отношение масс фотонов, соответствующих излучениям длинами волн 800 нм (инфракрасное излучение) и 200 нм (ультрафиолетовое излучение).
817. Определите длину волны излучения, кванты которого имеют такую же энергию, что и электрон, прошедший разность потенциалов 82 В.
818. Интенсивность солнечного света, достигающего Земли, равна 1300 Вт/м2. Сколько фотонов падает на 1 см2 за 1 с? Средняя длина волны считается равной 550 нм.
819. Кристалл рубина облучается вспышкой света длительностью 10-3 с и мощностью 200 кВт. Длина световой волны 0,7 мкм. Кристалл поглощает 10% энергии излучения. Определите число квантов света, поглощенных кристаллом.
820. Определите максимальный заряд, который может быть накоплен на конденсаторе емкостью 2 • 10 Ф, одна из обкладок которого облучается светом длиной волны 5 • 10-7 м. Работа выхода электрона равна 3 • 10-19 Дж.
|
821. Металл освещается светом длиной волны 0,25 мкм. Определите максимальный импульс, передаваемый металлу при вылете каждого электрона. Красная граница фотоэффекта 0,28 мкм. Импульсом фотона можно пренебречь.
822. Определите длину волны де Бройля для электрона, ускоренного разностью потенциалов, равной 1000 В.
823. Сравните длину волны де Бройля для частицы с импульсом 10 23 кг • м/с с минимальной длиной волны в спектре видимого света.
Атомная физика
Строение атома. Модель атома водорода. Лазеры (§ 94—97)
824. Электрон в атоме водорода перешел из основного стационарного состояния, энергия которого равна -13,6 эВ, в возбужденное, энергия которого равна -3,4 эВ. Определите энергию фотона, излученного атомом при возвращении в основное состояние.
825. Определите частоту излучения при переходе электрона из третьего стационарного состояния (Е3 = -1,5 эВ) во второе (Е2 = -3,6 эВ).
826. Определите скорость движения электрона в атоме водорода, находящегося на второй орбите, радиус которой равен 2,11 • 10-10 м.
827. Можно ли возбудить атом водорода, если его облучать фотонами, энергия которых равна 10 эВ (см. задачу 824)?
828. Увидим ли мы излучение атома водорода при переходе электрона из третьего стационарного состояния во второе?
829. Объясните, почему в спектре водорода много линий, хотя в атоме только один электрон.
830. Определяет ли период обращения электрона в атоме частоту излучения атома?
831. Чему должна быть равна минимальная частота фотона, при которой возможна ионизация атома водорода, находящегося в основном состоянии?
832. Оцените размер атома водорода, если скорость электрона на первой боровской орбите равна 2,19 • 10 6 м/с.
833. Вычислите отношение гравитационной и электростатической сил, действующих на электрон в атоме водорода.
834. Какую минимальную ускоряющую разность потенциалов должен пройти один электрон, чтобы перевести электрон в атоме водорода со второй стационарной орбиты на третью?
835. Стержень рубинового лазера имеет длину 30 см. Сколько раз отразится волна от торцов лазера за «время жизни» атома в возбужденном состоянии 2 (рис. 174)?
Физика атомного ядра
Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Изотопы. Нейтрон (§ 99—104)
836. Какое ядро образуется в результате α-распада ядра изотопа урана 234 94 U?
837. Какое ядро образуется в результате электронного β-распада ядра изотопа водорода 3 1 H?
838. Какое ядро образуется в результате α-распада изотопа радия 226 88 Ra?
839. Какой химический элемент образуется после четырех α-распадов и двух β-распадов элемента тория 232 90 Th?
840. Вследствие радиоактивного распада уран 238 92 U превращается в свинец 206 82 Pb. Сколько α и β-превращений при этом он испытывает?
| |
841. Определите, реакция деления какого ядра произошла под действием нейтрона по схеме A z Z + 1 0 n → 2 4 2 He + 2 1 1 H + 3 1 0 n.
842. Период полураспада изотопа иода 131 53 I равен Т = 8 сут. Сколько радиоактивных изотопов останется в образце через месяц, если начальная масса образца m = 50 г?
843. Период распада изотопа радия 226 88 Ra равен 1600 лет. Сколько ядер изотопа испытает распад за 3200 лет? Начальное число радиоактивных ядер равно 10 9.
844. Процентное содержание калия в организме человека около 0,19% от его массы. При этом радиоактивные ядра калия составляют 0,012%, период полураспада изотопа 40 19 K 1,24 млрд лет. Сколько ядер изотопа распадается в тканях организма человека за 1 с (масса 50 кг)?
845. При каком из процессов требуется большая энергия: при возбуждении атома или при возбуждении ядра?
Строение атомного ядра. Энергия связи (§ 105, 106)
846. Определите дефект массы и энергию связи ядра гелия 4 2 He.
847. Вычислите дефект массы и энергию связи ядра углерода 12 6 С.
848. Сравните энергию связи электрона с ядром в атоме водорода с удельной энергией связи ядра водорода 2 1 Н. Масса ядра водорода 2,014102 а. е. м. Энергия связи электрона с ядром рассчитывается по формуле Есв.эл = k q2/r1 где r1 — радиус первой боровской орбиты.
849. Определите дефект массы и энергию связи трития 3 1 Н (mя = 3,016049 а. е. м.)
850. Определите энергию, которая может выделиться при образовании из протонов и нейтронов гелия массой 8 г.
851. Вычислите полную и удельную энергию связи ядра 6 3 Li.
Ядерные реакции (§ 107—112)
852. Радиоактивный азот 13 7 N при распаде превращается в изотоп углерода 13 6 C. Напишите уравнение ядерной реакции. Какая частица при этом излучается?
853. Вычислите энергию, выделяющуюся при ядерной реакции 9 4 Be + 4 2 Не -> 12 6 C + 1 0 n
854. Какая энергия выделяется при реакции 6 3 Li + 1 1 Н —> 3 2 Не + 4 2 Не?
855. Определите энергетический выход реакций синтеза 2 1 Н + 2 1 Н —> 3 2 He + 1 0 n, 2 1 Н + 3 1 Н —> 4 2 Не + 1 0 n.
856. При делении одного ядра урана освобождается энергия порядка 200 МэВ. Какое количество энергии освобождается при делении урана массой 3 кг? Какое количество нефти надо сжечь, чтобы получить такую же энергию?
857. Может ли произойти реакция l3 6 C + 1 1 Н —> 13 7 N + 1 0 n при бомбардировке ядра углерода протонами с энергией 2 МэВ?
858. При каком значении коэффициента размножения нейтронов k возможна цепная реакция деления? Чему должен быть равен k для стационарного течения реакции?
859. Средняя поглощенная доза излучения сотрудником, работающим с рентгеновской установкой, равна 7 мкГр в час. Опасна ли эта работа? Допустимая доза облучения за год 0,05 Гр. Человек работает 200 дней в году по 6 ч в сутки.
860. После аварии на Чернобыльской АЭС в некоторых местах регистрируется гамма-излучение мощностью 160 мкР в час. Определите, во сколько раз доза излучения превосходит предельно допустимую дозудля человека.
|
Часть 2
В этой части книги дано краткое изложение тем, не освещенных в классическом курсе физики, однако знание которых требуется на вступительных экзаменах в вуз. После краткой теории приведены примеры решения задач, а затем задачи для самостоятельного решения.
Работа силы тяготения и потенциальная энергия тела
в поле силы тяготения
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1. В точке, находящейся на расстоянии от центра Земли, равном трем радиусам Земли, скорость метеорита массой 3 кг была равна нулю. Рассчитайте работу силы тяготения при приближении метеорита к поверхности Земли. Определите также
его скорость у поверхности Земли.
Решение. Суммарная работа силы тяготения при перемещении тела из точки А в точку В равна
Можно выполнить вычисления, так как в полученное выражение входят известные величины. Однако для удобства расчета «спустим» метеорит на Землю, где сила тя-
жести, действующая на метеорит, равна силе тяготения:
 (*)
Тогда  .
Подставив это выражение в формулу (*), получим  .
Из теоремы об изменении кинетической энергии следует, что Ек2 - Ек1 = А, где Ек1 и Ек2 — кинетические энергии метеорита на расстояниях 3R3 и R3 от центра Земли.
Кинетическая энергия в начальной точке Ек1 = 0 по условию задачи. Таким образом,
2. Определите минимальную скорость и„, которую надо сообщить телу на поверхности Земли, чтобы оно вышло за пределы действия сил земного притяжения (эта скорость называется второй космической скоростью).
Решение.
ЗАДАЧИ
861. Чему равно изменение потенциальной энергии метеорита массой 3 кг при его падении на Землю с расстояния от центра Земли, равного трем радиусам
Земли?
862. Определите выражение для потенциальной энергии тела массой тУ находящегося на расстоянии, равном двум радиусам Земли, считая от ее центра, если за нулевой уровень отсчета принять поверхность Земли.
863. Чему будет равна вторая космическая скорость, если тело запускают с высоты, равной 3Ег от поверхности Земли?
864. От ракеты, движущейся вверх со скоростью 1,8 • 103 м/с, на расстоянии 1600 км от поверхности Земли отделяется ступень, которая затем падает на
Землю. Определите скорость этой ступени в момент падения на Землю. Сопротивлением воздуха пренебрегите.
865. В каких пределах может изменяться скорость спутников Земли?
866. Определите работу, которую надо совершить, чтобы вывести спутник с поверхности Земли на орбиту радиусом r.
867. Чему равна работа двигателя космического корабля массой 2 т при его переводе с орбиты, находящейся на расстоянии 100 км от поверхности Земли, на более высокую орбиту, расположенную на расстоянии 300 км?
868. Какую ошибку мы допускаем, используя формулу Ер = mgh для определения изменения потенциальной энергии при подъеме тела на высоту h — 100 км от поверхности Земли?
869. Определите скорость, которую надо сообщить телу с поверхности Земли, чтобы оно вышло за пределы Солнечной системы (эта скорость называется третьей космической скоростью уш). Расстояние от Земли до Солнца R= 1,5 • 108 км, масса Солнца М= 1,99 • 10^30 кг. |
Абсолютно упругий удар
Абсолютно упругим ударом называется взаимодей ствие, в результате которого кинетическая энергия системы тел не изменяется.
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Определите скорости двух шаров массами т, и т2 после прямого абсолютно упругого удара. Скорости шаров до удара соответственно равны v1 и v2 (рис. 177, а), после удара u1, и u2 (рис. 177, б). Трением можно пренебречь.
 |
|
|
|
|
