Тема №6486 Ответы к задачам по физике Антошина (Часть 4)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Антошина (Часть 4) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Антошина (Часть 4), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

Ответы в самом низу встроенного документа

3.7.33. В однородном магнитном поле с индукцией B = 0,4 Тл
вращается стержень длиной l = 0,1 м. Ось вращения параллельна
линиям индукции и проходит через один из концов стержня пер-
пендикулярно к его длине. Чему равна разность потенциалов
ϕ1
 – ϕ2 на концах стержня, если он делает n = 16 об/с?
3.7.34. По соленоиду, имеющему N = 800 витков, течет ток си-
лой I = 2 А. Поперечное сечение соленоида пронизывает магнит-
ный поток Φ = 4 ⋅ 10–6 Вб. Определить индуктивность L солено-
ида.
3.7.35. Сила тока, проходящего в соленоиде, изменяется на
ΔI = 50 А за время Δt = 1 с. При этом на концах соленоида возни-
кает среднее значение ЭДС самоиндукции <Eинд> = 0,08 В.
Определить индуктивность L соленоида.
3.7.36. В центре плоской круглой рамки, состоящей из N1
 = 50
витков радиусом r = 0,2 м каждый, расположена маленькая рамоч-
ка, состоящая из N2
 = 100 витков площадью S = 1 ⋅ 10–4 м2
 каждый.
Маленькая рамочка вращается вокруг одного из диаметров боль-
шой рамки с постоянной скоростью ω = 300 с–1. Найти макси-
мальное значение возникающей ЭДС индукции Eинд
max
, если в об-
241
мотке первой рамки идет ток силой I = 10 А. Плоскости обеих
рамок в начальный момент времени совпадают.
3.7.37. В плоскости квадратной рамки со стороной a = 0,2 м и
омическим сопротивлением R = 7 Ом расположен прямой беско-
нечный проводник (рис. 3.75). Проводник параллелен одной из
сторон рамки. По проводнику течет постоянный ток силой I = 10 А.
Рамка удаляется от бесконечного проводника со скоростью
v = 100 м/с в направлении, перпендикулярном проводнику.
Определить ЭДС индукции Eинд в рамке через t = 10 с от начала
движения, если в начальный момент времени рамка находилась
на расстоянии r0 = 0,2 м от проводника.
3.7.38. В плоскости прямоугольной рамки расположен прямой
бесконечный проводник, по которому течет постоянный ток I
(рис. 3.76). Проводник параллелен одной из сторон рамки. Боковая
сторона рамки длиной a удаляется от бесконечного проводника с
постоянной скоростью v в направлении, перпендикулярном про-
воднику. Сопротивление рамки R известно. Сопротивление под-
водящих проводов и подвижной стороны a равно нулю. Определить
силу тока I в контуре в произвольный момент времени t, если в
начальный момент времени рамка находилась на расстоянии r0 от
проводника.
 Рис. 3.75 Рис. 3.76
3.7.39. Рамка площадью S = 0,02 м равномерно вращается, де-
лая n = 10 об/с, относительно оси, лежащей в плоскости рамки
перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля
В = 0,2 Тл. Каково среднее значение ЭДС индукции <Eинд> за
время, в течение которого магнитный поток, пронизывающий
рамку, изменится от нуля до максимального значения?
3.7.40. В однородном постоянном магнитном поле В располо-
жена замкнутая рамка в форме квадрата, согнутая из тонкой мед-
ной проволоки массой m так, что направление магнитного поля
перпендикулярно плоскости квадрата. Найти заряд q, протекаю-
щий по проводнику, при растяжении квадратной рамки за два 
противоположных угла в линию. Удельная плотность меди ρ и
удельное сопротивление меди η известны.
3.7.41. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым то-
ком силой I = 20 А на расстоянии x0
 = 0,01 м находятся две шины,
параллельные току I. По шинам поступательно перемещается про-
водник длиной l = 5 ⋅ 10–3 м. Скорость его v = 3 м/c постоянна и
направлена вдоль шин. Найти разность потенциалов ϕ1
 – ϕ2, воз-
никающую на концах проводника.
3.7.42. По двум бесконечным проводникам paдиycом r0 =
= 2 ⋅ 10–3 м, лежащим в одной плоскости, текут в противополож-
ных направлениях токи одинаковой силы I = 3 А. Расстояние меж-
ду осями проводников a = 0,03 м. Пренебрегая полем внутри про-
водника, рассчитать индуктивность системы L и ее энергию W на
каждый метр длины (l = 1 м).
3.7.43. Тороидальная катушка (без сердечника) состоит из двух
обмоток, навитых одна поверх другой, содержащих N = 1000 вит-
ков каждая. Обмотки соединены последовательно, магнитные поля
их направлены в одну сторону. Найти магнитную энергию W такой
катушки. Как изменится эта энергия, если одну из обмоток от-
ключить? Сила тока в обмотке I = 5 А, средняя длина тороида
l = 0,25 м, поперечное сечение S = 1 ⋅ 10–4 м.
3.7.44. Рамка со сторонами a и b помещена в магнитное поле
индукции В, причем в начальный момент времени плоскость рам-
ки перпендикулярна силовым линиям поля. Рамка вращается с
угловой скоростью ω. а) Построить график зависимости силы тока,
текущего в рамке, от времени. Сопротивление рамки R. б) Опре-
делить, как зависит от времени момент сил, необходимый для
поддержания постоянной скорости вращения рамки?

Качественные задачи
3.8.1. Записать уравнение свободных незатухающих колебаний
и изобразить график его решения.
3.8.2. Записать уравнение свободных затухающих колебаний и
изобразить график его решения.
3.8.3. Написать условие, при котором в контуре, содержащем
индуктивность, емкость и активное сопротивление, возникает
апериодический режим.
3.8.4. Записать уравнение вынужденных колебаний и изобра-
зить график его решения при установившихся колебаниях.
3.8.5. Нарисовать графики для резонанса токов и резонанса
напряжений в колебательном контуре.
3.8.6. Можно ли записать соотношение между силой тока и
напряжением на конденсаторе U = IXC для а) амплитудных значе-
ний; б) эффективных значений; в) мгновенных значений силы
тока и напряжения?
3.8.7. Можно ли записать соотношение между силой тока и
напряжением на катушке индуктивности U = IXL для а) амплитуд-
ных значений; б) эффективных значений; в) мгновенных значений
силы тока и напряжения?
3.8.8. Можно ли записать соотношение между силой тока и
напряжением на активном сопротивлении U = IR для а) ампли-
тудных значений; б) эффективных значений; в) мгновенных зна-
чений силы тока и напряжения?
3.8.9. Какое из утверждений верно для последовательной RLC-
цепочки: а) если сила тока изменяется по закону I = I0 sinωt, то
мгновенное значение ЭДС — E = E0 sin(ωt + ϕ) или б) если значе-
246
ние ЭДС изменяется по закону E = E0 sinωt, то сила тока —
I = I0 sin(ωt – ϕ)?
3.8.10. Можно ли, зная коэффициент мощности cosϕ, опреде-
лить, опережает по фазе ток в RLC-цепочке или отстает?
3.8.11. Если бы cosϕ в последовательной RLC-цепочке оказал-
ся меньше нуля, то и средняя мощность P < 0. а) Может ли так
быть? б) Может ли cosϕ принимать отрицательные значения?
Объясните.
3.8.12. Зависит ли коэффициент мощности cosϕ от частоты?
3.8.13. Зависит ли от частоты мощность, рассеиваемая в RLC-
цепочке?
3.8.14. Для какой цепочки, состоящей из активного, емкост-
ного и индуктивного сопротивлений, коэффициент мощности
cosϕ может принимать нулевое значение?
3.8.15. От каких факторов зависит емкостное сопротивление
контура?
3.8.16. От каких факторов зависит индуктивное сопротивление
катушки?
3.8.17. Какое значение напряжения (мгновенное, амплитудное,
эффективное) измеряет вольтметр переменного тока в последова-
тельной RLC-цепочке?
3.8.18. Равно ли амплитудное значение напряжения источника
Em сумме амплитудных значений напряжений на активном сопро-
тивлении UmR, катушке индуктивности UmL и емкости UmC в пос-
ледовательной RLC-цепочке?
3.8.19. Для последовательной RLC-цепочки мгновенное значе-
ние ЭДС E, т.е. проекция E0 на ось y векторной диаграммы, равно
сумме проекций амплитудных значений UmR, UmL и UmC на ось y.
Верно ли это утверждение?
3.8.20. На рис. 3.78 изображена емкостная связь между цепями
А и В. В чем состоит назначение конденсатора?
3.8.21. На рис. 3.79 изображена связь между цепями А и В.
Какую роль играет конденсатор в этой схеме?
 Рис. 3.78 Рис. 3.79
247
3.8.22. В случае, когда напряжение постоянного тока равно
эффективному значению напряжения переменного тока, какой из
них представляет боJльшую опасность для человека? Как Вы счи-
таете, зависит ли эта опасность от частоты переменного тока?
3.8.23. От каких факторов зависит тяжесть поражения элект-
рическим током?
3.8.24. Что является источником электромагнитных волн?
3.8.25. Объясните тот факт, что поток вектора магнитной ин-
дукции через замкнутую поверхность равен нулю.
3.8.26. Чем отличаются силовые линии напряженности элект-
ростатического поля от силовых линий индукции магнитного
поля?
3.8.27. Объясните, что представляют собой гром и молния во
время грозы. Какими физическими явлениями можно объяснить
возникновение молнии и происхождение грома?
3.8.28. Изобразите плоскую монохроматическую электромаг-
нитную волну в пространстве в фиксированный момент времени.
3.8.29. Известно, что подобно распространяющимся волнам на
воде или в натянутом шнуре, электромагнитные волны являются
поперечными. Что «колеблется» в этих волнах?
3.8.30. По бесконечному прямолинейному проводнику, распо-
ложенному на расстоянии d от наблюдателя, течет постоянный
ток силой I. Какое поле, по мнению этого наблюдателя, возника-
ет вокруг проводника (электрическое, магнитное или электромаг-
нитное)?
3.8.31. По бесконечному прямолинейному проводнику течет
переменный ток I. Какое поле распространяется вокруг провод-
ника (электрическое, магнитное или электромагнитное)?
3.8.32. Положительный заряд q движется к наблюдателю с по-
стоянной скоростью v. Какое поле, по мнению этого наблюдателя,
распространяется вокруг заряда (электрическое, магнитное или
электромагнитное)?
3.8.33. По прямолинейному бесконечному проводнику, распо-
ложенному на расстоянии d от наблюдателя, течет постоянный ток
силой I. На таком же расстоянии d от наблюдателя по прямой линии
пролетает положительный заряд q с постоянной скоростью
v
(рис. 3.80). Какие поля (электрическое, магнитное или электро-
магнитное), по мнению наблюдателя, распространяются в про-
странстве от постоянного тока, текущего по проводнику, и от ле-
тящего заряда? В чем разница? Объясните.
248
Рис. 3.80
3.8.34. Под стеклянным колпаком находится колокольчик.
Наблюдателю видно, как дрожит язычок колокольчика и слышен
его звон. Что произойдет, если из-под колпака откачать воздух?
3.8.35. От чего зависит скорость распространения электромаг-
нитной волны в вакууме?
3.8.36. От антенны, расположенной, как указано на рис. 3.81,
распространяются электромагнитные волны. Укажите, в какой
плоскости происходят колебания векторов
E и
B?
3.8.37. От антенны, изображенной на рис. 3.81, электромагнит-
ные волны распространяются во все стороны. Укажите, в каком
направлении напряженность электрического поля и индукция
магнитного поля а) максимальны; б) равны нулю?
3.8.38. Может ли различие в длине проводов, соединяющих
звуковые колонки со стереоусилителем, привести к запаздыванию
звука, излучаемого одной из колонок? Объясните.
3.8.39. Загораются ли лампочки в люстре одновременно с по-
воротом выключателя?
3.8.40. Как направлен ток смещения в конденсаторе (рис. 3.82)
при условии, что конденсатор разряжается?
 Рис. 3.81 Рис. 3.82
3.8.41. Представьте, что Вы смотрите вдоль вектора напряжен-
ности электрического поля
E в момент, когда напряженность воз-
растает. Как направлены силовые линии индукции магнитного
поля: по часовой стрелке или против?
3.8.42. Представьте, что Вы смотрите вдоль вектора индукции
магнитного поля
B в момент, когда индукция возрастает. Как на-
249
правлены силовые линии напряженности вихревого электриче-
ского поля: по часовой стрелке или против?

Задачи без решений
3.8.48. Индуктивность колебательного контура L = 0,5 мГн.
Какова должна быть емкость контура С, чтобы он резонировал на
длину волны λ = 300 м?
3.8.49. В колебательном контуре (рис. 3.86) индуктивность ка-
тушки L = 2,5 мГн, емкости конденсаторов С1 = 2,0 мкФ и
С2 = 3,0 мкФ. Конденсаторы зарядили до напряжения U = 180 В
и замкнули ключ К. Найти: а) период Т собственных колебаний;
б) амплитудное значение силы тока Im через катушку.
Рис. 3.86
3.8.50. Замкнутый контур в виде рамки площадью S = 6 ⋅ 10–3 м2
равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукци-
ей В = 20 мТл, делая n = 20 об/с. Ось вращения и направление
поля перпендикулярны. Определить амплитудное Em и действу-
ющее Eинд значения ЭДС индукции в контуре.
3.8.51. Параметры колебательного контура имеют значения:
С = 1,0 нФ, L = 6,0 мкГн, R = 0,5 Ом. Какую мощность нужно
подводить к контуру, чтобы поддерживать в нем незатухающие ко-
лебания с амплитудой напряжения на конденсаторе Um = 10,0 В?
3.8.52. В цепи, состоящей из последовательно соединенных
резистора сопротивлением R = 20 Ом, катушки индуктивностью
L = 1,0 мГн и конденсатора емкостью С = 0,10 мкФ, действует
синусоидальная ЭДС (рис. 3.87). Определить частоту ω электро-
движущей силы, при которой в цепи наступает резонанс. Найти
также действующие значения силы тока I и напряжений UR, UL,
UC на всех элементах цепи при резонансе, если при этом действу-
ющее значение ЭДС E = 30 В.
3.8.53. На точки A и В схемы, изображенной на рис. 3.88, пода-
ется переменное напряжение с действующим значением E = 220 В. 
255
Емкость конденсатора С = 1,00 мкФ, индуктивность L = 1,00 мГн,
активное сопротивление R = 100 мОм. Определить: а) при каком
значении частоты ω сила тока через сечение 1 будет минимальной
I1min; б) чему равны при этой частоте действующие значения силы
токов I1
, I2 и I3, текущих через сечения 1, 2 и 3?
3.8.54. Катушка, имеющая индуктивность L = 0,3 Гн и сопро-
тивление R = 100 Ом, включается в цепь переменного тока часто-
той 50 Гц с эффективным напряжением Uэфф = 120 В. Определить
амплитуду силы тока Im, сдвиг фазы ϕ между током и напряжени-
ем в цепи и выделяемую в цепи мощность Р.
3.8.55. Сопротивление R = 10 Ом и катушка с индуктивностью
L = 0,1 Гн соединены последовательно. Какую емкость С необхо-
димо включить последовательно в цепь, чтобы уменьшить сдвиг
фазы между ЭДС и силой тока на Δϕ = 27°? Частота изменения
гармонической ЭДС ν = 50 Гц.
3.8.56. В цепи переменного тока частотой 50 Гц находятся ре-
остат и катушка с индуктивностью L = 0,1 Гн. Между напряжени-
ем и силой тока наблюдается сдвиг фазы ϕ = 30°. Чему равно со-
противление реостата R и какую емкость С нужно включить по-
следовательно в цепь, чтобы устранить сдвиг фазы?
3.8.57. Участок цепи состоит из конденсатора емкостью
С = 200 мкФ и сопротивления R = 102 Ом, соединенных парал-
лельно. Определить полное сопротивление Z участка. Частота из-
менения гармонической ЭДС составляет ν = 50 Гц.
3.8.58. Два параллельных провода, погруженные в глицерин,
индуктивно соединены с генератором электромагнитных колеба-
ний частотой ν = 4,2 ⋅ 108 Гц. Расстояние между пучностями сто-
ячих волн на проводах l = 0,07 м. Найти диэлектрическую прони-
 Рис. 3.87 Рис. 3.88
256
цаемость ε глицерина. Магнитную проницаемость его принять
равной μ = 1.
3.8.59. Катушка (без сердечника) длиной l = 0,5 м и сечением
S1
 = 3 ⋅ 10–4 м2, имеющая N = 1000 витков, соединена параллель-
но с конденсатором. Конденсатор состоит из двух пластин пло-
щадью S2 = 7,5 ⋅ 10–3 м2 каждая. Расстояние между пластинами
d = 5 ⋅ 10–3 м, диэлектрик — воздух. Определить период Т колеба-
ний контура.
3.8.60. Цепь переменного тока образована последовательно
включенным активным сопротивлением R = 800 Ом, индуктивнос-
тью L = 1,27 Гн и емкостью С = 1,59 мкФ. На зажимы цепи подано
переменное напряжение, действующее значение которого U = 127 В,
а частота ν = 50 Гц. Найти: а) действующее значение силы тока I в
цепи; б) сдвиг фазы ϕ между током и напряжением; в) действующие
значения напряжений UR, UL и UC на зажимах каждого из элементов
цепи; г) мощность Р, выделяющуюся в цепи.
3.8.61. Переменное напряжение, действующее значение кото-
рого U = 220 В, а частота ν = 50 Гц, подано на катушку без сердеч-
ника с индуктивностью L = 31,8 мГн и активным сопротивлением
R = 10,0 Ом. а) Найти количество тепла Q, выделяющееся в ка-
тушке за время t = 1 с. б) Чему будет равно отношение Q1
/Q, если
последовательно с катушкой включить конденсатор емкостью
С = 319 мкФ (Q1
 — количество теплоты, выделяющееся в катушке
при наличии в контуре конденсатора)?
3.8.62. Параметры колебательного контура имеют значения:
С = 4,00 мкФ, L = 0,100 мГн, R = 1,00 Ом. Чему равна добротность
контура Q0? Какую относительную ошибку ΔQ/Q = (Q – Q0)/Q мы
сделаем, вычислив добротность контура по приближенной фор-
муле Q = (L/C)1/2/R?
3.8.63. Максимальное напряжение в колебательном контуре,
состоящем из катушки с индуктивностью L = 5 ⋅ 10–6 Гн и кон-
денсатора емкостью С = 2 ⋅ 10–8 Ф, равно Um = 120 В. Cопротивление
R ничтожно мало. Определить максимальное значение магнитно-
го потока Φm, если число витков катушки N = 30.
3.8.64. Батарея, состоящая из двух конденсаторов емкостью
С = 2 мкФ каждый, разряжается через катушку с индуктивностью
L = 1 мГн и активным сопротивлением R = 5 Ом. Возникнут ли
колебания, если конденсаторы соединены: 1) параллельно, 2) по-
следовательно?

Качественные задачи
4.1.1. Какое время потребуется световому лучу на прохождение
расстояния от Солнца до Земли (150 млрд км)?
4.1.2. Может ли рассеивающая линза создавать действительное
изображение? Почему?
262
4.1.3. На какой угол повернется луч от плоского зеркала при
повороте последнего на угол 60°?
4.1.4. Человек, стоящий на берегу озера, видит на гладкой по-
верхности воды изображение солнца. Как будет перемещаться это
изображение при удалении человека от озера?
4.1.5. Может ли угол преломления светового луча быть больше
угла падения? Если да, то в каких случаях?
4.1.6. Может ли луч света иметь криволинейную форму?
4.1.7. Как идет после преломления в линзе луч, падающий па-
раллельно главной оптической оси линзы?
4.1.8. Чем отличается построение изображений в рассеивающей
и собирающей линзах?
4.1.9. Построить изображения в собирающей и рассеивающей
линзах, представленных на рис. 4.9. Указать, в каких случаях изо-
бражения будут действительными, а в каких — мнимыми.
Рис. 4.9
4.1.10. В каком случае собирающая линза дает мнимое, прямое
и увеличенное изображение?
4.1.11. Постройте изображение предмета, приведенного на
рис. 4.10.
Рис. 4.10
263
4.1.12. С помощью линзы на экране получили изображение
предмета. Что произойдет с изображением, если половину линзы
закрыть ширмой?
4.1.13. Получится ли изображение предмета АВ, если в линзе
области С и D непрозрачны (рис. 4.11)?
Рис. 4.11
4.1.14. Луч света падает на однородный прозрачный шар и про-
никает в него. Проходя внутри шара, он достигает поверхности
раздела шар–воздух. Может ли в этой точке произойти полное
внутреннее отражение?

Задачи без решений
4.1.20. Солнце стоит над горизонтом под углом α. Под каким
углом β к горизонту нужно поставить плоское зеркало, чтобы от-
раженный луч был направлен вертикально вверх?
4.1.21. Источник света диаметром D освещает круглый шар
диаметром d < D, находящийся на расстоянии L от источника
света. На каком расстоянии от источника нужно поместить эк-
ран, чтобы на экране отсутствовала геометрическая тень от пред-
мета?
4.1.22. На водной поверхности бассейна глубиной Н = 2 м пла-
вает круглый плот радиусом r = 1,5 м. В центре плота укреплена
вертикальная мачта, на вершине которой подвешен фонарь.
Определить высоту мачты h, если известно, что радиус тени от
плота на дне бассейна R = 2,1 м. Показатель преломления воды
n = 1,3. Фонарь считать точечным источником света.
4.1.23. Две стеклянных пластины одинаковой толщины d с по-
казателями преломления n1
 и n2 (n2 > n1
) сложили вместе так, что
показатель преломления верхней пластины n1
. На верхнюю плас-
тину падает луч света под углом α. Найти смещение луча, вышед-
шего из второй пластины.
4.1.24. Найти расстояние между лучом, отраженным от перед-
ней поверхности плоскопараллельной пластины, и лучом, дважды
отраженным внутри пластины (рис. 4.16). Угол падения луча α,
толщина пластины d, коэффициент преломления вещества плас-
тины n.
4.1.25. Луч света падает под углом α = 30° на проскопараллель-
ную пластину и выходит из нее параллельно первоначальному лучу.
Какова толщина пластины, если расстояние между лучами Δh =
= 1,94 см? Показатель преломления стекла n = 1,5.
267
Рис. 4.16
4.1.26. Определить показатель преломления скипидара и ско-
рость распространения света в скипидаре, если известно, что при
угле падения α = 45° угол преломления β = 30°. Скорость света в
вакууме с = 3 · 108 м/с.
4.1.27. Как изменяется скорость распространения света при
переходе из вакуума в прозрачную среду с абсолютным показате-
лем преломления n = 2?
4.1.28. На стеклянной пластине толщиной d находится чер-
нильное пятно. На какой глубине h увидит изображение пятна
человек, смотрящий прямо с противоположной стороны пласти-
ны? Показатель преломления стекла n.
4.1.29. Предельный угол полного внутреннего отражения для
луча, выходящего из некоторой жидкости, равен α = 55°. Найти
скорость распространения света в этой жидкости.
4.1.30. Каким должен быть внешний радиус изгиба световода,
сделанного из прозрачного вещества с показателем преломления
n = 4/3, чтобы при диаметре световода d = 2 мм свет, вошедший в
световод перпендикулярно плоскости сечения (рис. 4.17), не вы-
ходил наружу через боковую поверхность?
Рис. 4.17
4.1.31. В водоем на некоторую глубину помещен источник бе-
лого света. Показатель преломления для красных лучей n1
 = 1,328,
для фиолетовых n2
 = 1,335. Вычислить отношение радиусов кругов, 
268
в пределах которых возможен выход красных и фиолетовых лучей
в воздух.
4.1.32. Определить предельный угол полного внутреннего от-
ражения для среды с показателем преломления n = 2.
4.1.33. На каком расстоянии от стеклянного шара радиусом R
следует поместить точечный источник света, чтобы его изображе-
ние оказалось с другой стороны шара на таком же расстоянии?
Показатель преломления стекла n. Изображение создается узким
пучком лучей, близких к оптической оси.
4.1.34. Линза с фокусным расстоянием F = 30 см дает умень-
шенное в k = 1,5 раза мнимое изображение предмета. На каком
расстоянии находится предмет от изображения?
4.1.35. Изображение предмета наблюдают на экране, располо-
женном на расстоянии f = 5 см от тонкой линзы, фокусное рассто-
яние которой F = 3,5 см. Линзу смещают в направлении, перпенди-
кулярном ее главной оптической оси, на расстояние Δy = 7 мм. На
какое расстояние Δх сместится при этом изображение предмета?
4.1.36. Собирающая линза дает на экране действительное изоб-
ражение предмета, увеличенное в k = 4 раза. Найти фокусное рас-
стояние F линзы, если расстояние между предметом и экраном
L = 0,5 м.
4.1.37. Точечный источник света расположен на двойном фо-
кусном расстоянии от собирающей линзы с фокусным расстояни-
ем F = 30 см. На каком расстоянии х от линзы нужно поместить
плоское зеркало, для того чтобы лучи, отраженные от зеркала,
вторично пройдя через линзу, стали параллельными?
4.1.38. За ширмой, в которой имеется отверстие диаметром D,
установлен экран на расстоянии l от ширмы. Перед ширмой име-
ется точечный источник света. Когда в отверстие в ширме вста-
вили собирающую линзу, на экране наблюдалось круглое пятно
диаметром D. Если линзу убрать, пятно увеличивается до диамет-
ра D1
. Определить фокусное расстояние линзы.
4.1.39. Траектория свободно падающей материальной точки
проходит через горизонтально расположенную оптическую ось
линзы на расстоянии d от центра линзы. С каким ускорением дви-
жется изображение материальной точки, если оптическая сила
линзы D?
4.1.40. Во сколько раз изменится фокусное расстояние линзы
при перемещении ее из воздуха в воду? Показатель преломления 
269
вещества линзы n1
 = 1,5, показатель преломления воды n2 = 1,33,
показатель преломления воздуха равен 1.
4.1.41. Из плоскопараллельной пластинки изготовили три лин-
зы (рис. 4.18). Оптическая сила линз 1 и 2, сложенных вместе,
равна D1
, оптическая сила линз 1 и 3 равна –D2. Определите фо-
кусное расстояние каждой линзы.
Рис. 4.18
4.1.42. Луч падает на стеклянный клин с преломляющим углом
θ = 4° нормально к грани. Найти угол отклонения луча от перво-
начального направления после выхода из клина, если показатель
преломления стекла n = 1,5.
4.1.43. На стеклянную призму, представляющую собой в сече-
нии равнобедренный треугольник с углом при вершине θ = 30°,
перпендикулярно боковой грани падает луч света. При каком по-
казателе преломления света луч не пройдет через противополож-
ную грань призмы?
4.1.44. Сечение стеклянной призмы имеет форму равносторон-
него треугольника. Луч падает на одну из граней перпендикуляр-
но к ней. Вычислите угол между этим лучом и лучом, вышедшим
из призмы. Показатель преломления стекла n = 1,5.
4.1.45. Найти минимальный угол падения луча на левую грань
стеклянной призмы, когда выход луча из правой грани уже станет
невозможным. Показатель преломления стекла n = 2. Пре ло-
мляющий угол призмы θ = 30°. Ответ округлить до сотых.
4.1.46. Луч света входит в стеклянную призму под углом α = 30°
и выходит из призмы в воздух под углом β = 60°, причем, пройдя
призму, отклоняется от своего первоначального направления на
угол δ = 45°. Найти преломляющий угол θ призмы. Ответ записать
в градусах.
4.1.47. Сечение стеклянной призмы имеет форму равнобедрен-
ного треугольника. Одна из граней посеребрена. Луч света падает
нормально на другую, не посеребренную грань и после двух отра-
жений выходит через основание призмы перпендикулярно ему.
Найдите углы призмы.

Качественные задачи
4.2.1. Могут ли интерферировать между собой лучи, посланные
двумя различными лампочками накаливания?
4.2.2. Чем объясняется расцветка крыльев стрекоз?
4.2.3. Почему частицы размером менее 0,3 мкм в оптическом
микроскопе не видны?
4.2.4. При помощи зеркал Френеля получили интерференци-
онные полосы, пользуясь красным светом. Как изменится карти-
на интерференционных полос, если воспользоваться фиолетовым
светом?
4.2.5. Имеются две интерференционные схемы (рис. 4.20):
а) когерентные источники на расстоянии d друг от друга и экран,
на котором наблюдается интерференционная картина на рассто-
Рис. 4.20
277
янии L. б) Зеркало Ллойда: источник и его изображение в зеркале
интерферируют между собой. Расстояние между источником и
изображением d, расстояние до экрана L. Будут ли различаться
интерференционные картины? Почему?
4.2.6. Каким волновым свойством обладают поперечные волны
и не обладают продольные волны?
4.2.7. Какое явление света доказывает, что напряженность
электрического поля и вектор индукции магнитного поля совер-
шают колебания в направлении, перпендикулярном скорости рас-
пространения электромагнитных волн и, в частности, света, т.е.
электромагнитные волны поперечные?
4.2.8. Как изменится количество максимумов, наблюдаемых от
дифракционной решетки, если уменьшить число штрихов решет-
ки на 1 мм?
4.2.9. Пучок белого света разлагается в спектр с помощью диф-
ракционной решетки и призмы. В каком из спектров красные лучи
отклоняются больше, чем фиолетовые?

Задачи без решений
4.2.18. Две когерентные световые волны достигают некоторой
точки с разностью хода Δd = 2,0 мкм. Что произойдет в этой точ-
ке: усиление или ослабление волн? Рассмотреть три случая, когда
свет: 1) красного цвета (λ1
 = 760 нм), 2) желтого цвета (λ2
 = 600 нм),
3) фиолетового цвета (λ3 = 400 нм).
4.2.19. На стеклянную пластинку (n1
 = 1,5) нанесена прозрач-
ная пленка (n2 = 1,4). На пленку нормально к поверхности падает
монохроматический свет с длиной волны λ = 600 нм. Какова на-
именьшая толщина dmin пленки, если в результате интерференции
отраженные лучи максимально ослабляются?
4.2.20. Два когерентных источника S1
 и S2
 испускают монохро-
матический свет с длиной волны λ = 600 нм. Определить, на каком
расстоянии от точки O будет первый максимум освещенности,
если l = 4 м, d =1 мм (рис. 4.23).
Рис. 4.23
4.2.21. Расстояние на экране между двумя соседними макси-
мумами освещенности составляет Δх = 1,2 мм. Определить длину
волны света, испускаемого когерентными источниками S1 и S2,
если l = 2 м, d = 1 мм (см. рис. 4.23).
4.2.22. На стеклянный клин нормально к его грани падает мо-
нохроматический свет с длиной волны λ = 600 нм. Число интер-
ференционных полос, приходящихся на l = 1 см, равно N = 10.
Определить преломляющий угол клина, если показатель прелом-
ления стекла n = 1,5.
283
4.2.23. Для получения колец Ньютона использовали плоско-
выпуклую линзу с радиусом кривизны R = 12,5 м. Освещая линзу
монохроматическим светом, определили, что расстояние между
четвертым и пятым светлыми кольцами равно Δr = 0,5 мм. Найти
длину волны падающего света.
4.2.24. Кольца Ньютона наблюдаются в отраженном свете на
системе, состоящей из плосковыпуклой линзы из крона (n = 1,55)
с фокусным расстоянием F = 2 м и вогнутого зеркала с радиусом
кривизны R = 3 м. Найти расстояние между третьим и пятым тем-
ными кольцами, если длина волны λ = 0,56 мкм.
4.2.25. Каков период решетки, если при нормальном падении
на нее лучей с длиной волны λ = 0,75 мкм на экране, отстоящем
от решетки на расстоянии L = 1 м, максимумы первого порядка
расположены на расстоянии D = 30,3 см друг от друга? Какое ко-
личество максимумов дает эта дифракционная решетка?
4.2.26. На дифракционную решетку с периодом d = 2 мкм па-
дает свет с длиной волны λ = 500 нм. Определить угол между мак-
симумами первого порядка.
4.2.27. Дифракционная решетка имеет N = 100 штрихов на
l = 1 мм длины. Определить длину волны λ монохроматического
света, падающего на решетку нормально, если угол между макси-
мумами первого порядка равен ϕ = 8°.
4.2.28. Каков наибольший порядок максимума для волны с
λ = 600 нм в дифракционной решетке, имеющей N = 300 штрихов
на l = 1 мм?
4.2.29. Найти радиус r3 третьей зоны Френеля (m = 3), если
расстояние от источника света до волновой поверхности a = 1 м,
расстояние от волновой поверхности до точки наблюдения b =
= 0,5 м. Длина волны света λ = 550 нм.
4.2.30. На щель шириной а = 5λ падает нормально параллель-
ный пучок монохроматического света с длиной волны λ. Под ка-
ким углом ϕ будет наблюдаться четвертый (m = 4) дифракционный
минимум света?
4.2.31. На дифракционную решетку с периодом d = 14 мкм
падает нормально монохроматическая световая волна. При этом
расстояние между максимумами второго и третьего порядков рав-
но h = 8,7 см. Какова длина волны λ падающего света, если рас-
стояние от решетки до экрана равно L = 2 м?
4.2.32. Спектр получен с помощью дифракционной решетки с
d = 1,9 мкм. Дифракционный максимум второго порядка удален 
284
от центрального максимума на расстояние h = 7,3 см, а от решет-
ки — на расстояние L = 1,13 м. Определите частоту падающего на
решетку света.
4.2.33. Чему равен угол между главными плоскостями поляри-
затора и анализатора, если интенсивность естественного света, про-
шедшего через поляризатор и анализатор, уменьшается в 4 раза?
4.2.34. Предельный угол полного отражения пучка света на
границе жидкости с воздухом равен α = 43°. Определить угол
Брюстера для падения луча из воздуха на поверхность жидкости.
4.2.35. Луч света, отраженный от поверхности воды, оказался
полностью поляризованным. Под каким углом α к поверхности
воды находилась лампочка? Показатель преломления воды при-
нять равным n = 1,33.
4.2.36. Отраженный свет максимально поляризован, когда угол
преломления равен α = 38°. Найти показатель преломления n ве-
щества.
4.2.37. Во сколько раз ослабляется естественный свет, проходя
через два николя, главные плоскости которых составляют угол
α = 30°, если в каждом из николей теряется 10% падающего на
него светового потока?
4.2.38. Естественный свет проходит через поляризатор и ана-
лизатор, поставленные так, что угол между их главными плоскос-
тями равен α. Как поляризатор, так и анализатор поглощают и
отражают 8% падающего на них света. Оказалось, что интенсив-
ность луча, вышедшего из анализатора, равна 9% интенсивности
естественного света, падающего на поляризатор. Найти угол α.
4.2.39. Пучок плоскополяризованного света, длина волны ко-
торого равна λ = 650 нм, падает нормально на пластинку исланд-
ского шпата, вырезанную параллельно его оптической оси. Найти
длины волн обыкновенного и необыкновенного лучей в кристал-
ле, если показатели преломления исландского шпата для обыкно-
венного и необыкновенного лучей равны соответственно no
 = 1,66
и ne
 = 1,49.
4.2.40. Параллельный пучок света падает нормально на плас-
тинку исландского шпата, вырезанную параллельно оптической
оси кристалла. Толщина пластинки равна d = 0,2 мм. Показатели
преломления для обыкновенного и необыкновенного лучей равны
соответственно no
 = 1,66 и ne
 = 1,49. Найти разность хода Δd обо-
их лучей при выходе из пластинки.
285
4.2.41. Пучок монохроматического света с длиной волны λ =
= 0,6 мкм падает нормально на пластинку кристаллического квар-
ца, вырезанного параллельно оптической оси. Определить толщи-
ну d пластинки, при которой произойдет сдвиг фаз обыкновенной
и необыкновенной волн на Δϕ = 90°. Для данной длины волны
показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей
равны соответственно no
 = 1,544 и ne
 = 1,553.
4.2.42. Построить ход лучей в одноосном положительном крис-
талле, если оптическая ось параллельна преломляющей грани и
лежит в плоскости падения. Луч света падает нормально к поверх-
ности кристалла (рис. 4.24).
4.2.43. Построить ход лучей в одноосном положительном крис-
талле, если оптическая ось параллельна преломляющей грани и
перпендикулярна плоскости падения. Луч света падает нормально
к поверхности кристалла (рис. 4.25).
 Рис. 4.24 Рис. 4.25
4.2.44. Построить ход лучей в одноосном положительном крис-
талле, если оптическая ось лежит в плоскости падения под косым
углом к преломляющей грани, а параллельный пучок света падает
перпендикулярно к преломляющей поверхности кристалла
(рис. 4.26).
4.2.45. Построить ход лучей в одноосном отрицательном крис-
талле, если оптическая ось перпендикулярна преломляющей гра-
ни. Луч света направлен вдоль оптической оси (рис. 4.27).
 Рис. 4.26 Рис. 4.27
4.2.46. Построить ход лучей в одноосном отрицательном крис-
талле, если оптическая ось перпендикулярна преломляющей гра-
ни, а луч света падает наклонно к оптической оси (рис. 4.28).

Качественные задачи
4.3.1. Зависит ли энергия фотона от длины волны света?
4.3.2. Металлическая пластинка под действием рентгеновских
лучей зарядилась. Каков знак заряда?
4.3.3. Чему равно отношение давления света, производимого
на идеально белую поверхность, к давлению света, производимо-
му на идеально черную поверхность? Все прочие условия в обоих
случаях одинаковы.
4.3.4. Свободный атом излучает фотон. Выполняется ли при
этом закон сохранения энергии? Выполняется ли при этом закон
сохранения импульса? Выполняется ли при этом закон сохранения
массы?
4.3.5. Во что преобразуется при внешнем фотоэффекте энергия
падающего на тело света?
4.3.6. Способен ли свободный электрон поглотить квант света?
4.3.7. Фотон и электрон обладают одинаковой кинетической
энергией. Который из них имеет боJльшую длину волны?
4.3.8. Освещают две нейтральные пластинки, одну — металли-
ческую, другую — полупроводниковую. Останутся ли пластинки
нейтральными при возникновении фотоэффекта?

Задачи без решения
4.3.12. При какой длине электромагнитной волны энергия фо-
тона равна Е = 3,3 · 10–20 Дж? Ответ дать в ангстремах.
4.3.13. Сколько фотонов попадает за t = 1 с в глаз человека,
если глаз воспринимает свет с длиной волны 0,44 мкм при мощ-
ности светового потока P = 0,45 · 10–19 Вт? Постоянная Планка
h = 6,6 · 10–34 Дж · с, скорость света c = 3 · 108 м/с.
4.3.14. Источник света мощностью N = 100 Bт испускает в одну
секунду n = 5 · 1020 фотонов. Найти среднюю длину волны излучения λ.
Ответ дать в микрометрах, округлив его до целого числа.
4.3.15. Определите массу и импульс фотона для излучения с дли-
ной волны λ = 1 мкм. Постоянная Планка h = 6,62 · 10–34 Дж · с.
4.3.16. Вычислите в электронвольтах энергию фотона с длиной
волны λ = 207 нм (1 нм = 10–9 м, 1 эВ = 1,6 · 10–19 Дж, h = 4,14 ·
· 10–15 эВ · с, с = 3 · 108 м/с).
4.3.17. Определите энергию фотона для света с длиной волны λ =
= 4 · 10–7 м, распространяющегося в среде с абсолютным показателем
преломления n = 1,5. Постоянная Планка h = 6,62 · 10–34 Дж · с.
4.3.18. Источник монохроматического света мощностью P =
= 66 Вт испускает за t = 10 с N = 1,8 · 1021 фотонов. Определить
длину волны источника.
4.3.19. Рубиновый лазер излучает импульс, состоящий из n =
= 2 миллиарда фотонов с длиной волны λ = 694 нм. Найти сред-
нюю мощность импульса лазера, если его длительность равна
τ = 2 мс.
4.3.20. Мощность излучения лазера Р = 100 Вт, длина волны из-
лучения λ = 1,2 · 10–8 м. Определите число фотонов, испускаемых
лазером в единицу времени. Постоянная Планка h = 6,6 · 10–34 Дж · с,
скорость света с = 3 · 108
 м/с.
4.3.21. Энергия фотона равна кинетической энергии электро-
на, имевшего начальную скорость v0 = 106 м/с и ускоренного раз-
ностью потенциалов U = 4 В. Найти длину волны λ фотона.
4.3.22. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его
импульс был равен импульсу фотона с длиной волны λ = 550 нм?
291
4.3.23. Катод фотоэлемента освещается ультрафиолетовыми
лучами с длиной волны λ = 350 нм. Для того чтобы фотоэлектро-
ны не достигали анода, между катодом и анодом нужно приложить
напряжение U > 1,55 В. Найти работу выхода электронов из мате-
риала катода.
4.3.24. Какую скорость получают вырванные из калиевого фо-
токатода электроны при облучении его фиолетовым светом с дли-
ной волны λ = 420 нм? Работа выхода А = 2 эВ. Определите массу
фотона падающего света.
4.3.25. Чему равен запирающий потенциал для калиевого фо-
токатода при облучении его фиолетовым светом с длиной волны
λ = 420 нм? Работа выхода А = 2 эВ. Определите массу фотона
падающего света.
4.3.26. Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением
ультрафиолетовым светом платиновой пластинки, нужно приложить
задерживающую разность потенциалов U1
 = 3,7 В. Если платиновую
пластинку заменить другой пластинкой, то задерживающую раз-
ность потенциалов придется увеличить до U2 = 6 В. Определить
работу выхода A2
 электронов с поверхности этой пластины, если
работа выхода электронов из платиновой пластины A1
 = 6,3 эВ.
4.3.27. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла
соответствует длине волны λ0
 = 275 нм. Найти максимальную ско-
рость электронов, вызываемых светом с длиной волны λ = 180 нм.
Масса электрона m = 9,1 · 10–31 кг.
4.3.28. Фотон с энергией ε = 0,25 МэВ рассеялся на первона-
чально покоившемся свободном электроне. Определите кинети-
ческую энергию электрона отдачи, если длина волны рассеянного
фотона изменилась на 20%.
4.3.29. Фотон с энергией ε = 0,3 МэВ рассеялся под углом
θ = 180° на свободном электроне. Определите долю энергии фо-
тона, приходящуюся на рассеянный электрон.
4.3.30. Какова была длина волны λ0
 рентгеновского излучения,
если при комптоновском рассеянии этого излучения графитом
под углом ϕ = 60° длина волны рассеянного излучения оказалась
равной λ = 25,4 пм?
4.3.31. При комптоновском рассеянии энергия падающего фо-
тона распределяется поровну между рассеянным фотоном и элек-
троном отдачи. Угол рассеяния ϕ = π/2. Найти энергию W и им-
пульс p рассеянного фотона.

Ответы к задачам по физике Антошина from zoner

Категория: Физика | Добавил: Админ (18.07.2016)
Просмотров: | Теги: Антошина | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar