3 и 4 контрольные работы по физике

ДИСЦИПЛИНА: ФИЗИКА
Выполните письменную контрольную работу:
Контрольная работа № 3
1. В замкнутой электрической цепи, состоящей из двух разнородных металлов, возникает термо-ЭДС, если спаи имеют разную температуру (явление Зеебека). Если же по этой цепи пропустить электрический ток, то один из спаев будет нагреваться, а другой охлаждаться (явление Пельтье). Термоэлектрические свойства такой цепи зависят от природы контактирующих металлов. Для примера сравним две системы, состоящие из двух пар разнородных металлов:
I. Медь-серебро (Cu=8,93х103 кг/м3, Мcu=64х10-3 кг/моль,
Ag=10,5х103 кг/м3, Мag=108х10-3 кг/моль);
II. Висмут-железо (Bi=9,80х103 кг/м3, Мbi=209х10-3 кг/моль,
Fe=7,88х103 кг/м3, Mfe=56х10-3 кг/моль).
Определить, полагая, что на каждый атом металла приходится один свободный электрон: концентрацию свободных электронов в железе;
2. Широко применяются в электронной технике полупроводники на основе элементов четвертой группы таблицы Менделеева германия и кремния. Пользуясь зонной теорией электропроводности, определить: величину удельной электрической проводимости германия, если концентрация примесных атомов трехвалентного индия равна 4,5х1021 м-3, а подвижность носителей заряда 0,18 м2/(Вс) (указать тип носителей заряда). Собственной проводимостью пренебречь; считать все атомы примеси ионизированными;
3. В магнитном поле бесконечного прямого проводника с током I1=2,0 А находится жесткая квадратная рамка со стороной а=0,20 м, обтекаемая током I2=4,0 А, две стороны которой параллельны первому проводнику. Ближайшая к проводнику сторона рамки находится от него на расстоянии а. Приняв 0=4х10-7 Гн/м, определить: силу, действующую на сторону АД рамки;
4. В центре “бесконечного” соленоида с плотной навивкой радиусом R=5 см, имеющего n=4000 витков на метр, помещена квадратная рамка с N=100 витков, сторона которой равна а=2,0 см. Рамка с током I2=0,50 А может поворачиваться вокруг оси ОО, перпендикулярной оси соленоида, по которому течет ток I1=5,0 А. Определить: магнитный момент рамки с током;
5. Тороид без сердечника квадратного сечения имеет обмотку, состоящую из N=1000 витков, по которой течет ток I=10,0 А. Учитывая, что наружный диаметр тороида D=40,0 см, а внутренний d=20,0 см, определить, сделав вывод соответствующих формул с помощью закона полного тока: максимальное значение индукции магнитного поля тороида;
6. В однородном магнитном поле индукцией В=1,0х10-3 Тл с частотой =314 рад/с вращаются две замкнутые изолированные рамки, жестко связанные между собой. Рамки размерами: 1-я - (2,0х3,0) см2, 2-я - (1,5х3,0) см2, содержат по N=100 витков тонкой проволоки сопротивлениями R1=6,0 Ом и R2=4,5 Ом соответственно. Они могут вращаться вокруг общей оси ОО, перпендикулярной линиям индукции. Плоскости рамок взаимно перпендикулярны. Полагая, что в начальный момент плоскость первой рамки параллельна линиям индукции внешнего поля, определить как функцию времени: потокосцепление, связанное со 2-й рамкой;
7. Соленоид, выполненный в виде картонного каркаса длиной в=0,50 м и диаметром D=2,50 см с однослойной обмоткой из медной проволоки (=1,7х10-8 Омм) диаметром d=0,20 мм с плотно прилегающими друг к другу витками включен в электрическую цепь ЭДС источника =4,24 В с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением. Считая незначительным сопротивление подводящих проводов, определить: мгновенное значение объемной плотности энергии магнитного поля соленоида в момент времени =7,7 мкс после замыкания ключа К в положение 1;
8. В однородное магнитное поле индукцией В=1,0х10-3 Тл влетают под углом =300 протон (р) и электрон (е) с одинаковыми скоростями, равными v=4,0 км/с. Учитывая, что элементарный заряд е=1,60х10-19 Кл, и массы протона и электрона соответственно равны: mp=1,67х10-27 кг, me=9,11х10-31 кг, определить: шаг винтовой линии электрона;
Контрольная работа № 4
1. Плоскопараллельная стеклянная пластинка (n=1,5) толщиной h=1,20 мкм помещена между двумя прозрачными средами: сверху расположена жидкость с показателем преломления n1, снизу - с показателем преломления n2. Монохроматический свет (длина волны в вакууме =0,64 мкм) падает на пластинку сверху под углом i=300. Показать ход лучей на рисунке, вывести необходимые расчетные формулы и определить: максимум или минимум интенсивности отраженного света будет иметь место, если n1=1,33, а n2=1,63;
2. Параллельный пучок монохроматического света (=0,64 мкм) падает нормально на непрозрачную диафрагму Д с круглым отверстием радиусом r. Оптическая ось проходит через центр отверстия перпендикулярно плоскостям диафрагмы и экрана Э для наблюдения явления дифракции, пересекая последний в точке Р (тока наблюдения) на расстоянии В от диафрагмы. Используя метод зон Френеля, определить: минимальное расстояние В, при котором в точке Р наблюдается темное пятно, если r=2,0 мм;
3. Оптическая система состоит из трех одинаковых призм Николя и трубки с оптически активным веществом, вращающим плоскость поляризации. Потери на отражение и поглощение света в каждом из четырех приборов составляют к=5,0%. Николи расположены так, что угол между главными плоскостями двух ближайших призм составляет 300. Трубка длиной l=15 см, содержащая раствор сахара (с=0,30 г/см3) с удельным вращением уд=66,5 град/(дмг/см3), увеличивает угол между плоскостью колебаний светового вектора и главной плоскостью второй призмы. На первую призму падает естественный свет интенсивностью I0, на выходе из призмы она уменьшается до I1, на выходе из трубки - до I2 и т.д. до I4. Определить отношение интенсивностей: I0/I4;
4. Излучение угольной дуги с простыми углями можно в первом приближении принять за излучение абсолютно черного тела. Излучающий кратер дуги диаметром d=7,0 мм в зависимости от режима работы изменяет температуру от Т1=4200 К до Т2=4500 К. Определить: лучистый поток, излучаемый кратером, при температуре Т2;
5. На поверхность серебряной пластины падает электромагнитное излучение с длиной волны , вызывая явление внешнего фотоэффекта. Принимая работу выхода электронов из серебра равной А=4,70 эВ, определить: энергию фотона ультрафиолетового диапазона в джоулях и электроновольтах, если его длина волна 1=0,156 мкм;
6. Определить, пользуясь теорией Бора, для атома водорода: в длинах волн границы спектральной области, в которой лежат линии серии Лаймана (ультрафиолетовая область спектра);
7. Определить энергии ядерных реакций. Освобождается или поглощается энергия в каждой из указанных реакций:
8. Типичными металлическими проводниками электрического тока являются медь (Cu) и алюминий (Al), плотности и атомные массы которых соответственно равны: Сu3=8,93х103 кг/м3, Аcu=64х10-3 кг/моль, Al=2,70х103 кг/м3, Аal=27х10-3 кг/моль. Пользуясь распределением Ферми-Дирака, определить: концентрацию электронов проводимости в алюминии, считая, что на каждый атом приходится по одному свободному электрону;