Problema di fisica - 3154
2017-04-30
Una particella con massa $m = 6,65 \cdot 10^(-27) kg$ e carica $q = 3,2 \cdot 10^(-19) C$ viene prima accelerata in un campo elettrostatico, passando attraverso una differenza di potenziale accelerante $u = 2500 in $. velocità iniziale particelle è zero. Quindi la particella vola in un campo magnetico uniforme con induzione $B = 210 T$, perpendicolare al vettore velocità. Trova la variazione della quantità di moto della particella nel tempo $t = \frac( \pi)(2) \cdot 1.039 \cdot 10^(-3) s$ dopo essere entrata nel campo magnetico. Determinare l'entità dell'accelerazione centripeta e tangenziale della particella in questo istante e in quelli successivi.
Diffusione di raggi X su piccola scala. Questa è una tecnica di diffrazione ampiamente utilizzata per studiare la struttura superatomica delle sostanze. Viene utilizzato nella fisica della materia condensata, nell'analisi dei sistemi di dispersione, biologia molecolare, biofisica, ricerca sui polimeri, metallurgia e altri campi della scienza e della tecnologia.
L'uso dei raggi X in medicina legale, archeologia, controllo doganale. Studi sulla struttura di sostanze cristalline, non cristalline, liquide, polimeri. La diffrazione della caratteristica radiazione a raggi X consente di studiare completamente la struttura cristallina di una sostanza.
Soluzione:
Sia nel momento iniziale la particella carica nel punto A campo elettrostatico, il cui potenziale è pari a $\phi_(A)$. Allora l'energia delle particelle è l'energia potenziale nel campo elettrostatico $W_(A) = W_(pA) = q \phi_(A)$. Nel punto B, l'energia delle particelle è costituita dalla potenziale $W_(pB) = q \phi_(B)$ e dall'energia cinetica $W_(kB) = \frac(mv^(2))(2)$, cioè $W_(B) = q \phi_(B) + \frac(mv^(2))(2)$. Secondo la legge di conservazione dell'energia $W_(A) = W_(B) \Rightarrow q \phi_(A) = q \phi_(B) + \frac(mv^(2))(2) \Rightarrow q( \phi_(A ) - \phi_(B)) = \frac(mv^(2))(2)$.
Radiazione a raggi X in fisica e tecnologia del plasma. Il plasma è una fonte di radiazioni ottiche e di raggi X. Gli studi sui raggi X consistono nella misurazione dei cambiamenti nell'efficienza della radiazione e nella sua distribuzione spettrale nel tempo. L'intensità di bremsstrahlung generata dagli elettroni con distribuzione maxwelliana è uguale.
E quindi, determinando la pendenza di questa linea in funzione dell'energia del fotone si ottiene la temperatura degli elettroni T, e l'intensità fornisce informazioni sulla densità di elettroni e ioni. Utilizzo della radiazione di sincrotrone. La radiazione di sincrotrone veniva originariamente prodotta nei sincrotroni e ora nei cosiddetti anelli di accumulazione. Ha molto funzioni importanti.
Ma $\phi_(A) - \phi_(B) = u \Rightarrow qu = \frac(mv^(2))(2)$ e la velocità di una particella quando entra in un campo magnetico $v = \sqrt ( \frac (2qu)(m)) = 4,9 \cdot 10^(5) m/s$. In un campo magnetico, una particella sotto l'influenza della forza di Lorentz si muove su un cerchio con una velocità costante $v$ (Fig.). Secondo la seconda legge di Newton, $F_(l) = m \cdot a_(n)$, dove la forza di Lorentz $F_(l)= qvB$ e l'accelerazione centripeta della particella $a_(n) = \frac( v^(2)) (R)$. Dopo la sostituzione si ottiene $qvB = m \frac(v^(2))(R)$, da cui il raggio del cerchio $R = \frac(mv)(qB) = 510 m$. Il periodo di rivoluzione di una particella lungo un cerchio $T = \frac(2 \pi R)(v) = \frac(2 \pi m)(qB) = 2 \pi \cdot 1.039 \cdot 10^(-3 ) s$.
Lo spettro continuo spazia dagli infrarossi ai raggi X duri. Questa radiazione è altamente collimata e polarizzata. Il tempo di emissione di questa radiazione è di 0,1 ns con una ripetibilità da 1 ns a 1 ms, importante per lo studio della dinamica.
Misura di alcune costanti fisiche. Misurazione della costante di Planck Per misurare la costante di Planck si può utilizzare una lunghezza d'onda corrispondente al limite a breve termine dello spettro di bremsstrahlung. Questo confine è legato all'energia degli elettroni che inducono questa radiazione con una dipendenza.
Rapporto tra il tempo di movimento $t$ e il periodo
$\frac(t)(T) = \frac( \left (\frac( \pi)(2) \cdot 1.039 \cdot 10^(-3) \right) )( 2 \pi \cdot 1.039 \cdot 10 ^(-3)) = \frac(1)(4) \Rightarrow t = \frac(1)(4) T$, cioè dietro tempo specificato la particella passa per 1/4 del cerchio e il suo vettore velocità ruota di $90^( \circ)$ (Fig.). 
Variazione della quantità di moto $\Delta \vec(p) = \vec(p)_(2) - \vec(p)_(1) = \vec(p)_(2) + (- \vec(p)_( 1))$, dove $p_(1) = p_(2) = mv$.
Misurazione di Avogadro Avogadro può essere utilizzato per diffrazione dei raggi X caratteristici da un cristallo di struttura nota. Il numero di Avogadro si riferisce al numero di atomi contenuti in una mole di una sostanza. La spettroscopia a raggi X è una branca della fisica che coinvolge lo studio della struttura e delle proprietà di molecole, atomi e nuclei atomici e interazioni di atomi e molecole in base alla radiazione elettromagnetica che emettono.
Spettroscopia di emissione di raggi X. Spettroscopia di assorbimento dei raggi X. Ciò consente di studiare la struttura locale dell'atomo di questo tipo in un materiale basato su fluttuazioni del coefficiente di assorbimento fino a 50 eV di energia sopra il limite di assorbimento e sopra 50 eV. Tuttavia, richiedono un'elevata intensità di radiazione e quindi viene utilizzata principalmente la radiazione di sincrotrone. Spettroscopia fotoelettronica a raggi X. Il suo principio si basa sullo studio delle proprietà dei fotoelettroni emessi dal campione in esame sotto l'influenza di fotoni monoenergetici.
Modulo vettoriale $\Delta p = \sqrt(2) p_(1) = \sqrt(2) p_(2) = 4.6 \cdot 10^(21) kgm/s$. Modulo dell'accelerazione centripeta in ogni punto della circonferenza
$a_(n) = \frac(v^(2))(R) = 4,7 \cdot 10^(8) m/s^(2)$.
Poiché la forza di Lorentz che agisce sulla particella è diretta lungo il raggio del cerchio verso il centro, l'accelerazione tangenziale in ogni punto $a_( \tau) = 0$.
Prova sull'argomento:
Ciò rende possibile studiare gli stati degli elettroni di valenza e dei nuclei atomici del nucleo. In questo metodo, un fascio di raggi X di energia nota incide su un campione, che espelle gli elettroni per effetto fotoelettrico. Questo metodo prevede il test degli strati sottili di un campione: lo spessore dello strato metallico analizzato è 0,5-2 nm, le sostanze inorganiche 1-3 nm e le sostanze organiche 3-10 nm. Spettroscopia di sincrotrone Una sorgente di radiazione di sincrotrone è un sincrotrone o acceleratore ciclico in cui le particelle si muovono in un campo magnetico crescente, accelerate da un campo elettrico alternato sincronizzato con il loro movimento lungo un percorso circolare.
Grado 11
opzione 1
A1. Cosa spiega l'interazione di due conduttori paralleli con la corrente continua?
interazione delle cariche elettriche;
l'effetto del campo elettrico di un conduttore con corrente sulla corrente in un altro conduttore;
azione campo magnetico un conduttore alla corrente in un altro conduttore.
su uno carico in movimento;
a uno scarico in movimento;
a uno stazionario a carica;
a uno non carico a riposo.
A4. Un conduttore rettilineo lungo 10 cm si trova in un campo magnetico uniforme con un'induzione di 4 T e si trova ad un angolo di 30 0 rispetto al vettore di induzione magnetica. Qual è la forza che agisce sul conduttore dal campo magnetico se la corrente nel conduttore è 3 A?
Questa tecnica viene utilizzata per studiare la struttura elettronica di atomi, molecole e solidi e la radiometria per calibrare sorgenti e rilevatori di radiazioni. Misurazione della temperatura di Debye e spostamento atomico solidi. Ricerche sulla distribuzione della densità elettronica e sulla densità della quantità di moto elettronica. La distribuzione della densità elettronica è ottenuta utilizzando schemi di diffrazione della caratteristica radiazione a raggi X. Ciò è importante non solo per determinare la struttura di una sostanza, ma anche per controllare i legami interatomici.
La densità della quantità di moto elettronica è determinata dalla diffusione Compton di fotoni o elettroni. Lancio di razzi sonori atmosfera terrestre, che assorbe radialmente i raggi X, ha portato alla scoperta grande quantità fonti di questa radiazione. La maggior parte di essi sono associati alla nostra galassia, ma alcuni, compresi i più potenti, si trovano al di fuori di essa. La sorgente forte nella Nebulosa del Granchio e la sorgente Cas A hanno la stessa luminosità. Sembra che i raggi X emessi da queste sorgenti siano principalmente responsabili di due meccanismi: l’inibizione delle radiazioni e la formazione del sincrotrone.
1,2N; 2) 0,6N; 3) 2,4N.
| A5. |  |
un fenomeno che caratterizza l'effetto di un campo magnetico su una carica in movimento;
fenomeno di occorrenza in ciclo chiuso corrente elettrica quando il flusso magnetico cambia;
un fenomeno che caratterizza l'effetto di un campo magnetico su un conduttore percorso da corrente.
1,2 A; 2) 0,6 A; 3)2A.
IN 1.
| VALORI | UNITÀ |
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| UN) | induttanza | 1) | Tesla (T) |
| B) | flusso magnetico | 2) | Enrico (Hn) |
| IN) | induzione del campo magnetico | 3) | Weber (Wb) |
| 4) | volt (V) |
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ALLE 2. Particella con massa M, carica di trasporto q B raggio circonferenziale R con velocità v. Cosa succede al raggio orbitale, al periodo orbitale e all'energia cinetica della particella quando la sua velocità aumenta?
| QUANTITÀ FISICHE | I LORO CAMBIAMENTI |
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| UN) | raggio orbitale | 1) | crescerà |
| B) | periodo di circolazione | 2) | diminuirà |
| IN) | energia cinetica | 3) | Non cambierà |
C1. In una bobina con un'induttanza di 0,4 H, si è verificata una fem autoinduttiva di 20 V. Calcola la variazione dell'intensità di corrente e dell'energia del campo magnetico della bobina se ciò accadesse in 0,2 s.
Prova sull'argomento:
"Un campo magnetico. Induzione elettromagnetica"
Grado 11
opzione 2
A1. La rotazione di un ago magnetico in prossimità di un conduttore percorso da corrente si spiega con il fatto che esso è influenzato da:
campo magnetico creato da cariche in movimento in un conduttore;
campo elettrico creato da cariche su un conduttore;
campo elettrico creato dallo spostamento delle cariche di un conduttore.
soltanto campo elettrico;
sia campo elettrico che campo magnetico;
solo campo magnetico.
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A3. Quale delle figure mostra correttamente la direzione di induzione del campo magnetico creato da un conduttore rettilineo percorso da corrente?
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A4. Un conduttore rettilineo lungo 5 cm si trova in un campo magnetico uniforme con un'induzione di 5 T e si trova ad un angolo di 30 0 rispetto al vettore di induzione magnetica. Qual è la forza che agisce sul conduttore dal campo magnetico se la corrente nel conduttore è 2 A?
0,25N; 2) 0,5 N; 3) 1,5N.
| A5. In un campo magnetico c'è un conduttore percorso da corrente. Qual è la direzione della forza Ampere che agisce sul conduttore?
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A6. Agisce la forza di Lorentz
a una particella scarica in un campo magnetico;
ad una particella carica in quiete in un campo magnetico;
su una particella carica che si muove lungo le linee del campo di induzione magnetica.
1)1 T; 2) 2T; 3) 3T.
IN 1. Stabilire una corrispondenza tra le quantità fisiche e le formule con cui tali quantità vengono determinate
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VALORI | UNITÀ |
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| UN) | Forza agente su un conduttore percorso da corrente da un campo magnetico | 1) | |
| B) | Energia del campo magnetico | 2) | |
| IN) | La forza che agisce su una carica elettrica che si muove in un campo magnetico. | 3) | |
| 4) | |
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ALLE 2. Particella con massa M, portando la carica Q, si muove in un campo magnetico uniforme con induzione B raggio circonferenziale R con velocità v. Cosa succede al raggio orbitale, al periodo orbitale e all'energia cinetica della particella quando la carica della particella aumenta?
Per ogni posizione nella prima colonna, seleziona la posizione corrispondente nella seconda e scrivi i numeri selezionati nella tabella sotto le lettere corrispondenti
| QUANTITÀ FISICHE | I LORO CAMBIAMENTI |
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| UN) | raggio orbitale | 1) | crescerà |
| B) | periodo di circolazione | 2) | diminuirà |
| IN) | energia cinetica | 3) | Non cambierà |
C1. A che angolo linee elettriche campo magnetico con induzione di 0,5 T, un conduttore di rame con sezione di 0,85 mm 2 e resistenza di 0,04 Ohm deve muoversi in modo che ad una velocità di 0,5 m/s si ecciti ai suoi capi una fem indotta pari a 0,35 V ? ( resistività rame ρ= 0,017 Ohm∙mm 2 /m)
Prova sull'argomento:
"Un campo magnetico. Induzione elettromagnetica"
Grado 11
Opzione 3
A1. I campi magnetici vengono creati:
cariche elettriche sia stazionarie che in movimento;
cariche elettriche stazionarie;
cariche elettriche in movimento.
A2. Il campo magnetico influenza:
solo su cariche elettriche stazionarie;
solo su cariche elettriche in movimento;
cariche elettriche sia in movimento che stazionarie.
A4. Quale forza agisce da un campo magnetico uniforme con un'induzione di 30 mT su un conduttore rettilineo lungo 50 cm situato nel campo e percorso da una corrente di 12 A? Il filo forma un angolo retto con la direzione del vettore di induzione del campo magnetico.
18N; 2) 1,8N; 3) 0,18N; 4) 0,018N.
| A5. In un campo magnetico c'è un conduttore percorso da corrente. Qual è la direzione della forza Ampere che agisce sul conduttore? 1)su; 2) giù; 3 mancanti; 4) a destra. |  |
A6. Cosa mostrano le quattro dita tese della mano sinistra durante la determinazione
Forze amperometriche
direzione della forza di induzione del campo;
direzione della corrente;
direzione della forza Ampere.
1m; 2) 0,1 metri; 3) 0,01 metri; 4) 0,001 m.
| VALORI | UNITÀ |
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| UN) | forza attuale | 1) | Weber (Wb) |
| B) | flusso magnetico | 2) | ampere (A) |
| IN) | fem indotta | 3) | Tesla (T) |
| 4) | volt (V) |
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ALLE 2. Particella con massa M, portando la carica Q, si muove in un campo magnetico uniforme con induzione B raggio circonferenziale R con velocità v. Cosa succede al raggio orbitale, al periodo orbitale e all’energia cinetica della particella quando aumenta l’induzione del campo magnetico?
Per ogni posizione nella prima colonna, seleziona la posizione corrispondente nella seconda e scrivi i numeri selezionati nella tabella sotto le lettere corrispondenti
| QUANTITÀ FISICHE | I LORO CAMBIAMENTI |
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| UN) | raggio orbitale | 1) | crescerà |
| B) | periodo di circolazione | 2) | diminuirà |
| IN) | energia cinetica | 3) | Non cambierà |
C1. In una bobina composta da 75 spire, il flusso magnetico è 4,8∙10 -3 Wb. Quanto tempo occorre perché questo flusso scompaia affinché nella bobina si formi una fem indotta media di 0,74 V?
Test