Расчетно-графическая работа №2, Модуль 2

4 Расчетно-графическая работа №2, Модуль 2

Т а б л и ц а 2 - Варианты заданий к расчетно-графическим работам № 2, М 2

Приложение Б

Б.1 Проведите аналогию математического описания гармонических колебаний различной природы: дифференциальное уравнение колебаний, его решение; физические величины, характеризующие систему, их графики.

Б.2 Частица совершает гармоническое колебание с амплитудой А и периодом Т. Определите время, за которое частица сместится:

а) от положения х=0 до положения х=А/2;

б) от положения х=А/2 до х=А. Постройте график колебания и отметьте указанные промежутки времени.

Б.3 Что такое фигуры Лиссажу? В каком случае они наблюдаются? От чего зависит вид фигуры и какие характеристики колебаний можно определить по виду кривой? Приведите примеры.

Б.4 Что такое апериодический процесс? При каких условиях он наблюдается? Где возможно применение критического затухания (демпфирования)?

Б.5 Объясните, почему мы слышим собеседника, речь и пение актеров, звучание музыкальных инструментов. Почему голос человека индивидуален, как и отпечатки пальцев?

Б.6 Какова интенсивность света, отраженного от поверхности диэлектрика, если он падает на поверхность под углом Брюстера и поляризован:

а) в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча;

б) в плоскости падения?

Б.7 Чему равна при гармоническом колебании работа А квазиупругой силы за время, равное периоду колебаний? Дайте обоснованный ответ. Что является следствием данного результата?

Б.8 Какое отношение имеет длина волны к вопросу о том, будет ли данное тело представлять препятствие для волн? Нарисуйте возможные картины распространения волны для случаев:

1) _,

2) _,

3) _.

Б.9 Почему интерференцию света можно наблюдать от двух лазеров и нельзя – от двух электроламп? Дайте полную характеристику света от таких источников.

Б.10 В чем заключается суть просветления оптики? Где применяются просветленные линзы?

Б.11 От чего зависит амплитуда и начальная фаза гармонических колебаний? Приведите примеры, проиллюстрируйте результаты с помощью графиков и формул.

Б.12 Нарисуйте и проанализируйте резонансные кривые для амплитуды смещения (заряда) и скорости (тока). В чем их отличие? Объясните причину этого отличия.

Б.13 Говорят, что великий тенор Энрико Карузо мог заставить бокал разлететься вдребезги, спев в полный голос ноту надлежащей высоты. Как это объяснить?

Б.14 На рисунке Б.1 дан график смещений _ в бегущей волне для некоторого момента времени _. Нарисуйте под ним (соблюдая тот же масштаб для _ ) график плотности энергии _ для того же момента времени.







Б.16 На рисунке Б.1 дана «моментальная» фотография смещений  частиц среды, в которой вдоль оси _распространяется упругая волна. Укажите направление скоростей частиц в точках А, В и С в случае:

а) продольной волны;

б) поперечной волны, колебания в которой происходят в плоскости рисунка. Чему равна скорость частицы в точке _в обоих случаях?

Б.17 На рисунке Б.1 дан график смещений _ в бегущей волне для некоторого момента времени _. Чему равна (нулю, отлична от нуля, максимальна) плотность кинетической, потенциальной и полной энергии в точках:

1) А и С.

2) 0 и В?

Чему равен и как направлен вектор плотности потока энергии _ в этих точках?

Рисунок Б.1

б) направление распространения волны;

в) величину и направление вектора Пойнтинга.

Б.19 Почему винный бокал «поёт», если провести мокрым пальцем вдоль его края? Что именно вызывает звучание бокала и почему палец при этом должен быть влажным? Каковы колебания кромки бокала: поперечные или продольные?

Б.20 Какое свойство упругих волн и каким образом помогло геофизикам сделать вывод о существовании жидкого ядра Земли?

Б.21 На рисунке Б.2 представлены графики двух гармонических колебаний. Первое из них описывается уравнением: _. Запишите уравнение второго колебания, считая известными величины А и w. Какое из колебаний обладает большей энергией, во сколько раз?

Рисунок Б.2

























Б.24 Листовые поляроидные покрытия из пластмассы первоначально были разработаны для автомобильных фар – их ставили, чтобы не слепить водителей встречных автомобилей. Каким образом это достигалось и как лучше всего следовало ориентировать такой поляроид? Учтите, что встречная машина должна все-таки оставаться видимой, так что свет частично должен проходить через покрытие.

Б.27 В воде плавает льдина в виде параллелепипеда с площадью основания S и высотой Н. Льдину погружают в воду на небольшую глубину х₀ и опускают. Определите период её колебания, пренебрегая сопротивлением воды. Каким станет период колебаний, если сила сопротивления воды пропорциональна скорости? Запишите законы движения льдины x=x(t) для обоих случаев.

Б.28 Какую функцию описывает формула Рэлея-Джинса? При каких длинах волн она удовлетворительно согласуется с экспериментом? Почему из распределения Рэлея-Джинса был сделан вывод об «ультрафиолетовой катастрофе»?

Б.29 Изобразите зависимость испускательной способности черного тела r(,Т) от частоты . Как можно рассчитать значение температуры излучающего тела, используя эту зависимость? Какие законы лежат в основе этих расчетов?

Б.30 Что представляет собой вольтамперная характеристика фотоэлемента? Как с ее помощью определить число N электронов, выбиваемых светом с поверхности катода в единицу времени? Какие параметры фотокатода необходимо при этом знать?

Б.31 В чем состоит физический смысл соотношения неопределенностей (для координат и проекций импульса) В.Гейзенберга? Какие из указанных физических величин могут быть одновременно точно определены?

Б.32 Дайте определение эффекту Комптона. Объясните:

а) независимость величины  в формуле для эффекта Комптона от природы вещества;

б) наличие в рассеянном излучении несмещенной компоненты.

Б.33 Какой смысл вкладывается в соотношение неопределенностей_? Проиллюстрируйте на примерах его подтверждение.

Б.34 Запишите формулу для энергетического спектра одномерного квантового гармонического осциллятора, изобразите вид этого спектра. Объясните, почему его минимальная энергия не равна нулю.

Б.35 Сформулируйте, в чем сущность корпускулярно-волнового дуализма электромагнитного излучения? Запишите и поясните формулы, выражающие связь волновых и корпускулярных характеристик электромагнитного излучения. Какие из этих соотношений являются фундаментальными, а какие – индивидуальными?

Б.36 В чем суть туннельного эффекта и почему он невозможен в рамках классической механики? Какие явления служат экспериментальным доказательством прохождения частиц сквозь потенциальный барьер? Дайте определение коэффициента прозрачности D потенциального барьера. Не противоречит ли закону сохранения энергии прохождение частицы сквозь потенциальный барьер при WU?

Б.37 Покажите, что при больших квантовых числах энергетические уровни электрона в потенциальном ящике с плоским дном и бесконечно высокими стенками становятся квазинепрерывными.

Рисунок В.1



Б.40 Изобразите качественно зависимость задерживающего напряжения U_з от частоты  падающего света при фотоэффекте. Проанализируйте влияние материала катода на эти кривые (изобразите два графика для различных фотокатодов). Какие физические постоянные могут быть получены с помощью этой зависимости и как?

Б.41 В конце 19 века физик Лоренц Х. сделал вывод о том, что «уравнения классической физики оказались неспособными объяснить, почему угасшая печь не испускает синих лучей наряду с излучением больших длин волн». Что легло в основу этого вывода? Как и кем были разрешены эти трудности?

Б.42 Объясните, почему существование граничной частоты фотоэффекта свидетельствует в пользу корпускулярной, а не волновой теории света? Какие еще закономерности фотоэффекта не могут быть правильно объяснены в волновой теории света?

Б.43 Покажите, что в эффекте Комптона проявляются корпускулярные свойства электромагнитного излучения. Почему эффект Комптона не наблюдается при рассеянии видимого света?

Б.44 Что такое «ток насыщения» фотоэлемента? Как зависит ток насыщения _ данного фотоэлемента:

а) от величины светового потока,

б) от напряженности электрического поля в падающей световой волне? Постройте графики этих зависимостей (качественные).

Б.45 Как изменится вид вольтамперной характеристики фотоэлемента, если:

а) при неизменном спектральном составе волны увеличится в два раза ее полный световой поток;

б) при неизменном световом потоке увеличится в два раза частота монохроматического света? Изобразите характеристики на графике и поясните их.

Б.46 Представьте графически и обсудите энергетический спектр одномерного квантового гармонического осциллятора. Поясните, почему его минимальная энергия не равна нулю.

Б.47 Представьте графически и обсудите энергетический спектр атома водорода. Опишите его оптический спектр: происхождение серий и отдельных линий в этом спектре.

Б.48 От каких квантовых чисел зависит волновая функция, описывающая состояние электрона в атоме водорода в теории Шредингера? Укажите возможные значения квантовых чисел и что каждое из них определяет. Что представляет собой полная система квантовых чисел? Что такое спин частицы?

Б.49 В потенциальном бесконечно глубоком одномерном ящике энергия W электрона точно определена. Значит, точно определено и значение квадрата импульса электрона (р²=2mW). С другой стороны, электрон заперт в ограниченной области с линейными размерами l. Не противоречит ли это соотношению неопределенностей?

Б.50 Оцените, исходя из соотношения неопределенностей, энергию нулевых колебаний одномерного квантового гармонического осциллятора. Сравните полученный результат с тем, который следует из решения уравнения Шредингера.

Б.51 Как квантуется энергия и момент импульса частицы (охарактеризуйте квантовые числа)? Каким образом «форма потенциальной ямы» влияет на квантование энергии?

Б.52 Запишите законы сохранения энергии и импульса для процессов взаимодействия фотонов с частицами вещества (электронами). В чем специфика применения этих законов для оптических фотонов, рентгеновского и _излучений?

Б.53 Как изменится вид вольтамперной характеристики фотоэлемента, если при неизменном потоке фотонов увеличится (уменьшится) в два раза частота монохроматического света. Изобразите характеристики на графике и поясните их.

Б.54 Запишите закон Кирхгофа для теплового излучения. Объясните, почему, например, тело, окрашенное в зеленый цвет и, следовательно, поглощающее красную часть видимого спектра, не излучает волн красного диапазона, как можно было бы ожидать, исходя из закона Кирхгофа. Поясните свой ответ с помощью графика.

Список литературы

1 Савельев И.В. Курс физики. - М.: Наука, 1989. - т. 1-2.

2 Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1977-1989. т. 1-5.

3 Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики . - М.: Высш. шк. , 2004.

4 Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш. шк., 2004.

5 Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. - М.: Высш.шк. , 1983.

6 Курс физики. Под ред. Лозовского В.Н. – СПб.: Лань, 2001. – т.1.

7 Иродов И.Е. Основные законы механики.- М.: Высш. шк., 1997.

8 Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000.

9 Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике: Уч.пособие для втузов. - М.: Изд.-во Физико – математической литературы, 2006.

10 Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. - М.: Оникс 21 век, 2003.

11 Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – СПб.: Книжный мир, 2003.

12 Завадская Л.В., Мажитова Л.Х., Тонконогая Л.А. Физика 1. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2006.

13 Электростатика. Постоянный ток. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения всех специальностей. - Алматы: АИЭС, 2007.

14 Электромагнетизм. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения всех специальностей. - Алматы: АИЭС, 2007.

15 Механика поступательного и вращательного движения. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения всех специальностей. - Алматы: АИЭС, 2007.

16 Статистическая физика и термодинамика. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения всех специальностей. - Алматы: АИЭС, 2009.

17 Механика и статистическая физика. Методические указания к выполнению лабораторных работ. Лабораторный практикум с использованием компьютера для студентов всех форм обучения всех специальностей. – Алматы: АИЭС, 2008.

18 Физика. Решение задач в компьютерной среде MathCAD. Учебное пособие. - Алматы: АИЭС, 2008.
Содержание

Св. план 2019г., поз.112

ФИЗИКА
Методические указания к выполнению РГР

для студентов специальности

5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства

Специалист по стандартизации Г.И.Мухаметсариева

Подписано к печати Формат 6084 1/16

Тираж 30 экз. Бумага типографская № 1

некоммерческого акционерного общества

«Алматинский университет энергетики и связи»

050013, Алматы, ул. Байтурсынова, 126/1

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра технической физики
«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по АД АУЭС

_____________Коньшин С.В.

«____»_____________2019 г.

Алматы 2019