Билет 1 Механическое движение. Связь между линейными и угловыми характеристикам Механи́ческим движе́нием
жүктеу/скачать 34,41 Mb.
|
| Эффект Комптона
3. Точка движется по окружности радиусом R =115,2 см, с постоянным тангенциальным ускорением at.= 1,6 м/с2. Через время t =1,2 с после начала движения нормальное ускорение точки an=nat. Найти величину n.
1. Проводники в электрстатическом поле. Эквипотенциалные поверхности. Конденсаторы и их соединения.Электроемкость. Энергия электрического поля. Проводниками электричества являются такие вещества, в которых имеются свободные электрические заряды, способные перемещаться из одной части проводника в другую под действием приложенного электрического поля. Если во внешнее электрическое поле внести нейтральный проводник (рис. 19), то положительные заряды в проводнике под действием поля будут перемещаться в направлении внешнего поля, отрицательные – против поля. Рис.19
Таким образом, в проводнике произойдет разделение зарядов: на одном конце проводника возникнет избыток положительных зарядов, на другом – отрицательных. Разделившиеся заряды называют индуцированными, процесс разделения электростатической индукцией. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока на оставшиеся заряды в проводнике перестанет действовать сила. Дело в том, что разделившиеся заряды в проводнике создадут в проводнике собственное поле, направленное против внешнего поля и разделение зарядов будет происходить до тех пор, пока действие внутреннего поля на оставшиеся заряды в проводнике не компенсирует действие внешнего поля. Другими словами, пока напряженность внутреннего поля разделенных зарядов не сравняется с напряженностью внешнего поля и напряженность суммарного поля в проводнике не станет равной нулю. При внесении проводника в электрическое поле происходит разрыв линий напряженности внешнего поля: на проводнике: они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды возникают в результате смещения зарядов и согласно формуле (13) электростатическое смещение равно поверхностной плотности смещенных зарядов .Поэтому вектор получил название электростатического смещения. Силовые линии внешнего поля перпендикулярны к внешней поверхности проводника. Отсутствие поля внутри проводника (Е=0) означает, что потенциалы во всех точках проводника одинаковы, т. е. весь проводник представляет собой эквипотенциальную поверхность. Поскольку внутри проводника заряды отсутствуют, то создание полости внутри проводника не влияет на распределение зарядов на его поверхности. Поле внутри полости будет отсутствовать. Если теперь проводник заземлить, потенциал проводника будет равен нулю. На этом основана электростатическая защита - экранирование электроизмерительных приборов от воздействия внешних электрических полей. Электроемкостью (емкостью) C уединенного изолированного проводника называется физическая величина, равная отношению изменения заряда проводника q к изменению его потенциала f: C = Dq/Df.
Единица измерения емкости в системе СИ называется Фарадой. Фарада (Ф) - это емкость такого уединенного проводника, потенциал которого повышается на 1 Вольт при сообщении ему заряда в 1 Кулон. 1 Ф = 1 Кл/1 В. Конденсатором называют систему двух разноименно заряженных проводников, разделенных диэлектриком (например, воздухом). Свойство конденсаторов накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле характеризуется величиной, называемой электроемкостью конденсатора. Электроемкость конденсатора равна отношению заряда одной из пластин Q к напряжению между ними U: C = Q/U.
При параллельном соединении напряжение на всех обкладках одинаковое U1 = U2 = U3 = U = e, а емкость батареи равняется сумме емкостей отдельных конденсаторов C = C1 + C2 + C3.
При последовательном соединении заряд на обкладках всех конденсаторов одинаков Q1 = Q2 = Q3, а напряжение батареи равняется сумме напряжений отдельных конденсаторов U = U1 + U2 + U3. Емкость всей системы последовательно соединенных конденсаторов рассчитывается из соотношения: 1/C = U/Q = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 Емкость батареи последовательно соединенных конденсаторов всегда меньше, чем емкость каждого из этих конденсаторов в отдельности. Энергия электростатического поля. Энергия заряженного плоского конденсатора Eк равна работе A, которая была затрачена при его зарядке, или совершается при его разрядке. A = CU2/2 = Q2/2С = QU/2 = Eк. Поскольку напряжение на конденсаторе может быть рассчитано из соотношения: U = E*d,
где E - напряженность поля между обкладками конденсатора, d - расстояние между пластинами конденсатора, то энергия заряженного конденсатора равна: Eк = CU2/2 = ee0S/2d*E2*d2 = ee0S*d*E2/2 = ee0V*E2/2, где V - объем пространства между обкладками конденсатора. Энергия заряженного конденсатора сосредоточена в его электрическом поле. 2. Постулаты Бора. Модели строения атома Томсона и Резерфорда. Квантовые постулаты Бора – предположения(утверждения), сделанные Н. Бором для того, чтобы модель строения атома Резерфорда соответствовала реальному поведению атомов водорода; Правило квантования орбит – правило, по которому электрон движется по орбитам, момент импульса которых равен целому числу постоянной планка (с чёрточкой); главное квантовое число – целое число, равное соответствующему номеру состояния атома; для основного состояния n = 1; Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): В атоме существуют стационарные орбиты, двигаясь по которым электрон не излучает. Второй постулат (правило частот): Излучение и поглощение энергии происходит при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. Энергия излучённого или поглощённого фотона равна разности энергий стационарных состояний hvkn = Ek - En; Частота излучения равна: vkn = (Ek - En) / h Или, длина волны излучения λ равна: λkn = hc / (Ek - En), где h – постоянная Планка, с – скорость света в вакууме. Если Ek > En, то происходит излучение фотона, если Ek < En, то происходит поглощение фотона, при котором атом переходит из одного стационарного состояния в другое. Энергия электрона, как и скорость и радиус орбиты, принимают дискретный набор значений, т. е. квантуются. Расчеты частот переходов с энергетических уровней для атома водорода дают значения, совпадающие с экспериментальными величинами спектра водорода.Используя понятие энергетических уровней в атомах было открыто явление индуцированного излучения. Это явление используется в лазерах, устройствах, которые дают индуцированное излучение в различных диапазонах электромагнитного излучения. Вывод.В основу своей модели строения атома Нильс Бор положил два постулата. 1-й постулат: существуют стационарные орбиты, находясь на которых, электрон не излучает и не поглощает энергию.2-й постулат: изучение энергии происходит при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую в виде кванта света (излучения). В 1911 году Резерфорд предложил планетарную модель атома, когда работал в лаборатории Дж. Томсона, проверяя достоверность его модели.Внутрь свинцового цилиндра с узким отверстием был заложен радий. При помощи диафрагмы создавался узкий пучок -частиц, которые, пролетая через отверстие диафрагмы, попадали на экран, покрытый специальным составом, и наблюдалась сцинтилляционная вспышка. Все частицы, которые вылетали из цилиндра, попадали в одну точку. Когда на пути летящих -частиц была поставлена золотая пластина, только небольшая часть -частиц начали отклоняться от первоначальной траектории.Внутрь свинцового цилиндра с узким отверстием был заложен радий. При помощи диафрагмы создавался узкий пучок -частиц, которые, пролетая через отверстие диафрагмы, попадали на экран, покрытый специальным составом, и наблюдалась сцинтилляционная вспышка. Все частицы, которые вылетали из цилиндра, попадали в одну точку. Когда на пути летящих -частиц была поставлена золотая пластина (рис. 2), только небольшая часть -частиц начали отклоняться от первоначальной траектории. Рис. 2. Траектория частиц в присутствии золотой пластины Из фундаментальных опытов, которые провел Резерфорд, следовало, что в состав атома входит очень небольшая положительно заряженная частица, несущая почти всю массу атома (рис. 3). Это противоречило модели Томсона, в которой электроны были распределены в положительно заряженной массе (рис. 4).
Резерфорд решил, что в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны (рис. 3). Но так как данная модель противоречила классической электродинамике, Резерфорд ее снял.Противоречие заключалось в следующем: так как каждая ускоренно движущаяся частица излучает в пространство электромагнитные волны, при этом она теряет свою энергию. По этой логике, электрон, двигаясь ускоренно, теряет энергию и должен свалиться на ядро. Но атом является устойчивым образованием, и этого не происходит 3. Две материальные точки движутся в одной и той же системе отсчета согласно уравнениям Х1=20 + 4t – 4,5t2 и Х2= 2 + 2t + 0,5t2. В какой момент времени скорости этих точек будут одинаковыми? Найти скорости и ускорения точек в этот момент времени. Объяснение: проекция скорости на ось ох - это первая производная dx/dt и они должны быть равны во время t 4 -9t = 2 + t ⇒ t = 0.2 (cek) скорости во момент времени 0,2 сек ускорения жүктеу/скачать 34,41 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|