Оператор кинетической энергии

8. Оператор полной энергии

 

 

3. Средняя кинетическая энергия электрона в атоме равна 10 эВ. Каков порядок наименьшей погрешности, с которой можно вычислить координату электрона в атоме?

 

Ответы:

5. 10^-8 м

6. 10^-9 м

7. 10^-10 м

8. 10^-11 м

Решение:

Формула для соотношения неопределенностей Гейзенберга имеет вид:

Импульс выражается через кинетическую энергию следующим образом:

Так как p – это вектор, то он может быть направлен в противоположные стороны. Это значит, что неопределенность проекции импульса равна:

Dp_x = 2 p

Получим итоговую формулу:

м.

 

4. Как соотносятся между собой коэффициенты прозрачности следующих потенциальных барьеров: а) барьер ширины L для частицы массой 4m (D₁) б) барьер ширины 2L для частицы массой m (D₂):

 

Ответы:

4. D₁ < D₂

5. D₁ = D₂

6. D₁ > D₂

 

Решение:

Ответ очевиден из формулы:

Для обоих случаев получается следующий ответ:

 

5. Электрон переходит в атоме водорода со второго энергетического уровня на третий. Определите: а) испускаться или поглощаться будет фотон б)энергию этого фотона.

Ответы:

5. а) поглощаться б) 1,89 эВ

6. а) поглощаться б) 1,75 эВ

7. а) испускаться б) 1,89 эВ

8. а) испускаться б) 1,75 эВ

Решение:

Выражение для энергии имеет вид: , где n=2, m=3. Следовательно, энергия будет равна: . Фотон будет поглощаться.

 

6. Выберите верное утверждение:

Теория Бора впервые объяснила устойчивость атома

7. Теория Бора в состоянии описать любой атом

8. Теория Бора показала применимость классической физики к внутриатомным явлениям

9. Все утверждения неверные

10. Все утверждения верные

 

Тепловое излучение.

1. Наиболее вероятная длина волны ~ . Найти k.

Отв.: k=-1

1. Максимальная спектральная плотность энергии ~ . Найти k.

Отв.: k=5

1. Наиболее вероятная частота теплового излучения Найти k.

Отв.: k=1

1. Определить, как изменится энергетическая светимость, если термодинамическую температуру черного тела увеличить в 3 раза?

1. уменьшиться в 81 раз

Увеличиться в 81 раз

3. уменьшится в 1.3 раза

4. увеличиться в 1.3 раза

5. не измениться

 

5. Два тела одинаковой формы и размеров, но обладающей разной лучепоглощательной способностью, нагреты до одинаковой температуры, а затем помещены в вакуум. В результате излучения эти тела остыли. Кривые (1) и (2) на рисунке показывают изменение температуры этих тел в процессе остывания. Какая из кривых характеризует остывание тела с большей лучепоглощающей способностью?

1. 1

2. 2

3. одинаковая лучепоглощающая способность

4. недостаточно данных для ответа.

 

 

6. Определить объемную плотность энергии излучения абсолютно черного тела ( ) в интервале частот от до , если по оси ординат отложена функция излучения.

 

1. =

2. =

3. =

4. =

5. =

 

7. Исследование спектра изучения Солнца показывает, что максимум спектральной плотности излучательной способности соответствует длине волны λ=500нм. Принимая Солнце за абсолютно черное тело, определить излучательность R Солнца.

(b=2.9 м*К).

1. 64 МВт/м

2. 36 МВт/м

3. 64 КВт/м

4. 36 КВт/м

5. нет правильного ответа

 

 

Фотоэффект.

1. Рентгеновская трубка, работующая под напряжением U=50кВ и потребляющая ток силой I, излучает за время t N фотонов со средней длиной волны λ. Определить коэффициент полезного действия η.

1. η=

2. η=

3. η=

4. η=

5. η=

 

1. На рисунке представлены вольтамперные характеристики двух фотокатодов, освещенных одним и тем же источником света. У какого фотокатода больше работа выхода?

1. 1>2

2. 2>1

3. 1=2

4. недостаточно данных для ответа

 

3. Работа выхода электрона с поверхности цезия равна А =1.89 эВ. С какой максимальной скоростью вылетают электроны из цезия, если металл освещен желтым светом с длиной волны мкм?

1. 2.72

2. 1.54

3. 1.97

4. 2.37

5. Нет правильного ответа.

4. Сколько фотонов содержит Е=10 Дж излучений с длиной волны мкм?

 

1. 5.04

2. 6.1

3. 5.04

4. 6.1

5. Нет правильного ответа.

5. Между фотокатодом и анодом расстояние S и приложена такая разность потенциалов, что наиболее быстрые фотоэлектроны могут пролететь только половину S. Какое расстояние они пролетят, если расстояние между электронами уменьшится вдвое пи той же разности потенциалов?

 

1. s/2

2. s

S/4

4. s/6

5. Недостаточно данных для ответа.

6. Определить красную границу фотоэффекта для цезия, если пи облучении его поверхности фиолетовым светом длинной волны λ=400 нм максимальная скорость

 

фотоэлектронов равна 0.65 Мм/с (h=6.626 Дж ).

1. 360нм

2. 240нм

Нм

4. 465нм

5. нет правильного ответа.

 

 

Эффект Комптона

.

1. В результате комптоновского рассеяния в одном случае фотон полетел под углом к первоначальному направления падающего фотона, а другой – под углом . В каком случае длина волны излучения после рассеяния больше и в каком случае электрон, участвующий во взаимодействие, получил большую энергию?

1. 1, 2

2. 1, 1

3. 2, 1

4. 2, 2

2. В результате эффекта Комптона фотон при соударение с электроном был рассеян на угол =90 . Энергия рассеянного фотона Е =6.4 Дж. Определить энергию Е фотона до рассеянивания. (с=3 м/с, m =9.1 кг).

1. 1.9*10 Дж

2. 1.8*10 Дж

3. 2,9*10 Дж

4. 6.4*10 Дж

5. нет правильного ответа.

3. Рентгеновские лучи с длиной волны =70.8 пм испытывает комптоновское рассеивание на парафине. Найдите длину волны λ рентгеновских лучей, рассеяных в направление ( ).64,4 пм

 

1. 61,7пм

2. 64,4пм

3. 35.4 пм

Пм

5. нет правильного ответа

4. Фотон с энергией Е=6.4 Дж рассеялся под углом на свободном электроне. Определить энергию Е рассеянного фотона и кинематическую энергию Т электрона отдачи.(h=6.626*10 Дж*с, =2,426 пм, с=3*10 м/с).

1. 3,49*10 , 2,11*10

2. 3,52*10 , 2,11*10

3. 3,49*10 , 2,57*10

4. 3,52*10 , 2,57*10

Нет правильного ответа

5. Фотон с энергией Е=4 Дж рассеялся на свободном электроне. Энергия Е =3,2*10 Дж. Определить угол рассеивания . (h=6.626*10 Дж*с, =2,426 пм, с=3*10 м/с).

1. 2,4*10

2. 3,2*10

3. 2,4*10

4. 3,2*10

5. нет правильного ответа

6. Какова была длина волны рентгеновского излучения, если при комптоновском

рассеяния этого излучения графитом под углом =60 длина волны рассеянного излучения оказалась равной =25,4пм?

Пм

2. 42,2пм

3. 15,5пм

4. 25,3пм

5. нет правильного ответа.

 

Волны де Бройля.

1. Определить длину волны де Бройля электрона, если его кинетическая энергия Т=1 кэВ (h=6.626*10 Дж*с, m =9.1 кг).

1. 12пм

Пм

3. 42пм

4. 64пм

5. нет правильного ответа

2. Заряженная частица, ускоренная разностью потенциалов U=200В, имеет длину волны де Бройля =2,02пм. Найти массу m частицы, если ее заряд q=1.6*10 Кл

(h=6.626*10 Дж*с)

1. 9.1 кг

2. 1.67

3. 9.1

4. 1.67

5. нет правильного ответа

3. Электрон движется по окружности радиусом r=0.5см в однородном магнитном поле с индукцией В=9мТл. Определить длину волны де Бройля электрона. (q=1.6*10 Кл m =9.1 кг).

1. 1,1нм

Нм

3. 0,1мм

4. 1,1мм

5. нет правильного ответа

 

4. Кинетическая энергия электрона – Т, его длина де Бройля . Если кинетическая энергия уменьшилась в 4 раза, то длина волны де Бройля:

1. увеличилась в 4 раза

2. уменьшилась в 4 раза

3. уменьшилась в 2 раза

Увеличилась в 2 раза

5. не изменилась

5. Найти длину волны де Бройля для электронов, прошедших разность потенциалов U=1В.

1. 1,97нм

2. 0,123нм

3. 0,89нм

4. 1,44нм

Нет правильного ответа

6. Найти длину волны де Бройля для электрона, движущегося со скоростью v= м/с.

1. 650нм

2. 568нм

3. 458нм

Нм

5. нет правильного ответа

Ядерная физика

1) Если атомное ядро в результате радиоактивного распада получает избыток энергии и переходит в возбужденное состояние, то каким образом она затем освобождается от этого избытка энергии?

Ответы:
a) Испусканием фотонов видимого света.
b) Испусканием квантов ультрафиолетового излучения.
c) Испусканием гамма – квантов.
d) Испусканием радиоволн.

2) Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Между какими парами частиц внутри ядра не действуют ядерные силы притяжения?
1) Протон – протон.
2) Протон – нейтрон.
3) Нейтрон – нейтрон.

Ответы:
a) только 1
b) только 2
с) только 3
d) 1 и 2
e) 1 и 3
f) 2 и 3
g) действуют во всех трёх парах 1, 2 и 3.

3) По отношению к какой частице позитрон является античастицей?

Ответы:
a) К электрону
b) К протону
c) К нейтрону
d) К нейтрино
e) К фотону