Задача по физике - 3154
2017-04-30
Частица массой $m = 6,65 \cdot 10^{-27} кг$ и зарядом $q = 3,2 \cdot 10^{-19} Кл$ сначала ускоряется в электростатическом поле, проходя ускоряющую разность потенциалов $u = 2500 В$. Начальная скорость частицы равна нулю. Затем частица влетает в однородное магнитное поле с индукцией $B = 210 Тл$, перпендикулярное вектору скорости. Найти изменение импульса частицы за время $t = \frac{ \pi}{2} \cdot 1,039 \cdot 10^{-3} с$ после влета в магнитное поле. Определить величину центростремительного и тангенциального ускорения частицы в этот и последующие моменты времени.
Рентгеновское мелкомасштабное рассеяние. Это метод дифракции, широко используемый для изучения сверхатомной структуры веществ. Он используется в физике конденсированных сред, анализе дисперсионных систем, молекулярной биологии, биофизике, исследованиях полимеров, металлургии и других областях науки и техники.
Применение рентгеновских лучей в судебной экспертизе, археологии, таможенном контроле. Исследования структуры кристаллических, некристаллических, жидких веществ, полимеров. Дифракция характерного рентгеновского излучения позволяет в полной мере исследовать кристаллическую структуру вещества.
Решение:
Пусть в начальный момент времени заряженная частица находится в точке А электростатического поля, потенциал которой равен $\phi_{A}$. Тогда энергия частицы - потенциальная энергия в электростатическом поле $W_{A} = W_{pA} = q \phi_{A}$. В точке В энергия частицы состоит из потенциальной $W_{pB} = q \phi_{B}$ и кинетической $W_{kB} = \frac{mv^{2}}{2}$, т.е. $W_{B} = q \phi_{B} + \frac{mv^{2}}{2}$. По закону сохранения энергии $W_{A} = W_{B} \Rightarrow q \phi_{A} = q \phi_{B} + \frac{mv^{2}}{2} \Rightarrow q(\phi_{A} - \phi_{B}) = \frac{mv^{2}}{2}$.
Рентгеновское излучение в физике и плазменной технологии. Плазма является источником оптического и рентгеновского излучения. Рентгенологические исследования состоят в измерениях изменений во времени эффективности излучения и его спектрального распределения. Интенсивность тормозного излучения, генерируемого электронами с распределением Максвелла, равна.
И, таким образом, определение наклона этой линии в зависимости от энергии фотона дает электронную температуру Т, а интенсивность дает информацию о плотности электронов и ионов. Использование синхротронного излучения. Синхротронное излучение первоначально было получено в синхротронах, и теперь так называемые накопительные кольца. Он имеет много очень важных функций.
Но $\phi_{A} - \phi_{B} = u \Rightarrow qu = \frac{mv^{2}}{2}$, и скорость частицы при ее влете в магнитное поле $v = \sqrt{ \frac{2qu}{m}} = 4,9 \cdot 10^{5} м/с$. В магнитном поле частица под действием силы Лоренца движется по окружности с постоянной по модулю скоростью $v$ (рис.). По второму закону Ньютона $F_{л} = m \cdot a_{n}$, где сила Лоренца $F_{л}= qvB$, а центростремительное ускорение частицы $a_{n} = \frac{v^{2}}{R}$. После подстановки получаем $qvB = m \frac{v^{2}}{R}$, откуда радиус окружности $R = \frac{mv}{qB} = 510 м$. Период обращения частицы по окружности $T = \frac{2 \pi R}{v} = \frac{2 \pi m}{qB} = 2 \pi \cdot 1,039 \cdot 10^{-3} с$.
Непрерывный спектр варьируется от инфракрасного до жесткого рентгеновского излучения. Это излучение очень сильно коллимировано и поляризовано. Время излучения этого излучения составляет 0, 1 нс с повторяемостью от 1 нс до 1 мс, что важно для изучения динамики.
Измерение некоторых физических констант. Измерение постоянной Планка Для измерения постоянной Планка можно использовать длину волны, соответствующую кратковременному пределу спектра тормозного излучения. Эта граница связана с энергией электронов, индуцирующих это излучение с зависимостью.
Отношение времени движения $t$ к периоду
$\frac{t}{T} = \frac{ \left (\frac{ \pi}{2} \cdot 1,039 \cdot 10^{-3} \right) }{ 2 \pi \cdot 1,039 \cdot 10^{-3}} = \frac{1}{4} \Rightarrow t = \frac{1}{4} T$, т.е. за указанное время частица проходит 1/4 окружности, а ее вектор скорости поворачивается на $90^{ \circ}$ (рис.).
Изменение импульса $\Delta \vec{p} = \vec{p}_{2} - \vec{p}_{1} = \vec{p}_{2} + (- \vec{p}_{1})$, где $p_{1} = p_{2} = mv$.
Измерение Авогадро Авогадро может быть использовано для дифракции характерных рентгеновских лучей на кристалле с известной структурой. Число Авогадро означает количество атомов, содержащихся в одном моле вещества. Спектроскопия рентгеновской спектроскопии - это отрасль физики, включающая изучение структуры и свойств молекул, атомов и атомных ядер и взаимодействий атомов и молекул на основе излучаемого ими электромагнитного излучения.
Рентгеновская эмиссионная спектроскопия. Рентгеновская абсорбционная спектроскопия. Это позволяет исследовать локальную структуру атома данного типа в материале на основе колебания коэффициента поглощения до 50 эВ энергии над краем поглощения и выше 50 эВ. Однако они требуют высокой интенсивности излучения, и поэтому в основном используется синхротронное излучение. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. Его принцип основан на изучении свойств фотоэлектронов, испускаемых испытуемым образцом под влиянием моноэнергетических фотонов.
Модуль вектора $\Delta p = \sqrt{2} p_{1} = \sqrt{2} p_{2} = 4,6 \cdot 10^{21} кгм/с$. Модуль центростремительного ускорения в любой точке окружности
$a_{n} = \frac{v^{2}}{R} = 4,7 \cdot 10^{8} м/с^{2}$.
Так как сила Лоренца, действующая на частицу, направлена по радиусу окружности к центру, то тангенциальное ускорение в любой точке $a_{ \tau} = 0$.
Контрольная работа по теме:
Это позволяет исследовать состояния валентных электронов и атомных ядер ядра. В этом методе пучок рентгеновских лучей известной энергии падает на образец, который в результате фотоэлектрического эффекта выбивает электроны. Этот метод включает в себя тестирование тонких слоев образца: толщина анализируемого слоя металла составляет 0, 5-2 нм, неорганические вещества 1-3 нм и органические 3-10 нм. Синхротронная спектроскопия Источник синхротронного излучения представляет собой синхротронный или циклический ускоритель, в котором частицы движутся в увеличивающемся магнитном поле, ускоряясь переменным электрическим полем, синхронизированным с их движением по круговой траектории.
11 класс
Вариант 1
А1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током?
взаимодействие электрических зарядов ;
действие электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике;
действие магнитного поля одного проводника на ток в другом проводнике.
на движущуюся заряженную;
на движущуюся незаряженную;
на покоящуюся заряженную;
на покоящуюся незаряженную.
А4.
Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 30 0 к вектору магнитной индукции. Чему равна сила , действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А?
Этот метод используется для изучения электронной структуры атомов, молекул и твердых тел и радиометрии для калибровки источников излучения и детекторов. Дебаевское измерение температуры и атомное смещение в твердых телах. Исследования по распределению электронной плотности и плотности импульса электронов. Распределение электронной плотности получается с помощью дифрактограмм характерного рентгеновского излучения. Это важно не только для определения структуры вещества, но и для проверки межатомных связей.
Плотность импульса электронов определяется методом комптоновского рассеяния фотонов или электронов. Запуск зондирующих ракет над земной атмосферой, поглощающий радиально рентгеновские лучи, привел к открытию большого количества источников этого излучения. Большинство из них связаны с нашей галактикой, но ряд, в том числе и самые сильные, находится за ее пределами. Сильный источник в Крабовидной туманности и источнике Кас А имеет ту же яркость. Похоже, что рентгеновские лучи, испускаемые этими источниками, в основном ответственны за два механизма: образование ингибирования излучения и синхротрона.
1,2 Н; 2) 0,6 Н; 3) 2,4 Н.
| А5. |  |
явление, характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд;
явление возникновения в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока;
явление, характеризующее действие магнитного поля на проводник с током.
1,2 А; 2) 0,6 А; 3) 2А.
В1.
| ВЕЛИЧИНЫ | ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ |
||
| А) | индуктивность | 1) | тесла (Тл) |
| Б) | магнитный поток | 2) | генри (Гн) |
| В) | индукция магнитного поля | 3) | вебер (Вб) |
| 4) | вольт (В) |
||
В2. Частица массой m , несущая заряд q B по окружности радиуса R со скоростью v . Что произойдет с радиусом орбиты , периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении скорости движения?
| ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ИХ ИЗМЕНЕНИЯ |
||
| А) | радиус орбиты | 1) | увеличится |
| Б) | период обращения | 2) | уменьшится |
| В) | кинетическая энергия | 3) | не изменится |
С1. В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС самоиндукции , равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергии магнитного поля катушки, если это произошло за 0,2 с.
Контрольная работа по теме:
«Магнитное поле. Электромагнитная индукция»
11 класс
Вариант 2
А1. Поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током объясняется тем, что на нее действует:
магнитное поле, созданное движущимися в проводнике зарядами;
электрическое поле , созданное зарядами проводника;
электрическое поле , созданное движущимися зарядами проводника.
только электрическое поле;
как электрическое поле , так и магнитное поле ;
только магнитное поле.
|
А3
. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.
|  |
А4. Прямолинейный проводник длиной 5 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 5 Тл и расположен под углом 30 0 к вектору магнитной индукции. Чему равна сила , действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2 А?
0,25 Н; 2) 0,5 Н; 3) 1,5 Н.
| А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?
|  |
А6. Сила Лоренца действует
на незаряженную частицу в магнитном поле;
на заряженную частицу , покоящуюся в магнитном поле;
на заряженную частицу , движущуюся вдоль линий магнитной индукции поля.
1)1 Тл; 2) 2 Тл; 3) 3Тл.
В1. Установите соответствие между физическимивеличинами и формулами, по которым эти величины определяются
|
ВЕЛИЧИНЫ | ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ |
||
| А) | Сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля | 1) | |
| Б) | Энергия магнитного поля | 2) | |
| В) | Сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном поле. | 3) | |
| 4) | |
||
В2. Частица массой m , несущая заряд q , движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v . Что произойдет с радиусом орбиты , периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении заряда частицы?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
| ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ИХ ИЗМЕНЕНИЯ |
||
| А) | радиус орбиты | 1) | увеличится |
| Б) | период обращения | 2) | уменьшится |
| В) | кинетическая энергия | 3) | не изменится |
С1. Под каким углом к силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,5 Тл должен двигаться медный проводник сечением 0,85 мм 2 и сопротивлением 0,04 Ом, чтобы при скорости 0,5 м/с на его концах возбуждалась ЭДС индукции, равная 0,35 В? (удельное сопротивление меди ρ= 0,017 Ом∙мм 2 /м)
Контрольная работа по теме:
«Магнитное поле. Электромагнитная индукция»
11 класс
Вариант 3
А1. Магнитные поля создаются:
как неподвижными, так и движущимися электрическими зарядами;
неподвижными электрическими зарядами;
движущимися электрическими зарядами.
А2. Магнитное поле оказывает воздействие:
только на покоящиеся электрические заряды ;
только на движущиеся электрические заряды ;
как на движущиеся, так и на покоящиеся электрические заряды.
А4. Какая сила действует со стороны однородного магнитного поля с индукцией 30 мТл на находящийся в поле прямолинейный проводник длиной 50 см, по которому идет ток 12 А? Провод образует прямой угол с направлением вектора магнитной индукции поля.
18 Н; 2) 1,8 Н; 3) 0,18 Н; 4) 0,018 Н.
| А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник? 1)вверх; 2) вниз; 3) влево; 4) вправо. |  |
А6. Что показывают четыре вытянутых пальца левой руки при определении
Силы Ампера
направление силы индукции поля;
направление тока;
направление силы Ампера.
1 м; 2) 0,1 м; 3) 0,01 м; 4) 0,001 м.
| ВЕЛИЧИНЫ | ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ |
||
| А) | сила тока | 1) | вебер (Вб) |
| Б) | магнитный поток | 2) | ампер (А) |
| В) | ЭДС индукции | 3) | тесла (Тл) |
| 4) | вольт (В) |
||
В2. Частица массой m , несущая заряд q , движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v . Что произойдет с радиусом орбиты , периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении индукции магнитного поля?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
| ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ИХ ИЗМЕНЕНИЯ |
||
| А) | радиус орбиты | 1) | увеличится |
| Б) | период обращения | 2) | уменьшится |
| В) | кинетическая энергия | 3) | не изменится |
С1. В катушке, состоящей из 75 витков, магнитный поток равен 4,8∙10 -3 Вб. За какое время должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла средняя ЭДС индукции 0,74 В?
Контрольная работа