Fizikalna naloga - 3154
2017-04-30
Delec z maso $m = 6,65 \cdot 10^(-27) kg$ in nabojem $q = 3,2 \cdot 10^(-19) C$ se najprej pospeši v elektrostatičnem polju, pri čemer gre skozi pospeševalno potencialno razliko $u = 2500 v $. Začetna hitrost delcev je nič. Nato delec prileti v enakomerno magnetno polje z indukcijo $B = 210 T$, pravokotno na vektor hitrosti. Poiščite spremembo gibalne količine delca v času $t = \frac( \pi)(2) \cdot 1,039 \cdot 10^(-3) s$ po vstopu v magnetno polje. Določite velikost centripetalnega in tangencialnega pospeška delca v tem in naslednjih časih.
Rentgensko sipanje majhnega obsega. To je difrakcijska tehnika, ki se pogosto uporablja za preučevanje superatomske strukture snovi. Uporablja se v fiziki kondenziranih snovi, analizi disperzijskih sistemov, molekularna biologija, biofizika, raziskave polimerov, metalurgija in druga področja znanosti in tehnologije.
Uporaba rentgenskih žarkov v forenziki, arheologiji, carinski nadzor. Študij strukture kristalnih, nekristalnih, tekočih snovi, polimerov. Difrakcija karakterističnega rentgenskega sevanja omogoča popolno preučevanje kristalne strukture snovi.
rešitev:
Naj bo v začetnem trenutku nabit delec v točki A elektrostatično polje, katerega potencial je enak $\phi_(A)$. Potem je energija delca potencialna energija v elektrostatičnem polju $W_(A) = W_(pA) = q \phi_(A)$. V točki B je energija delca sestavljena iz potencialne $W_(pB) = q \phi_(B)$ in kinetične $W_(kB) = \frac(mv^(2))(2)$, tj. $W_(B) = q \phi_(B) + \frac(mv^(2))(2)$. V skladu z zakonom o ohranitvi energije $W_(A) = W_(B) \Rightarrow q \phi_(A) = q \phi_(B) + \frac(mv^(2))(2) \Rightarrow q( \phi_(A ) - \phi_(B)) = \frac(mv^(2))(2)$.
Rentgensko sevanje v fiziki in plazemska tehnologija. Plazma je vir optičnega in rentgenskega sevanja. Rentgenske študije obsegajo merjenje časovnih sprememb učinkovitosti sevanja in njegove spektralne porazdelitve. Intenziteta zavornega sevanja, ki ga ustvarjajo elektroni z Maxwellovo porazdelitvijo, je enaka.
In tako določanje naklona te črte kot funkcije energije fotona daje temperaturo elektronov T, intenziteta pa informacijo o gostoti elektronov in ionov. Uporaba sinhrotronskega sevanja. Sinhrotronsko sevanje je bilo prvotno proizvedeno v sinhrotronih, zdaj pa v tako imenovanih skladiščnih obročih. Ima veliko pomembne funkcije.
Toda $\phi_(A) - \phi_(B) = u \Rightarrow qu = \frac(mv^(2))(2)$ in hitrost delca, ko vstopi v magnetno polje $v = \sqrt (\frac (2qu)(m)) = 4,9 \cdot 10^(5) m/s$. V magnetnem polju se delec pod vplivom Lorentzove sile giblje v krožnici s konstantno hitrostjo $v$ (sl.). Po drugem Newtonovem zakonu je $F_(l) = m \cdot a_(n)$, kjer je Lorentzova sila $F_(l)= qvB$, centripetalni pospešek delca $a_(n) = \frac( v^(2)) (R)$. Po zamenjavi dobimo $qvB = m \frac(v^(2))(R)$, od koder je polmer kroga $R = \frac(mv)(qB) = 510 m$. Obdobje kroženja delca po krožnici $T = \frac(2 \pi R)(v) = \frac(2 \pi m)(qB) = 2 \pi \cdot 1,039 \cdot 10^(-3 ) s$.
Neprekinjeni spekter sega od infrardečih do trdih rentgenskih žarkov. To sevanje je zelo kolimirano in polarizirano. Emisijski čas tega sevanja je 0,1 ns s ponovljivostjo od 1 ns do 1 ms, kar je pomembno za preučevanje dinamike.
Merjenje nekaterih fizikalnih konstant. Merjenje Planckove konstante Za merjenje Planckove konstante je mogoče uporabiti valovno dolžino, ki ustreza kratkoročni meji spektra zavornega sevanja. Ta meja je povezana z energijo elektronov, ki inducirajo to sevanje z odvisnostjo.
Razmerje med časom gibanja $t$ in periodo
$\frac(t)(T) = \frac( \levo (\frac( \pi)(2) \cdot 1,039 \cdot 10^(-3) \desno) )( 2 \pi \cdot 1,039 \cdot 10 ^(-3)) = \frac(1)(4) \Rightarrow t = \frac(1)(4) T$, tj. za določen čas delec preleti 1/4 kroga in njegov vektor hitrosti se zavrti za $90^( \circ)$ (sl.). 
Sprememba momenta $\Delta \vec(p) = \vec(p)_(2) - \vec(p)_(1) = \vec(p)_(2) + (- \vec(p)_( 1))$, kjer je $p_(1) = p_(2) = mv$.
Avogadrova meritev Avogadro lahko uporabimo za difrakcijo značilnih rentgenskih žarkov iz kristala znane strukture. Avogadrovo število se nanaša na število atomov v enem molu snovi. Rentgenska spektroskopija je veja fizike, ki preučuje strukturo in lastnosti molekul, atomov in atomska jedra in interakcije atomov in molekul na podlagi elektromagnetnega sevanja, ki ga oddajajo.
Rentgenska emisijska spektroskopija. Rentgenska absorpcijska spektroskopija. To omogoča preučevanje lokalne strukture atoma te vrste v materialu na podlagi nihanja absorpcijskega koeficienta do 50 eV energije nad absorpcijskim robom in nad 50 eV. Zahtevajo pa visoko intenzivnost sevanja, zato se uporablja predvsem sinhrotronsko sevanje. Rentgenska fotoelektronska spektroskopija. Njegov princip temelji na preučevanju lastnosti fotoelektronov, ki jih oddaja preskusni vzorec pod vplivom monoenergijskih fotonov.
Vektorski modul $\Delta p = \sqrt(2) p_(1) = \sqrt(2) p_(2) = 4,6 \cdot 10^(21) kgm/s$. Modul centripetalnega pospeška na kateri koli točki kroga
$a_(n) = \frac(v^(2))(R) = 4,7 \cdot 10^(8) m/s^(2)$.
Ker je Lorentzova sila, ki deluje na delec, usmerjena vzdolž polmera kroga proti središču, je tangencialni pospešek v kateri koli točki $a_( \tau) = 0$.
Test na temo:
To omogoča preučevanje stanj valenčnih elektronov in atomskih jeder jedra. Pri tej metodi na vzorec pade žarek rentgenskih žarkov znane energije, ki s fotoelektričnim učinkom izbije elektrone. Ta metoda vključuje testiranje tankih plasti vzorca: debelina analizirane kovinske plasti je 0,5-2 nm, anorganskih snovi 1-3 nm in organskih 3-10 nm. Sinhrotronska spektroskopija Vir sinhrotronskega sevanja je sinhrotronski ali ciklični pospeševalnik, v katerem se delci gibljejo v naraščajočem magnetnem polju, pospešeno z izmeničnim električnim poljem, ki je sinhronizirano z njihovim gibanjem po krožni poti.
11. razred
Možnost 1
A1. Kaj pojasnjuje interakcijo dveh vzporednih vodnikov z enosmernim tokom?
interakcija električnih nabojev;
vpliv električnega polja enega vodnika s tokom na tok v drugem prevodniku;
ukrepanje magnetno polje enega vodnika na tok v drugem vodniku.
na premikajočem se nabitem;
na premikajočem se nenapolnjenem;
na stacionarno napolnjeno;
nenapolnjenemu v mirovanju.
A4. Ravni prevodnik dolžine 10 cm je v enakomernem magnetnem polju z indukcijo 4 T in leži pod kotom 30 0 na vektor magnetne indukcije. Kolikšna je sila, ki deluje na vodnik iz magnetnega polja, če je tok v prevodniku 3 A?
Ta tehnika se uporablja za preučevanje elektronske strukture atomov, molekul in trdnih snovi ter radiometrija za kalibracijo virov sevanja in detektorjev. Merjenje Debyejeve temperature in atomski premik v trdne snovi. Raziskave porazdelitve elektronske gostote in gostote količine elektronov. Porazdelitev elektronske gostote je pridobljena z uporabo uklonskih vzorcev karakterističnega rentgenskega sevanja. To ni pomembno samo za določanje zgradbe snovi, temveč tudi za preverjanje medatomskih vezi.
Gostota impulza elektronov je določena s Comptonovim sipanjem fotonov ali elektronov. Konec izstrelitve sondirnih raket zemeljsko ozračje, ki radialno absorbira rentgenske žarke, je privedlo do odkritja velika količina vire tega sevanja. Večina jih je povezanih z našo galaksijo, vendar jih je nekaj, vključno z najmočnejšimi, zunaj nje. Močan vir v meglici Rakovica in vir Cas A imata enako svetlost. Zdi se, da so rentgenski žarki, ki jih oddajajo ti viri, odgovorni predvsem za dva mehanizma: inhibicijo sevanja in tvorbo sinhrotronov.
1,2 N; 2) 0,6 N; 3) 2,4 N.
| A5. |  |
pojav, ki označuje učinek magnetnega polja na gibajoči se naboj;
fenomen pojavljanja v zaprta zanka električni tok ko se spremeni magnetni tok;
pojav, ki označuje učinek magnetnega polja na prevodnik s tokom.
1,2 A; 2) 0,6 A; 3) 2A.
B1.
| VREDNOTE | MERSKE ENOTE |
||
| A) | induktivnost | 1) | tesla (T) |
| B) | magnetni tok | 2) | henry (Gn) |
| IN) | indukcija magnetnega polja | 3) | weber (Wb) |
| 4) | volt (V) |
||
B2. Delec z maso m, nosilni naboj q B obodni polmer R pri hitrosti v. Kaj se zgodi z orbitalnim polmerom, orbitalno dobo in kinetično energijo delca, ko se njegova hitrost poveča?
| FIZIKALNE VELIČINE | NJIHOVE SPREMEMBE |
||
| A) | orbitalni polmer | 1) | se bo povečalo |
| B) | obdobje obtoka | 2) | se bo zmanjšal |
| IN) | kinetična energija | 3) | ne bo spremenilo |
C1. V tuljavi z induktivnostjo 0,4 H je nastala samoinduktivna emf 20 V. Izračunajte spremembo jakosti toka in energije magnetnega polja tuljave, če se je to zgodilo v 0,2 s.
Test na temo:
"Magnetno polje. "Elektromagnetna indukcija"
11. razred
Možnost 2
A1. Vrtenje magnetne igle v bližini vodnika s tokom je razloženo z dejstvom, da nanjo vpliva:
magnetno polje, ki ga ustvarjajo naboji, ki se premikajo v prevodniku;
električno polje, ki ga ustvarjajo naboji na prevodniku;
električno polje, ki nastane zaradi premikanja nabojev prevodnika.
samo električno polje;
tako električno kot magnetno polje;
samo magnetno polje.
|
A3. Katera od slik pravilno prikazuje smer indukcije magnetnega polja, ki ga ustvarja ravni vodnik, po katerem teče tok?
|  |
A4. Ravni prevodnik dolžine 5 cm je v enakomernem magnetnem polju z indukcijo 5 T in leži pod kotom 30 0 na vektor magnetne indukcije. Kolikšna je sila, ki deluje na vodnik iz magnetnega polja, če je tok v prevodniku 2 A?
0,25 N; 2) 0,5 N; 3) 1,5 N.
| A5. V magnetnem polju je vodnik, po katerem teče tok. Kakšna je smer Amperove sile, ki deluje na prevodnik?
|  |
A6. Lorentzova sila deluje
nenabitemu delcu v magnetnem polju;
do nabitega delca, ki miruje v magnetnem polju;
na nabitem delcu, ki se giblje vzdolž linij magnetnega indukcijskega polja.
1) 1 T; 2) 2 T; 3) 3T.
B1. Vzpostavite ujemanje med fizikalnimi količinami in formulami, s katerimi so te količine določene
|
VREDNOTE | MERSKE ENOTE |
||
| A) | Sila, ki deluje na vodnik s tokom iz magnetnega polja | 1) | |
| B) | Energija magnetnega polja | 2) | |
| IN) | Sila, ki deluje na električni naboj, ki se premika v magnetnem polju. | 3) | |
| 4) | |
||
B2. Delec z maso m, prenosni naboj q, se giblje v enakomernem magnetnem polju z indukcijo B obodni polmer R pri hitrosti v. Kaj se zgodi z orbitalnim polmerom, orbitalno dobo in kinetično energijo delca, ko se naboj delca poveča?
Za vsako mesto v prvem stolpcu izberite ustrezno mesto v drugem in izbrane številke zapišite v tabelo pod pripadajoče črke
| FIZIKALNE VELIČINE | NJIHOVE SPREMEMBE |
||
| A) | orbitalni polmer | 1) | se bo povečalo |
| B) | obdobje obtoka | 2) | se bo zmanjšal |
| IN) | kinetična energija | 3) | ne bo spremenilo |
C1. Pod kakšnim kotom električni vodi magnetno polje z indukcijo 0,5 T se mora bakreni prevodnik s presekom 0,85 mm 2 in uporom 0,04 Ohm premikati tako, da se pri hitrosti 0,5 m/s na njegovih koncih vzbuja inducirana emf enaka 0,35 V ? ( upornost baker ρ= 0,017 Ohm∙mm 2 /m)
Test na temo:
"Magnetno polje. "Elektromagnetna indukcija"
11. razred
Možnost 3
A1. Magnetna polja nastanejo:
stacionarni in gibljivi električni naboji;
stacionarni električni naboji;
premikajoči se električni naboji.
A2. Magnetno polje vpliva na:
samo na stacionarnih električnih nabojih;
samo na gibljive električne naboje;
tako gibljive kot mirujoče električne naboje.
A4. Kakšna sila deluje iz enakomernega magnetnega polja z indukcijo 30 mT na ravni vodnik dolžine 50 cm v polju, po katerem teče tok 12 A? Žica tvori pravi kot s smerjo vektorja indukcije magnetnega polja.
18 N; 2) 1,8 N; 3) 0,18 N; 4) 0,018 N.
| A5. V magnetnem polju je vodnik, po katerem teče tok. Kakšna je smer Amperove sile, ki deluje na prevodnik? 1) gor; 2) navzdol; 3) levo; 4) na desno. |  |
A6. Kaj kažejo štirje iztegnjeni prsti leve roke pri določanju
Amperove sile
smer indukcijske sile polja;
smer toka;
smer Amperove sile.
1 m; 2) 0,1 m; 3) 0,01 m; 4) 0,001 m.
| VREDNOTE | MERSKE ENOTE |
||
| A) | jakost toka | 1) | weber (Wb) |
| B) | magnetni tok | 2) | amper (A) |
| IN) | inducirana emf | 3) | tesla (T) |
| 4) | volt (V) |
||
B2. Delec z maso m, prenosni naboj q, se giblje v enakomernem magnetnem polju z indukcijo B obodni polmer R pri hitrosti v. Kaj se zgodi z orbitalnim polmerom, orbitalno periodo in kinetično energijo delca, ko se indukcija magnetnega polja poveča?
Za vsako mesto v prvem stolpcu izberite ustrezno mesto v drugem in izbrane številke zapišite v tabelo pod pripadajoče črke
| FIZIKALNE VELIČINE | NJIHOVE SPREMEMBE |
||
| A) | orbitalni polmer | 1) | se bo povečalo |
| B) | obdobje obtoka | 2) | se bo zmanjšal |
| IN) | kinetična energija | 3) | ne bo spremenilo |
C1. V tuljavi, sestavljeni iz 75 ovojev, je magnetni pretok 4,8∙10 -3 Wb. Koliko časa traja, da ta tok izgine, da se v tuljavi pojavi povprečna inducirana EMF 0,74 V?
Test