- •Общая физика Сборник контрольных заданий для студентов специалистов
- •Введение
- •Часть 1. Механика. Молекулярная и термодинамика
- •1.1. Основные формулы и законы механики
- •1.1.1. Кинематика
- •Динамика материальной точки и тела, движущегося поступательно
- •Механика твёрдого тела
- •1.1.4. Механические колебания
- •Волновые процессы
- •Контрольное задание №1 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •1.2. Основные формулы и законы молекулярной физики и термодинамики
- •1.2.1 Молекулярная физика
- •1.2.2. Физические основы термодинамики
- •Контрольное задание №2 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Часть 2. Электростатика и постоянный ток.
- •2.1.2. Постоянный ток
- •Контрольное задание №3 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •2.2. Основные формулы и законы электромагнетизма
- •2.2.1. Электромагнетизм
- •Контрольное задание №4 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Часть 3. Оптика. Атомная и ядерная физика
- •3.1. Основные формулы и законы оптики
- •3.1.1. Волновая оптика
- •3.1.2. Поляризация света
- •Контрольное задание №5 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •3.2. Основные формулы и законы теплового излучения, атомной и ядерной физики
- •3.2.1. Тепловое излучение
- •3.2.2. Атомная физика
- •3.2.3. Ядерная физика
- •Контрольное задание №6 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •3. Некоторые внесистемные величины:
- •4. Основные физические постоянные:
- •7. Молярные массы (м 10-3кг/моль) газов:
- •8. Основные физические величины
- •Библиографический список
- •Общая физика Контрольные задания для студентов специалистов разных специальностей
- •660041, Г. Красноярск, пр. Свободный, 79
- •660041, Г. Красноярск, пр. Свободный, 82а
3.2.2. Атомная физика
Масса и импульс фотона:
и ,
где - скорость света в вакууме.
Давление света: ,
где - энергия света, падающего на единицу площади поверхности за единицу времени;- коэффициент отражения света.
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:
,
где - энергия кванта электромагнитного излучения (фотона);- работа, совершаемая электроном при выходе из металла;- масса электрона;- максимальная скорость электрона, покинувшего металл. Минимальная частота, при которой еще наблюдается фотоэффект (красная граница фотоэффекта):
.
Задерживающее напряжение , при котором электрон, покинувший катод, уже не может достигнуть анода, определяется равенством:
,
где - заряд электрона.
Длина волны де Бройля, сопутствующая частицы массой :
,
где - постоянная Планка;- импульс частицы;- кинетическая энергия частицы.
Согласно первому постулату Бора движение электрона вокруг ядра возможно только по определенным стационарным орбитам, радиусы которых удовлетворяют соотношению: ,
где- порядковый номер орбиты (главное квантовое число);- радиус-ой орбиты;и- масса и скорость электрона;- модуль орбитального момента импульса электрона;- постоянная Планка, деленная на.
Радиус -ой стационарной орбиты электрона в атоме водорода:
,
где - электрическая постоянная;и- масса и заряд электрона.
Согласно второму постулату Бора при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией: ,
где и- полная механическая энергии электрона в стационарных состояниях с номерами орбити.
Полная механическая энергия электрона, массой , находящегося на-ой орбите в атоме водорода:
,
где
При переходе электрона из стационарного состояния в стационарное состояниес меньшей энергией испускается квант электромагнитного излучения:
.
Сериальная формула, определяющая частоту волны света, излучаемого или поглощаемого атомом водорода при переходе электрона с одной орбиты на другую:
,
где - постоянная Ридберга ();;.
Соотношения неопределенностей координат и проекций импульсов микрочастицы:
т.е. произведение неопределенностей координаты и соответствующей ей проекции импульса не может быть меньше постоянной Планка.
Соотношение неопределенностей энергии микрочастицы и ее времени пребыванияв некотором состоянии:
.
3.2.3. Ядерная физика
Атомное ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом: , где- символ химического элемента;- атомный номер (число протонов в ядре);- массовое число, которое равно сумме количеств протонов и нейтронов в ядре.
Число ядер , распавшихся за интервал времени отдо (), пропорционально промежутку времении числунераспавшихся ядер к моменту времени:,
где - постоянная распада данного химического элемента.
Закон радиоактивного распада ядер: ,
где - число нераспавшихся ядер в момент времени;- число нераспавшихся ядер в момент времени;- основание натурального логарифма.
Число ядер, распавшихся в течение времени :.
Период полураспада - время, в течение которого число нераспавшихся ядер в среднем уменьшается в два раза:
.
Среднее время жизни радиоактивного ядра - промежуток времени, за который число нераспавшихся ядер уменьшается враз:.
Число ядер (атомов), содержащихся в радиоактивном изотопе:
,
где - масса изотопа;- молярная масса изотопа;- число Авогадро.
Активностью нуклида (изотопа) в радиоактивном источнике называется число распадов ядер, происходящих в образце в 1 секунду: .
Активность изотопа изменяется со временем по тому же закону, что и число нераспавшихся ядер:
,
где - активность изотопа в момент времени.
Удельная активность изотопа: ,
где - масса изотопа;- молярная масса изотопа.
Правила смещения радиоактивных распадов ядер:
для - распада,
для - распада,
для - распада,
где - ядро гелия (-частица);- электрон;- позитрон. Правила смещения являются следствием двух законов сохранения: массы частиц (массового числа) и электрического заряда (зарядового числа).
Масса покоя системы взаимодействующих частиц меньше суммы масс покоятех же частиц, находящихся в свободном состоянии. Дефектом массы системы частиц называется разность указанных масс:.
Дефект массы ядра: ,
где - масса протона;- масса нейтрона;- масса ядра.
Энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра: ,
где - скорость света в вакууме. Если энергия связи выражена в мегаэлектрон-вольтах, а массы нуклонов и ядра - в атомных единицах массы, то=931,4 МэВ/а.е.м.
Удельная энергия связи (энергия связи на один нуклон): .
Символическая запись ядерной реакции: ,
где и- исходное и конечное ядра;и- бомбардирующая и испускаемая частицы.
Символическая запись ядерной реакции может быть дана в развернутом виде, например:
.
Энергия ядерной реакции: ,
где и- суммы масс атомных ядер, соответственно, до и после реакции. В эту формулу можно подставлять массы атомов, поскольку до и после реакции общее количество электронов в оболочках атомов одинаково и поэтому массы электронов исключаются.
Если >, то ядерная реакция идет с выделением энергии. Если же<, то ядерная реакция идет с поглощением энергии.