Problemi i fizikës - 3154
2017-04-30
Një grimcë me masë $m = 6,65 \cdot 10^(-27) kg$ dhe ngarkesë $q = 3,2 \cdot 10^(-19) C$ fillimisht përshpejtohet në një fushë elektrostatike, duke kaluar përmes një ndryshimi potencial përshpejtues $u = 2500 në dollarë. Shpejtësia fillestare grimcat është zero. Pastaj grimca fluturon në një fushë magnetike uniforme me induksion $B = 210 T$, pingul me vektorin e shpejtësisë. Gjeni ndryshimin e momentit të grimcës me kalimin e kohës $t = \frac( \pi)(2) \cdot 1,039 \cdot 10^(-3) s$ pasi të keni hyrë në fushën magnetike. Përcaktoni madhësinë e nxitimit centripetal dhe tangjencial të grimcës në këtë kohë dhe në kohë të mëvonshme.
Shpërndarja me rreze X në shkallë të vogël. Kjo është një teknikë difraksioni e përdorur gjerësisht për të studiuar strukturën superatomike të substancave. Përdoret në fizikën e lëndës së kondensuar, analizën e sistemeve të dispersionit, biologjia molekulare, biofizikë, kërkim polimer, metalurgji dhe fusha të tjera të shkencës dhe teknologjisë.
Përdorimi i rrezeve X në mjekësi ligjore, arkeologji, kontrollin doganor. Studime të strukturës së substancave kristalore, jokristaline, të lëngëta, polimere. Difraksioni i rrezatimit karakteristik me rreze X lejon që dikush të studiojë plotësisht strukturën kristalore të një substance.
Zgjidhja:
Le të jetë në momentin fillestar të kohës grimca e ngarkuar në pikën A fushë elektrostatike, potenciali i të cilit është i barabartë me $\phi_(A)$. Atëherë energjia e grimcës është energjia potenciale në fushën elektrostatike $W_(A) = W_(pA) = q \phi_(A)$. Në pikën B, energjia e grimcave përbëhet nga potenciali $W_(pB) = q \phi_(B)$ dhe kinetik $W_(kB) = \frac(mv^(2))(2)$, d.m.th. $W_(B) = q \phi_(B) + \frac(mv^(2))(2)$. Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë $W_(A) = W_(B) \Shigjeta djathtas q \phi_(A) = q \phi_(B) + \frac(mv^(2))(2) \Shigjeta djathtas q( \phi_(A ) - \phi_(B)) = \frac(mv^(2))(2)$.
Rrezatimi me rreze X në fizikë dhe teknologjia e plazmës. Plazma është një burim i rrezatimit optik dhe rreze x. Studimet me rreze X konsistojnë në matjen e ndryshimeve me kalimin e kohës në efikasitetin e rrezatimit dhe shpërndarjen e tij spektrale. Intensiteti i bremsstrahlung i gjeneruar nga elektronet me një shpërndarje Maxwelliane është i barabartë.
Dhe kështu, përcaktimi i pjerrësisë së kësaj linje në funksion të energjisë së fotonit jep temperaturën e elektronit T, dhe intensiteti jep informacion për densitetin e elektroneve dhe joneve. Përdorimi i rrezatimit sinkrotron. Rrezatimi sinkrotron fillimisht u prodhua në sinkrotrone, dhe tani të ashtuquajturat unaza ruajtëse. Ai ka shumë funksione të rëndësishme.
Por $\phi_(A) - \phi_(B) = u \Rightarrow qu = \frac(mv^(2))(2)$, dhe shpejtësia e një grimce kur ajo hyn në një fushë magnetike $v = \sqrt ( \frac (2qu)(m)) = 4,9 \cdot 10^(5) m/s$. Në një fushë magnetike, një grimcë nën ndikimin e forcës së Lorencit lëviz në një rreth me një shpejtësi konstante $v$ (Fig.). Sipas ligjit të dytë të Njutonit, $F_(l) = m \cdot a_(n)$, ku forca e Lorencit $F_(l)= qvB$, dhe nxitimi centripetal i grimcës $a_(n) = \frac( v^(2)) (R)$. Pas zëvendësimit fitojmë $qvB = m \frac(v^(2))(R)$, nga e cila rrezja e rrethit $R = \frac(mv)(qB) = 510 m$. Periudha e rrotullimit të një grimce përgjatë një rrethi $T = \frac(2 \pi R)(v) = \frac(2 \pi m)(qB) = 2 \pi \cdot 1,039 \cdot 10^(-3 ) s$.
Spektri i vazhdueshëm varion nga rrezet infra të kuqe në rrezet e forta x. Ky rrezatim është shumë i kolimuar dhe i polarizuar. Koha e emetimit të këtij rrezatimi është 0.1 ns me një përsëritje prej 1 ns deri në 1 ms, e cila është e rëndësishme për studimin e dinamikës.
Matja e disa konstanteve fizike. Matja e konstantës së Planck-ut Për të matur konstantën e Planck-ut, mund të përdoret një gjatësi vale që korrespondon me kufirin afatshkurtër të spektrit bremsstrahlung. Ky kufi lidhet me energjinë e elektroneve që nxisin këtë rrezatim me një varësi.
Raporti i kohës së lëvizjes $t$ me periudhën
$\frac(t)(T) = \frac( \majtas (\frac( \pi)(2) \cdot 1,039 \cdot 10^(-3) \djathtas) )( 2 \pi \cdot 1,039 \cdot 10 ^(-3)) = \frac(1)(4) \Djathtas t = \frac(1)(4) T$, d.m.th. për koha e caktuar grimca kalon 1/4 e rrethit dhe vektori i shpejtësisë së saj rrotullohet me $90^( \circ)$ (Fig.). 
Ndryshimi i momentit $\Delta \vec(p) = \vec(p)_(2) - \vec(p)_(1) = \vec(p)_(2) + (- \vec(p)_( 1))$, ku $p_(1) = p_(2) = mv$.
Matja e Avogadros Avogadro mund të përdoret për difraksionin e rrezeve X karakteristike nga një kristal me strukturë të njohur. Numri i Avogadro-s i referohet numrit të atomeve që përmbahen në një mol të një substance. Spektroskopia me rreze X është një degë e fizikës që përfshin studimin e strukturës dhe vetive të molekulave, atomeve dhe bërthamat atomike dhe ndërveprimet e atomeve dhe molekulave bazuar në rrezatimin elektromagnetik që ato lëshojnë.
Spektroskopia e emetimit të rrezeve X. Spektroskopia e absorbimit me rreze X. Kjo ju lejon të studioni strukturën lokale të atomit të këtij lloji në një material bazuar në luhatjet e koeficientit të përthithjes deri në 50 eV energji mbi buzën e përthithjes dhe mbi 50 eV. Megjithatë, ato kërkojnë intensitet të lartë rrezatimi dhe për këtë arsye përdoret kryesisht rrezatimi sinkrotron. Spektroskopia fotoelektronike me rreze X. Parimi i tij bazohet në studimin e vetive të fotoelektroneve të emetuara nga kampioni i provës nën ndikimin e fotoneve monoenergjetike.
Moduli vektorial $\Delta p = \sqrt(2) p_(1) = \sqrt(2) p_(2) = 4,6 \cdot 10^(21) kgm/s$. Moduli i nxitimit centripetal në çdo pikë të rrethit
$a_(n) = \frac(v^(2))(R) = 4,7 \cdot 10^(8) m/s^(2)$.
Meqenëse forca e Lorencit që vepron në grimcë drejtohet përgjatë rrezes së rrethit drejt qendrës, nxitimi tangjencial në çdo pikë $a_( \tau) = 0$.
Test për temën:
Kjo bën të mundur studimin e gjendjeve të elektroneve të valencës dhe bërthamave atomike të bërthamës. Në këtë metodë, një rreze rrezesh X me energji të njohur bie në një mostër, e cila rrëzon elektronet përmes efektit fotoelektrik. Kjo metodë përfshin testimin e shtresave të holla të një kampioni: trashësia e shtresës metalike të analizuar është 0,5-2 nm, substancave inorganike 1-3 nm dhe organike 3-10 nm. Spektroskopia sinkrotronike Një burim rrezatimi sinkrotron është një përshpejtues sinkrotron ose ciklik në të cilin grimcat lëvizin në një fushë magnetike në rritje, të përshpejtuar nga një fushë elektrike alternative e sinkronizuar me lëvizjen e tyre përgjatë një rruge rrethore.
klasa e 11-të
Opsioni 1
A1.Çfarë e shpjegon bashkëveprimin e dy përcjellësve paralelë me rrymën e vazhduar?
ndërveprimi i ngarkesave elektrike;
efekti i fushës elektrike të një përcjellësi me rrymë në rrymën në një përcjellës tjetër;
veprim fushë magnetike një përcjellës në rrymën në një përcjellës tjetër.
në një të ngarkuar në lëvizje;
tek një i pakarikuar në lëvizje;
tek një i ngarkuar i palëvizshëm;
në një të pa ngarkuar në pushim.
A4. Një përcjellës i drejtë 10 cm i gjatë është në një fushë magnetike uniforme me një induksion prej 4 T dhe ndodhet në një kënd prej 30 0 ndaj vektorit të induksionit magnetik. Cila është forca që vepron në përcjellës nga fusha magnetike nëse rryma në përcjellës është 3 A?
Kjo teknikë përdoret për të studiuar strukturën elektronike të atomeve, molekulave dhe trupave të ngurtë dhe radiometrinë për të kalibruar burimet dhe detektorët e rrezatimit. Matja e temperaturës Debye dhe zhvendosja atomike në të ngurta. Hulumtimi mbi shpërndarjen e densitetit të elektroneve dhe densitetit të momentit të elektroneve. Shpërndarja e densitetit të elektroneve merret duke përdorur modele difraksioni të rrezatimit karakteristik me rreze X. Kjo është e rëndësishme jo vetëm për përcaktimin e strukturës së një substance, por edhe për kontrollin e lidhjeve ndëratomike.
Dendësia e momentit të elektronit përcaktohet nga shpërndarja e fotoneve ose elektroneve nga Compton. Nisja e raketave tingëlluese gjatë atmosfera e tokës, e cila thith rrezet X radialisht, çoi në zbulim sasi e madhe Burimet e këtij rrezatimi. Shumica e tyre janë të lidhur me galaktikën tonë, por një numër, duke përfshirë më të fuqishmit, ndodhen jashtë saj. Burimi i fortë në Mjegullnajën e Gaforres dhe burimi Cas A kanë të njëjtin shkëlqim. Duket se rrezet X të emetuara nga këto burime janë kryesisht përgjegjëse për dy mekanizma: frenimin e rrezatimit dhe formimin e sinkrotronit.
1,2 N; 2) 0,6 N; 3) 2.4 N.
| A5. |  |
një fenomen që karakterizon efektin e një fushe magnetike në një ngarkesë në lëvizje;
dukuria e shfaqjes në lak i mbyllur rrymë elektrike kur ndryshon fluksi magnetik;
një fenomen që karakterizon efektin e një fushe magnetike në një përcjellës që mbart rrymë.
1.2 A; 2) 0,6 A; 3) 2A.
B1.
| VLERAT | NJËSITË MATJES |
||
| A) | induktiviteti | 1) | tesla (T) |
| B) | fluksi magnetik | 2) | henry (Gn) |
| IN) | induksioni i fushës magnetike | 3) | veber (Wb) |
| 4) | volt (V) |
||
B2. Grimca me masë m, ngarkuar q B rrezja rrethore R me shpejtësi v. Çfarë ndodh me rrezen e orbitës, periudhën orbitale dhe energjinë kinetike të grimcës kur rritet shpejtësia e saj?
| SASITË FIZIKE | NDRYSHIMET E TYRE |
||
| A) | rrezja orbitale | 1) | do të rritet |
| B) | periudha e qarkullimit | 2) | do të ulet |
| IN) | energjia kinetike | 3) | nuk do të ndryshojë |
C1. Në një spirale induktiviteti i së cilës është 0,4 H, ka lindur një emf vetë-induktiv prej 20 V Llogaritni ndryshimin në fuqinë aktuale dhe energjinë e fushës magnetike të spirales nëse kjo ka ndodhur në 0,2 s.
Test për temën:
"Fusha magnetike. Induksioni elektromagnetik"
klasa e 11-të
Opsioni 2
A1. Rrotullimi i një gjilpëre magnetike pranë një përcjellësi që mbart rrymë shpjegohet me faktin se ajo ndikohet nga:
fushë magnetike e krijuar nga ngarkesat që lëvizin në një përcjellës;
fushë elektrike e krijuar nga ngarkesat në një përcjellës;
fushë elektrike e krijuar nga lëvizja e ngarkesave të një përcjellësi.
vetëm fushë elektrike;
si fusha elektrike ashtu edhe fusha magnetike;
vetëm fushë magnetike.
|
A3. Cila nga figurat tregon saktë drejtimin e induksionit të fushës magnetike të krijuar nga një përcjellës i drejtë që mban rrymë?
|  |
A4. Një përcjellës i drejtë 5 cm i gjatë është në një fushë magnetike uniforme me një induksion prej 5 T dhe ndodhet në një kënd prej 30 0 ndaj vektorit të induksionit magnetik. Cila është forca që vepron në përcjellës nga fusha magnetike nëse rryma në përcjellës është 2 A?
0,25 N; 2) 0,5 N; 3) 1,5 N.
| A5. Ekziston një përcjellës që mbart rrymë në një fushë magnetike. Cili është drejtimi i forcës së Amperit që vepron mbi përcjellësin?
|  |
A6. Vepron forca e Lorencit
në një grimcë të pa ngarkuar në një fushë magnetike;
për një grimcë të ngarkuar në qetësi në një fushë magnetike;
në një grimcë të ngarkuar që lëviz përgjatë vijave të fushës së induksionit magnetik.
1) 1 T; 2) 2 T; 3) 3T.
B1. Vendosni një korrespondencë midis sasive fizike dhe formulave me të cilat përcaktohen këto sasi
|
VLERAT | NJËSITË MATJES |
||
| A) | Forca që vepron në një përcjellës që mbart rrymë nga një fushë magnetike | 1) | |
| B) | Energjia e fushës magnetike | 2) | |
| IN) | Forca që vepron në një ngarkesë elektrike që lëviz në një fushë magnetike. | 3) | |
| 4) | |
||
B2. Grimca me masë m, duke mbajtur ngarkesë q, lëviz në një fushë magnetike uniforme me induksion B rrezja rrethore R me shpejtësi v. Çfarë ndodh me rrezen e orbitës, periudhën orbitale dhe energjinë kinetike të grimcës kur ngarkesa e grimcës rritet?
Për çdo pozicion të kolonës së parë, zgjidhni pozicionin përkatës të kolonës së dytë dhe shkruani numrat e zgjedhur në tabelë nën shkronjat përkatëse.
| SASITË FIZIKE | NDRYSHIMET E TYRE |
||
| A) | rrezja orbitale | 1) | do të rritet |
| B) | periudha e qarkullimit | 2) | do të ulet |
| IN) | energjia kinetike | 3) | nuk do të ndryshojë |
C1. Në çfarë këndi të linjat e energjisë fusha magnetike me një induksion prej 0,5 T, një përcjellës bakri me një seksion kryq prej 0,85 mm 2 dhe një rezistencë prej 0,04 Ohm duhet të lëvizë në mënyrë që me një shpejtësi prej 0,5 m/s një emf i induktuar i barabartë me 0,35 V të ngacmohet në skajet e tij. ? ( rezistenca bakër ρ= 0,017 Ohm∙mm 2 /m)
Test për temën:
"Fusha magnetike. Induksioni elektromagnetik"
klasa e 11-të
Opsioni 3
A1. Fushat magnetike krijohen:
ngarkesa elektrike të palëvizshme dhe lëvizëse;
ngarkesa elektrike stacionare;
ngarkesa elektrike lëvizëse.
A2. Fusha magnetike ndikon:
vetëm për ngarkesat elektrike të palëvizshme;
vetëm për ngarkesat elektrike lëvizëse;
si ngarkesat elektrike të lëvizshme ashtu edhe ato të palëvizshme.
A4.Çfarë force vepron nga një fushë magnetike uniforme me një induksion prej 30 mT në një përcjellës të drejtë 50 cm të gjatë që ndodhet në fushë, me një rrymë prej 12 A? Teli formon një kënd të drejtë me drejtimin e vektorit të induksionit të fushës magnetike.
18 N; 2) 1,8 N; 3) 0,18 N; 4) 0,018 N.
| A5. Ekziston një përcjellës që mbart rrymë në një fushë magnetike. Cili është drejtimi i forcës së Amperit që vepron mbi përcjellësin? 1) lart; 2) poshtë; 3) majtas; 4) në të djathtë. |  |
A6.Çfarë tregojnë katër gishtat e shtrirë të dorës së majtë gjatë përcaktimit
Forcat e amperit
drejtimi i forcës së induksionit në terren;
drejtimi i rrymës;
drejtimi i forcës së Amperit.
1 m; 2) 0,1 m; 3) 0,01 m; 4) 0,001 m.
| VLERAT | NJËSITË MATJES |
||
| A) | forca aktuale | 1) | veber (Wb) |
| B) | fluksi magnetik | 2) | amper (A) |
| IN) | emf i induktuar | 3) | tesla (T) |
| 4) | volt (V) |
||
B2. Grimca me masë m, duke mbajtur ngarkesë q, lëviz në një fushë magnetike uniforme me induksion B rrezja rrethore R me shpejtësi v. Çfarë ndodh me rrezen e orbitës, periudhën orbitale dhe energjinë kinetike të grimcës kur rritet induksioni i fushës magnetike?
Për çdo pozicion të kolonës së parë, zgjidhni pozicionin përkatës të kolonës së dytë dhe shkruani numrat e zgjedhur në tabelë nën shkronjat përkatëse.
| SASITË FIZIKE | NDRYSHIMET E TYRE |
||
| A) | rrezja orbitale | 1) | do të rritet |
| B) | periudha e qarkullimit | 2) | do të ulet |
| IN) | energjia kinetike | 3) | nuk do të ndryshojë |
C1. Në një spirale të përbërë nga 75 kthesa, fluksi magnetik është 4,8∙10 -3 Wb. Sa kohë duhet që ky fluks të zhduket që një emf mesatar i induktuar prej 0,74 V të lindë në spirale?
Test