Тема №5616 Ответы к задачам по физике Савченко (Часть 13)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Савченко (Часть 13) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Савченко (Часть 13), 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

14.3.11. Неподвижной сфере радиуса R с равномерно распределенным поверхностным зарядом Q сообщили скорость βc. Определите максимальную электрическую напряженность и максимальную и минимальную плотности поверхностного заряда в новом состоянии.
14.3.12∗. Определите распределение электрической напряженности и магнитной индукции движущегося со скоростью βc заряда q.
14.3.13∗. Между неподвижными обкладками конденсатора со скоростью βc движется пластина из вещества с диэлектрической проницаемостью ε. Напряженность электрического поля между диэлектриком и пластинами E. Чему равна напряженность электрического поля и индукция магнитного поля внутри диэлектрика?
14.3.14∗. Диэлектрическая пластина толщины h движется со скоростью βc между обкладками конденсатора, который пронизывается внешним магнитным полем с индукцией B, перпендикулярной к обкладкам и пластине. Диэлектрическая проницаемость вещества пластины ε. Определите разность потенциалов между разомкнутыми обкладками конденсатора.

14.3.15. Во сколько раз изменится амплитуда плоской электромагнитной волны при переходе в систему координат, движущуюся со скоростью βc в направлении распространения волны?
14.3.16∗. Решите задачу 14.3.15 при распространении плоской волны в диэлектрической среде с коэффициентом преломления n.

14.3.17. На движущуюся со скоростью βc металлическую стенку перпендикулярно падает плоская электромагнитная волна. Во сколько раз изменится амплитуда волны при отражении?
14.3.18∗. Решите задачу 14.3.17, когда электромагнитная волна падает на движущуюся стенку под углом α.
14.3.19. Скорость электронов в параллельном пучке βc. Как изменится плотность электронов при движении относительно пучка со скоростью β1c в продольном направлении?
14.3.20. В прямом проводе плотность тока равна j. Как изменится эта плотность при движении провода со скоростью β1c в продольном направлении? Какой объемный заряд возникает в проводе?
14.3.21∗. Изменится ли плотность тока в проводнике при движении его перпендикулярно направлению тока?
14.3.22. Толщина неподвижного плоского конденсатора h, плотность тока утечки j. Начальная плотность поверхностных зарядов σ. Как будет меняться электрическое поле внутри конденсатора при движении его со скоростью βc параллельно пластинам?
14.3.23∗. Решите задачу 14.3.21 в случае движения конденсатора со скоростью βc перпендикулярно пластинам.
14.3.24. Магнитный момент длинного плоского соленоида с током равен M. Какой электрический момент возникнет у этого соленоида при поперечном движении его со скоростью v параллельно плоским поверхностям?
14.3.25∗. Решите задачу 14.3.24 в случае круглого длинного соленоида.

14.3.26. а. «. . . Для движущегося электрона электрическое поле E эквивалентно добавочному магнитному полю B~ = [β~ × E~ ]» (Г. Бете, Э. Солиптер. Квантовая механика с одним и двумя электронами. М.: Физматгиз, 1960). Определите, используя это утверждение, силу действующую на магнитный момент электрона в атоме водорода, если электрон∗) движется по круговой орбите.
14.3.27. Когда-нибудь в космическом пространстве будут создаваться гигантские накопители электромагнитной энергии. Один из вариантов такого накопителя — магнитоэлектрический плоский конденсатор, в котором разноименные электрические заряды, расположенные на пластинах, создают электрическое поле напряженности E, а циркулярный ток сверхпроводящей подложки (изолированный от пластин) создает магнитное поле индукции B, равный по величине (в системе СГС) E. В таком конденсаторе магнитное поле, расталкивающее пласти-
ны, будет равно электрическому давлению, притягивающему пластины, и в целом конденсатор будет находиться в равновесии. Поэтому можно создавать такие накопители очень больших размеров, так как они не требуют дополнительного крепежа. Докажите, что равновесие в накопителе не изменится при их движении как вдоль, так и поперек пластин.
14.3.28∗. Заряженный конденсатор, подвешенный на нити, казалось бы, не может вместе с нитью и подвесом двигаться поступательно, если угол α не прямой, так как магнитная сила взаимодействия двух совместно движущихся зарядов создает вращательный момент. Этот вращательный момент можно было бы обнаружить экспериментально, если считать, что конденсатор вместе с Землей движется со скоростью βc. Так ли это?

14.4.1. Электрон, влетающий со скоростью βc в протяженное неподвижное и однородное электрическое поле, вылетает из него через время τ . Скорость электрона направлена вдоль поля. Как долго будет находиться в поле электрон, если, наоборот, на неподвижный электрон с такой же скоростью налетает поле? Решите эту задачу двумя способами, используя: а) эффект релятивистского замедления ∗) Если задача не требует численного ответа, обозначайте массу покоя электрона me, заряд e.18 времени, б) формулу Лоренца, согласно которой масса частицы, движущейся со скоростью.
14.4.2∗. Электрон, влетающий со скоростью v в протяженное однородное электрическое поле, летящее ему навстречу со скоростью u, через время τ вылетает из него. Электрическая напряженность направлена по скорости электрона.
Определите ее величину.
14.4.3. Одна из пластин неподвижного плоского конденсатора испускает электроны, которые через время τ после испускания попадают со скоростью v на вторую пластину. Определите напряженность электрического поля конденсатора. Пространственным зарядом и начальными скоростями электронов пренебречь.
14.4.4. Во сколько раз изменится время движения электрона в задаче 14.4.3, если конденсатор и испущенные электроны двигаются со скоростью u: а) поперек пластин? б) параллельно пластинам? Чему равны в случаях а) и б) скорости электронов на второй пластине?
14.4.5. Скорость электрона, пролетевшего неподвижный участок с электрическим полем напряженности E, направленной по движению электрона, изменилась с 2v до v. Определите время пролета электрона через этот участок.
14.4.6∗. На неподвижный электрон налетает со скоростью света продольное электрическое поле напряженности E. Как глубоко проникнет электрон в это поле, если оно действует на электрон в направлении своего движения?
14.4.7. Электрон, пролетая через поле неподвижного плоского конденсатора, получает поперечный импульс p. Скорость электрона на входе в конденсатор равна βc и направлена параллельно его пластинам. Какой поперечный импульс получит электрон, если, наоборот, конденсатор со скоростью −βc пролетает мимо первоначально неподвижного электрона? Во сколько раз поперечная скорость, приобретенная электроном в первый раз, будет меньше поперечной скорости, полученной электроном второй раз?
14.4.8. С какой скоростью движется электрон вокруг тяжелого ядра с зарядом ez по круговой орбите радиуса R?
14.4.9∗. Во сколько раз ускорение протона, движущегося перпендикулярно электрическому полю со скоростью βc, больше ускорения протона, движущегося с той же скоростью по полю? под углом α к полю?
14.4.10∗. Какую максимальную скорость может приобрести частица с массой покоя m и зарядом q, рожденная с нулевой скоростью в переменном синусоидальном электрическом поле с амплитудой напряженности E и частотой ω/(2π).
14.4.11. Электрон, влетающий со скоростью βc в протяженное неподвижное и однородное электрическое поле, проникает внутрь этого поля на глубину l. Скорость электронов направлена вдоль поля. На какую глубину проникнут электроны, если, наоборот, на неподвижные электроны с такой же скоростью налетает электрическое поле? Решите эту задачу двумя способами, используя: а) эффект релятивистского сокращения расстояния, б) взаимосвязь работы A с изменением массы частицы ∆m: A = c
14.4.12∗. Электрон, влетающий со скоростью v в однородное электрическое поле, летящее ему навстречу со скоростью u, проникает в поле на глубину l. Определите напряженность поля, если оно направлено по скорости электрона. 

14.4.13. За какое время электрон, родившийся без начальной скорости в электрическом поле с напряженностью E = 104 В/см (1 В/см = 1/300 ед СГС напряженности), пролетит в этом поле расстояние l = 1 м?
14.4.14. Какой должна быть длина линейного ускорителя со средней напряженностью ускоряющего электрического поля E = 105 В/см, предназначенного для ускорения π
+-мезонов до энергий E = 1010 эВ (1 эВ = 1,6 · 10−12 Эрг)? За какое время π +-мезон с нулевой начальной скоростью ускорится до этой энергии?
Энергия покоя π +-мезона m+c 2 = 108 эВ, заряд e.
14.4.15. Для изучения поля электронов на малых расстояниях их ускоряют до энергий в N = 1000 раз большей энергии покоя электрона mec 2 и наблюдают встречное взаимодействие двух таких электронов. Во сколько раз нужно увеличить энергию электрона, чтобы получить такие же результаты, наблюдая взаимодействие между движущимся электроном и первоначально неподвижным электроном?
14.4.16. Пролетая через электростатический конденсатор, протон с кинетической энергией E = 106 эВ отклоняется на угол αp = 0, 1 рад. Оцените, на какой угол отклонится электрон с такой же кинетической энергией.
14.4.17. При какой минимальной разности потенциалов в плоском конденсаторе электроны, ускоренные потенциалом U = 1 МВ, влетающие в конденсатор через небольшое отверстие в нижней пластине под углом α = 30◦ к ней, не долетают до верхней пластины?
14.4.18. Определите кинетические энергии протонов и электронов, проходящих по дуге радиуса R = 0,3 м через поворотный магнит с индукцией B = 1 Тл.
14.4.19. Магнитное поле в телевизионной трубке поворачивает электроны с энергией E = 2·104
эВ на угол α = 60. Отклоняющая катушка создает магнитное поле на участке трубки длиной l = 10 см. Определите индукцию магнитного поля.Какая ошибка совершается при расчете индукции, если пренебречь изменениями массы электрона при его движении?
14.4.20. Каким должен быть радиус кольцевого накопителя с магнитным полем индукции B = 1 Тл, предназначенного для накопления протонов с энергией E = 1011 эВ? для накопления электронов с энергией E = 1011 эВ?
14.4.21. Определите циклотронную частоту электрона, ускоренного разностью потенциалов v = 2 · 106 В, в магнитном поле индукции B = 10 Тл.
14.4.22. Чему равна индукция магнитного поля на накопительных дорожках радиуса R = 6 м, если масса электронов, движущихся по этим дорожкам, в N = 1000 раз больше me?
14.4.23. Электрон влетает со скоростью βc в магнитное поле перпендикулярно границе поля и вектору индукции B. Определите время пребывания электрона в магнитном поле.
14.4.24. Решите задачу 14.4.23 в случае, если область, занятая магнитным
полем, движется перпендикулярно своей границе со скоростью β1c.
14.4.25. Оцените, при какой минимальной энергии электроны, находящиеся на высоте h = 1000 км, смогут достигнуть поверхности Земли в области экватора, если индукция магнитного поля Земли B = 30 мкТл?
14.4.26. Космический корабль входит в ионосферу Земли со скоростью v, которая много больше тепловых скоростей протонов ионосферы. Какой должна быть минимальная толщина магнитного экранного слоя, защищающая лобовую поверхность корабля от протонов, если магнитная индукция B направлена параллельно поверхности?
14.4.27. Определите кинетическую энергию электрона, который движется в магнитном поле индукции B по винтовой линии радиуса R с шагом h.
14.4.28. В скрещенном электрическом поле напряженности E и магнитном поле индукции B релятивистская заряженная частица «дрейфует» поперек полей. Чему равна дрейфовая скорость частицы?
14.4.29∗. Чему равна максимальная скорость заряженной частицы в скрещенном электрическом и магнитном полях E~ и B~ (E~ ⊥ B~ ), если минимальная скорость равна βc? β > k = E/B?
14.4.30∗. Между плоским анодом и катодом подается высокое напряжение. Система находится в магнитном поле индукции B = 10 Тл, которое параллельно электродам. Расстояние между анодом и катодом h = 10 см. При каком минимальном напряжении электроны достигнут анода?
14.4.31∗. Электрон вращается в постоянном магнитном поле индукции B, имея скорость βc~ . Включается электрическое поле E~ параллельно вектору скорости βc~ . Определите максимальную скорость электрона, которую он приобретает в скрещенном поле.
14.5.1. Неподвижная частица массы M распадается на два γ-кванта. Определите массу каждого γ-кванта.
14.5.2. Мощность излучения Солнца W близка к 4 · 1026 Вт. Оцените массу, теряемую Солнцем из-за излучения в течение секунды.
14.5.3. Скорости двух частиц, образующихся при распаде неподвижного ядра массы M, одинаковы по величине и равны βc. Определите полную массу, массу покоя и кинетическую энергию каждой частицы.
14.5.4. При встречном столкновении протонов может рождаться частица с массой поля в k раз больше массы покоя протона mp: p = p + p → p + p + M, M = kmp. Определите минимальную массу движущихся протонов, для которых возможна эта реакция. Чему равна минимальная скорость протонов?
14.5.5. При какой кинетической энергии электронов и позитронов (в МэВ) в экспериментах на встречных пучках наблюдается рождение протон-антипротон ной пары: e
14.5.6. Неподвижный атом массы M поглощает фотон массы m. Определите
массу и импульс атома после поглощения фотона.
14.5.7∗. Определите скорость «отдачи» неподвижного атома массы M после
испускания фотона массы m.
14.5.8. Фотонная ракета, стартующая с Земли, по наблюдениям с Земли теряет в единицу времени массу m. Начальная масса ракеты M. Как меняется от времени скорость и масса покоя ракеты? Действием на ракету гравитационного поля Земли пренебречь.
14.5.9. Две частицы с массами m1 и m2, летящие со скоростью v1 и v2, направленными друг к другу под углом α, сливаются в одну частицу. Определите массу и скорость образовавшейся частицы.
14.5.10. В ядерной физике массы частиц измеряются в энергетических единицах, когда вместо массы m дается энергия массы mc2 (1 МэВ = 1,6·10−19 Дж). Определите в МэВ массы электрона, протона, π 0-мезона и ψ-мезона, если массы этих частиц соответственно равны 0,911 · 10−27 г, 1,673 · 10−24 г, 2,4 · 10−25 г, 5 · 10−24 г.

14.5.15. Движущаяся частица распадается на два γ-кванта с одинаковой массой, которые разлетаются под углом α друг к другу. С какой скоростью двигалась частица?
14.5.18. Определите минимальную энергию электрона и позитрона, которые,
имея одинаковые скорости, направленные под углом α друг к другу, могут родить
протон-антипротонную пару: e
14.5.19. а. С какой скоростью двигалось возбуждающее ядро массы M, если после испускания γ-кванта массы m оно остановилось? На сколько отличается масса и энергия возбужденного и невозбужденного ядра? б. В каком диапазоне скоростей возбужденного ядра из задачи пункта а возможно следующее событие. Испущенный возбужденным ядром γ-квант поглощается невозбужденным неподвижным ядром.
14.5.22. Какую максимальную энергию могут приобрести фотоны с энергией E = 10 эВ при рассеянии на встречном пучке электронов с энергией Ee = 1010 эВ?
14.5.23. Фотон массы m сталкивается с неподвижным электроном. Определите массу фотона и электрона после столкновения, при котором фотон изменил направление движения на угол α.
14.5.24. Докажите, что свободный электрон не может ни поглотить, ни испустить фотон.

 

 


Категория: Физика | Добавил: Админ (03.03.2016)
Просмотров: | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar