ОСНОВНОЙ
.pdf17. (НТ1). (З). Плоские электромагнитные волны |
E E |
|
e ei(kz t ) , B |
B |
e ei(kz t ) |
не |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
m |
y |
|
m |
x |
|
|
являются решением уравнений |
Ey |
|
B |
|
H |
|
|
Dy |
|
|
|
|
|
|
x ; |
|
x |
|
|
: |
|
|
|
||||
z |
z |
|
t |
|
|
|
|||||||
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
*C) в любой однородной изотропной линейной среде при выполнении условия:
|
|
с |
; |
|
k |
|
|||
|
|
*D) в любой однородной изотропной линейной среде при выполнении условия:
k с .
18. (НТ2). (З). Для плоской электромагнитной волны E Emeyei(kx t ) , B Bmezei(kx t ) волновое уравнение может быть записано в виде:
*C) |
Ey |
|
B |
z ; |
B |
z |
|
Dy |
; |
|
x |
t |
x |
t |
|||||||
|
|
|
|
|
Неправильными выражениями являются:
19. (НТ2). (С). Установите все соответствия между правым и левым столбцам, чтобы получить волновые уравнения, частным решением которых является плоская
электромагнитная волна E Emezei(ky t ) , B Bmexei(ky t ) :
A) |
|
H x |
A) |
Bx |
|
|
|
|
|
|||
|
|
y |
|
t |
|
|
|
|
|
|
||
B) |
Ez |
|
B) 0 ( |
H |
|
|||||||
|
y |
|
|
t |
)x |
|
||||||
C) |
|
|
|
|
C) |
Dz |
|
|
|
|
|
|
|
rotx E |
t |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D) |
rot |
z |
H |
D) |
|
0 |
( |
E |
) |
z |
||
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
||||
Ответы: ВА; СА; АС; DC. |
|
|
|
|
|
|
|
|
21. (НТ1). (З). |
Неверными являются соотношения : |
||||||
*B) |
1 |
|
Em |
1 |
|
H m ; |
|
|
0 |
|
0 |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
*D) Em cHm .
22. (НТ1). (З). В электромагнитной волне, распространяющейся в однородном изотропном пространстве соотношение между амплитудами электрического (Em ) и магнитного ( Hm )
полей равно:
*А) |
E |
m |
|
0 |
; |
|
H m |
0 |
|||||
|
|
|
23. (НТ1). (З). Если в плоской электромагнитной волне известно значение амплитуды электрического поля (Em ) , то значение амплитуды магнитного поля ( Bm ) может быть
определено по формуле: *A) Bm Em 0 0 ;
24. (НТ1). (З). Если в плоской электромагнитной волне известно значение амплитуды электрического поля (Em ) , то значение амплитуды магнитного поля ( Bm ) может быть
определено по формуле: *B) Bm Eсm ;
25.( НT1). (З). Неправильным утверждением является: *C) векторы E иH колеблются с фазовым сдвигом ;
26.(НТ2). (С). Для 2-х сред с диэлектрическими проницаемостями
1 1, 2 4, ( 1 = 2 =1) отношению величин из левого столбика соответствуют следующие
их численные значения из правого столбика: |
a) 1 / 2 |
a) 1/2 |
|
b) T1 / T2 |
b) 2 |
|
c) 1 / 2 |
c) 4 |
*C) a-b, b-d, c-b, d-c; |
d) E1n / E2n |
d) 1 |
|
|
27. (НТ1). (З). В заданном элементе пространства (рис.) значение вектора Пойнтинга в плоской гармонической волне :
*А) изменяется со временем по гармоническому закону с удвоенной частотой: П 12 ЕтНт[1 cos 2( t kz ) ;
28. (НТ2). (З). Определите все неверные ответы. Если I –
интенсивность волны, Em , Hm - напряженности полей, n - нормаль, параллельная вектору Пойнтинга ( ), то мощность потока энергии (Р) равна:
A) P IdSn |
|
|
|
B) P П(r,t)dS |
|
|||||||
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
C) P |
1 |
|
E (r )H |
|
(r )dS |
|
D) P |
|
E (r )H (r )dS |
|
||
|
2 |
m |
|
m |
|
n |
|
m |
m |
n |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Ответы: В, D. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
29. (НТ1). (З). Пусть w- плотность энергии электромагнитного поля, - вектор |
||||||||||||
Пойнтинга. Модуль импульса, который переносится единицей объема волнового поля P , |
||||||||||||
равен : |
P w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
*B) |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30. (НT2). (З). Среднее значение вектора Пойнтинга плоской электромагнитной волны в вакууме равно . Напряженность магнитного поля Hm равна:
*B) 2 0 0 12 ;
31. (НТ2). (З). Для электромагнитной волны в вакууме утверждению в левом столбике соответствует следующее соотношение, стоящее в правом столбике:
a) модуль импульса единицы объема
электромагнитной волны рw равен: |
a) |
DE BH c |
; |
|
||||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
b) |
плотность энергии w равна: |
b) EHc2 ; |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
c) |
модуль вектора Пойнтинга | | равен: |
|
c) |
DE BH |
; |
|||||||||
|
|
2c2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EH |
|
|
||
d) интенсивность волны I равна: |
d) |
|
; |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|||
|
Варианты ответов: |
|
* C) a-c, b-d, c-a, d-b; |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32. (НТ2). (З). Пусть - вектор Пойнтинга, Em , Hm |
-амплитуды напряженности полей у |
|||||||||||||
гармонической плоской волны в вакууме. Плотность потока импульса в волне, |
||||||||||||||
распространяющейся вдоль оси OZ, равна: |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Hm Em |
|
т.к. P -результат действия силы Лоренца, параллельный H |
|||||||
|
*B) |
P ey |
|
|
||||||||||
|
|
c cos2 ( t kz) |
||||||||||||
|
|
|
П |
|
, т.к. P |
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
*C) |
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с2 |
|
с |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Неверными являются следующие ответы:
33. (НТ1). (З). В результате поглощения электромагнитной волны веществом единичной поверхности среды в единицу времени передается импульс:
A) |
П |
; |
B) |
П |
; |
C) |
I |
; |
D) Ic . |
|
с |
с2 |
с |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Неверные ответы: В, D.
34. (НТ2). (С). Выражению, стоящему в левом столбике, соответствует следующее
соотношение, стоящее в правом столбце: |
|
|
|
|
|
|
А) Давление света на вещество в |
А) |
|
|
|
||
D B |
|
|
||||
результате его поглощения равно |
|
|
Dm Bm |
|
|
|
В) Давление электромагнитной волны на |
В) |
|
c |
2 |
||
вещество при полном отражении равно |
|
|
|
|
||
|
|
2 |
|
|||
С) Вектор импульса, переносимый |
С) E |
H |
|
|
||
единицей объема волны равен |
|
|
|
|
|
|
D) Интенсивность волны равна |
D) |
EH |
|
|||
|
|
|
|
c |
|
|
Ответ: A-D; B-C; C-A; D-B.
35.(HТ2). (З). Если при попадании в вещество свет сначала испытывает рассеяние и поглощается уже рассеянный свет, то давление света:
*A) останется таким же как и в отсутствие рассеяния Pд CI ;
36.(НТ1). (З). Если умножить амплитуду магнитного поля на удельное сопротивление вакуума, то получим:
*А) напряженность поля Еm;
37.(НТ2). (З). Если интенсивность электромагнитной волны равнаI 100 Вт м2 , то
значение амплитуды электрического поля в волне E 25 В |
м |
: |
|
|
m |
|
|
*В) будет в диэлектрике с 1 |
100 ; |
|
|
38. (НТ1). (З). Общая формула для фазовой скорости упругих волн в жидкостях и газах равна:
* С) |
Р |
|
|
||
|
39.(НТ2). (З). Простейшей моделью твердого тела является цепочка атомов, связанных между собой квазиупругими силами. На рисунке приведена для цепочки атомов зависимость
ω от k для упругих волн. Из рисунка следует, что волны:
* В) дисперсия нормальная;
40.(НТ1). (З). Дисперсионные соотношения для
цепочки квазиупруго связанных атомов имеют вид 0 sin(ka2 ) . Из уравнения следует, что волны в цепочке:
*В) дисперсия нормальная;
41.(НТ1). (З). Дисперсионные соотношения для цепочки квазиупруго связанных атомов имеют вид 0 sin(ka2 ) . Из уравнения следует , что дисперсия отсутствует при:
*А) 0
42. (НТ2). (З). Для упругой волны Acos( t kx) |
выражениям, стоящим в левом столбце, |
|||||
соответствуют следующие соотношения из правого: |
||||||
a) плотность кинетической |
a) |
A2 2 |
cos2 ( t kx) |
|||
|
||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
энергии wк |
|
2 |
2 2 |
|
|
|
b) плотность потенциальной |
b) |
A |
k ф |
sin2 |
( t kx) |
|
|
|
|||||
энергии wп |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c)вектор Умова j
d)интенсивность волны I
Варианты ответов:
*D) a-b, b-b, c-d, d-c.
c)A2 3
2k
d)A2 3 sin2 ( t kx) k
43. (НТ2). (З). На рисунке представлен мгновенный |
|||
снимок, плоской бегущей вдоль оси ОХ, звуковой |
|||
волны. Распределение значений вектора Умова в |
|||
пространстве имеет вид |
|||
*C) |
|
|
|
2 |
|
|
|
f ( x) |
|
|
|
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
|
|
x |
Wk и Wn синфазны их |
|
|
|
|
максимумы при 0 |
|||
44. (НТ2). (З). На рисунке представлен мгновенный |
|||
снимок скорости смещения частиц в упругой волне. |
|||
Распределение значений вектора Умова в пространстве |
|||
имеет вид: |
|
|
|
*B) 0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
Wk и Wn синфазны Wk и |
Wn там где |
max |
|
45. (НТ1). (З). В металлической пластине в направлении, перпендикулярном ее границе, возбуждают продольную или поперечную упругие волны одинаковой амплитуды. Падая на границу с воздухом, волна:
*А) не возбуждает в воздухе волну, если она поперечная;
2.3.Задачи.
1.(НТ1). (З). Если ток смещения в некотором плоском конденсаторе с площадью пластин
1см2 равномерно распределен по его поперечному сечению и равен 1 А, то rotH внутри конденсатора в системе СИ равен
* C) 104A/M2;
2. (НТ1). (З). Зависимость магнитной индукции от координат имеет вид |
B e |
B ( |
x |
1) . |
|
x |
|||||
|
z |
0 |
|
||
При этом rotB равен: |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
B0 |
|
|
|
|||
*A).- ey |
|
|
|
|
|
|
x0 |
|
|
|
|||
3. (НТ1). (З). Зависимость магнитной индукции от координат имеет вид B e |
B ( |
x |
1) . |
|||
x |
||||||
|
|
z |
0 |
|
||
При этом divB равна: |
|
0 |
|
|||
|
|
|
*B) 0 ;
4.(НТ2). (З). Зависимость магнитной индукции от координат и времени имеет вид
B e |
B |
|
|
|
t |
( |
x |
|
1) . При этом rotE равен: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
z |
|
0 t |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
*B) e |
|
B0 |
( |
|
|
x |
|
1) ; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
z |
|
t |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
5. (НТ2). (З). Зависимость магнитной индукции от координат и времени имеет вид |
|||||||||||||||||||||||||||||
B e |
B |
|
|
|
t |
( |
x |
|
1) . Плотность тока смещения в вакууме равна |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
z |
|
0 t |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
B0 |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
*A) ey |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
t |
0 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6. (НТ2). (З). Напряженность электрического поля в однородном диэлектрике с |
|
||||||||||||||||||||||||||||
относительной диэлектрической проницаемостью ε равна E(r,t) e |
E |
t |
|
y |
|
. При |
|||||||||||||||||||||||
|
|
y2 1 |
|||||||||||||||||||||||||||
этом rotH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
0 t0 |
|
|
||||||||||||
|
в пространстве равен: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
*D) |
|
|
|
|
Em |
|
|
|
|
y |
|
|
|
e . |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
t0 |
|
|
y2 1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
7. (НT1). (З). Наименьшее расстояние между точками, в которых колебание электромагнитного поля в вакууме осуществляется в фазе, равно:
*А) с ;
8. |
(НТ1). (З). Интенсивность плоской электромагнитной волны, распространяющейся в |
|||||||||
вакууме с параметрами E |
377 В |
м |
и Н |
m |
1 А |
м |
равна |
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|||
|
*С) 188,5 Вт/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
(НТ1). (З). Интенсивность плоской электромагнитной волны равна I 188,5 |
Вт |
2 . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
Амплитуда вектора Em 3,77 102 В м. Найти амплитуду вектора напряженности магнитного поля Hm .
*В) 1 А/м ;
10. (НТ2).(О) Интенсивность электромагнитной волны I 1Вт м2 . Давление световой
волны на вещество при полном поглощении равно pa k 10n Па. Записать k с точностью
до двух значащих единиц и степень n (например, 2,2.10-4 Па k=2,2; n=-4).
Ответ: k = 3,3 ; n = -9.
11. (НТ2).(О). Интенсивность в лазерном луче достигает значений I 1016 Вт м2 .
Давление создаваемое таким излучением в результате отражения при нормальном падении равно pa k 10n Па. Записать k с точностью до двух значащих единиц и степень
n (например, 2,2.104 Па k=2,2; n=4). Ответ: к = 6,6; n = 7.
12.(НТ2). (О). Интенсивность электромагнитной волны в дальней зоне
I (r, ) 30 sin2 Вт (электрический диполь). Мощность потока энергии волны равна
… Вт: |
|
r2 |
|
м2 |
|
|
Ответ: 40 |
|
|
||||
|
|
|
||||
13. (НТ1). (З). Известна интенсивность электромагнитной волны I. Вектор магнитной |
|
|||||
индукции в волне равен: |
|
|||||
*В) |
2 |
I |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0C |
|
|
|
|
|
14. (НТ2). (О). Интенсивность мощного излучения от лазера составляет I 1, 2 1016 Вт |
2 . |
|||||
|
|
|
|
|
м |
|
Значение вектора магнитной индукции в волне равно k 10n Тл. При расчете принять |
|
|||||
0 1,25 10 6 Тл |
А |
. (Записать значение n). |
|
|||
|
Ответ: 7. |
|
|
|||
|
|
|
|
15. (НТ2). (З). Интенсивность электромагнитной волны лазерного излучения в некоторой области пространства составляет I 1, 2 1016 Вт м2 . Максимальное значение
напряженности электрического поля в волне равно: *А) 2,7 x 109 В/м ;
16. (НТ2). (З). Интенсивность плоской электромагнитной волны I 1Вт м2 . Для
определения одной из величин Em или Нm (амплитуд поля):
*С) связь действительно следует учесть, но в отличие от В), она на самом деле равна
0 Еm |
0 Hm ; |
|
17.(НТ1). |
(З). Удельное волновое сопротивление вакуума равно … |
|
*В) |
0 |
; |
|
0 |
|
18.(НТ1). (З). Удельное сопротивление вакуума в системе СИ равно … Ом.м. Ответ: 377
19. (НТ2). (З). Дисперсионное уравнение для поперечных волн, возбуждаемых в периодической цепочке одинаковых атомов с равновесным расстоянием между ними –а,
имеет вид 2 |
0 |
sin(ka) где |
0 |
|
kF , k |
F |
- коэффициент упругости при поперечных |
|
2 |
|
ma |
|
|||
|
|
|
|
|
|
смещениях атомов. Фазовые скорости для длинных ( , k 0,vp cs ) и предельно коротких ( min ,v m ) волн равны:
*A) С |
|
a |
KF ;V |
C |
|
2 |
; |
|
|
||||||
|
S |
|
m m |
|
S |
||
20. ( |
|
|
|
|
|
|
кинетической энергии частиц плоской |
|
|
|
|
времени в |
|||
|
|
|
пространстве. |
||||
График |
|
|
|
|
Wn имеет |
||
вид: |
|
|
|
|
|
|
|
*A)
21. (НТ2). (З). На рисунке показан мгновенный снимок плоской бегущей звуковой волны. Соответствующий график распределения в пространстве плотности кинетической энергии частиц показан на рисунке:
*С)
22. (НТ2). (З). На рисунке показан мгновенный снимок плоской бегущей звуковой волны. Соответствующий график распределения в пространстве плотности потенциальной энергии упругой деформации показан на рис.:
*C)
23.(НТ1). (З). При переходе упругой волны из одной среды в другую ее фазовая скорость уменьшилась в два раза, при этом частота колебаний:
*C) осталась неизменной
24.(НТ1). (З). Упругая волна распространяется через два сосуда, отношение плотности
газа в которых |
|
|
(T=const). Отношение |
ф |
равно: |
||
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
ф |
|
*B) |
2 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
25.(НТ2). (З). Интенсивность сферической звуковой волны на расстоянии r1 = 1м от источника, равна 4мВт/м2. Интенсивность волны на расстоянии r2 = 2м, равна …. мВт/м2
*A) 1;
26.(НТ2). (З). На расстоянии r=1м от источника сферических звуковых волн максимальное значение вектора Умова 5мВт/м2.
Мощность источника волны равна: *C) 31,4мВт;
27.(НТ3). (З). Плоская звуковая волна (x,t) 2 10 6 sin(500t 2x) м распространяется в среде с 1кг/м3. Амплитуда вектора Умова равна : .
*A)2,5*10-4Вт/м2;
28.(НТ2). (З). В некоторой среде для упругой плоской волны на графиках показаны: 1) зависимость смещения частиц от t при х=0 и 2), скорость колебания частиц от х при
t=0. Волновая функция плоской бегущей волны (x,t) имеет вид
υ·10-1[м/c]
2) |
1,57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
10 |
15 |
x[м] |
*A) 10-2 cos(5 t 0,2 x) ;
29. (НТ2). (З). Точки, находящиеся на расстоянии х1 = 7м и х2 = 12м от источника
возмущения, колеблются с разностью фаз |
|
.Скорость волны 12м/c. Плоская |
|
бегущая вправо вдоль оси ОХ волна имеет вид: |
|
|
|
|
|
||
*A) |
A cos( 2 t x ) м ; |
|
|
|
6 |
|
|
30. (НТ1). (З). Отношение скорости звука в воздухе при температурах t1 = 270C и t2 = -
2130C ( cs1 ) равно: cs2
*B) 5 ;
31. (НТ1). (З). Отношение скорости звука при одинаковых температурах в воздухе и
гелии cs (B) равно: cs (He)
*A) 2 12 ;
32. (НТ1). (З). Известно, что скорость звука в воздухе при нормальной температуре cs 330 мс . При тех же условиях эта скорость в молекулярном водороде равна :
*A)~1,4*103м/с;
(отношение молярных масс воздуха и водорода равно 14.5)
33. (НТ1) (З). Известно, что скорость звука в воздухе при нормальной температуре и давлении cs 330 мс . При увеличении давления в 16 раз скорость:
*B) не изменится;
Раздел 3. Сложение волн и интерференция.
3.1.Основные определения и понятия
1.НТ1. (3). Гармоническую волну (бесконечную во времени и пространстве):
*В) нельзя представить в виде волнового пакета независимо от её природы;
2. НТ1. (3). Для цугов волн, показанных на рисунках, наибольший разброс волновых чиселk в волновом пакете соответствует рис:
;
*В) |
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
3.НТ1.(3). Фазовая скорость меньше групповой, если dd ф : *C) <0;
4.НТ1 . (C). Величинам из левого столбика соответствуют следующие выражения, стоящие в правом столбике: