Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ОСНОВНОЙ

.pdf
Скачиваний:
403
Добавлен:
03.05.2015
Размер:
3.21 Mб
Скачать

17. (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 = , 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:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]