Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой Еn = −13,6 эВ/n2 эВ, где n = 1, 2, 3, … При переходе атома из состояния E2 в состояние E1 атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, этот фотон выбивает фотоэлектрон. Частота света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, ν = 6·1014 Гц. Чему равен максимально возможный импульс фотоэлектрона?

Решение:

Уровни энергии электрона в атоме водорода

Уровни энергии электрона в атоме водорода

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой Еn = −13,6 эВ/n2 эВ, где n = 1, 2, 3, … При переходе атома из состояния Е(2) в состояние Е(1) атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, λкр = 300 нм. Чему равна максимально возможная кинетическая энергия фотоэлектрона?

Решение:

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой

 

На рисунке изображены энергетические уровни атома

На рисунке изображены энергетические уровни атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Какова длина волны фотонов, излучаемых при переходе с уровня Е(4) на уровень Е(1), если λ13 = 400 нм, λ24 = 500 нм, λ32 = 600 нм

На рисунке изображены энергетические уровни атома

 

 

 

 

 

Решение:

На рисунке изображены энергетические уровни атома

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой En = -13,6/ n2 эВ, где n = 1, 2, 3, … При переходе из состояния Е2 состояние E1 атом испускает фотон. Поток таких фотонов падает на поверхность фотокатода. Запирающее напряжение для фотоэлектронов, вылетающих с поверхности фотокатода, Uзап = 7,4В. Какова работа выхода Авых фотоэлектронов с поверхности фотокатода?

Решение:

На рисунке приведена схема энергетических уровней атома

На рисунке приведена схема энергетических уровней атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Чему равна длина волны для фотонов, излучаемых при переходе с уровня Е4 на уровень Ev если λ13 = 400 нм, λ24 = 500 нм, λ32 = 600 нм?

На рисунке приведена схема энергетических уровней

Решение:

 

 

 

 

 

 

Небольшой груз, подвешенный на нити длиной 2,5 м

Небольшой груз, подвешенный на нити длиной 2,5 м, совершает гармонические колебания, при которых его максимальная скорость достигает 0,2 м/с.
При помощи собирающей линзы с фокусным расстоянием 0,2 м изображение колеблющегося груза проецируется на экран, расположенный на расстоянии 0,5 м от линзы.
Главная оптическая ось линзы перпендикулярна плоскости колебаний маятника и плоскости экрана.
Определите максимальное смещение изображения груза на экране от положения равновесия.

Решение:

При проведении лабораторной работы ученик собрал

При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме на рисунке. Сопротивления R1 и R2 равны 20 Ом и 150 Ом соответственно. Сопротивление вольтметра равно 10 кОм, а амперметра – 0,4 Ом.
ЭДС источника равна 36 В, а его внутреннее сопротивление – 1 Ом.

На рисунке показаны шкалы приборов с показаниями, которые получил ученик.
Исправны ли приборы или же какой-то из них даёт неверные показания? 
Решение:

В цилиндре закрытом подвижным поршнем

Задача:

В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится одноатомный газ,
который может просачиваться сквозь зазор вокруг поршня.
В опыте по изотермическому сжатию газа его объём уменьшился вдвое,
а давление газа упало в 3 раза.
Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в цилиндре?
Газ считать идеальным.

Решение:

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа пропорциональна
его температуре и числу молей газа: U = (3/2)vRT.
Запишем уравнение Клапейрона–Менделеева:
pV = vRT
(p – давление газа, V – объём сосуда, R – газовая постоянная,
T – температура газа, v – число молей газа).
Из него видно, что произведение vT пропорционально произведению pV.
Значит, согласно условию задачи, внутренняя энергия газа
(как и произведение pV) уменьшилась в 6 раз.

ОтветU уменьшилась в 6 раз.

 

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем

Задача:

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ.
Первоначальное давление газа p1 = 4·105 Па.
Расстояние от дна сосуда до поршня равно L.
Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см2.
В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x = 10 см.
При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной Fтр = 3·103 Н.
Найдите L. Считать, что сосуд находится в вакууме.

Решение:

В горизонтальном цилиндрическом сосуде закрытом поршнем

Шайба массой m начинает движение по желобу

Шайба массой m начинает движение по желобу AB из точки А из состояния покоя.
Точка А расположена выше точки В на высоте H = 6 м.
В процессе движения по желобу механическая энергия шайбы из-за трения уменьшается на ΔE = 2 Дж.
В точке В шайба вылетает из желоба под углом α = 15° к горизонту и падает на землю в точке D, находящейся на одной горизонтали с точкой В (см. рисунок). BD = 4 м.
Найдите массу шайбы m.


Сопротивлением воздуха пренебречь

Решение:

Скорость шайбы в точке В…

Шайба массой m начинает движение по желобу

Если кольцо диаметром 3—4 см, согнутое из тонкой проволоки

Задача:

Если кольцо диаметром 3—4 см, согнутое из тонкой проволоки, окунуть в раствор мыла или стирального порошка, то, вынув его из раствора, можно обнаружить радужную пленку, затягивающую отверстие кольца.
Если держать кольцо так, чтобы его плоскость была вертикальна, и рассматривать пленку в отраженном свете на темном фоне, то в верхней части пленки через некоторое время будет видно растущее темное пятно, окольцованное разноцветными полосами.
Как чередуется цвет полос в направлении от темного пятна к нижней части кольца?
Ответ поясните, используя физические закономерности.

Решение:

1. Окраска пленки обусловлена интерференцией света, отраженного от передней и задней поверхностей пленки.
2. Темное пятно на пленке появляется, когда из-за стекания мыльного раствора вниз толщина пленки становится слишком малой и не наблюдается интерференционный максимум ни для одной из длин волн в видимом диапазоне.
3. По направлению от темного пятна к нижней части кольца толщина пленки постепенно увеличивается, поэтому условие наблюдения первого интерференционного максимума при переходе от темного пятна к нижней части кольца выполняется сначала для света с наименьшей длиной волны (фиолетового), а затем по очереди для света всех цветов радуги, заканчивая светом с наибольшей длиной волны (красным).
Затем наблюдаются максимумы следующих порядков.
В результате под темным пятном пленка окрашена в фиолетовый цвет, затем в синий и т.д. до красного.
Затем чередование цветов повторяется, но цвета начинают смешиваться, т.к. возможно наложение друг на друга максимумов разных порядков для разных длин волн.

На рисунке показана электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента

Задача:

На рисунке показана электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра.
В начальный момент времени ползунок установлен посередине и неподвижен.
Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата вправо.
ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с e.

Решение:

Обозначим катушку трансформатора, подключенную к источнику тока 1, а подключенную к вольтметру 2.
Пока ползунок неподвижен, по цепи, включающей первичную обмотку трансформатора (1), течет постоянный ток.
По закону Ома для полной цепи I=e/(R+r), где R – внешнее сопротивление цепи.
Этот ток показывает амперметр. В трансформаторе первичная и вторичная обмотки связаны индуктивно.
Когда по первичной обмотке идет ток, он создает в ней магнитный поток Ф.
Этот поток поля почти весь пронизывает и вторичную катушку.
Если ток в катушке 1 постоянен, значит ?Ф = 0 Вб, то во вторичной обмотке трансформатора ЭДС не возникает, значит и напряжения на вольтметре нет, он показывает ноль.

В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар

Задача:

В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар.
Поршень начинают выдвигать из сосуда. При этом температура воды и пара остается неизменной.
Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде?
Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

Решение:

Вода и водяной пар находятся в закрытом сосуде длительное время, поэтому водяной пар является насыщенным.
При выдвигании поршня происходит изотермическое расширение пара, давление и плотность насыщенного пара в этом процессе не меняются.
Следовательно, будет происходить испарение жидкости. Значит, масса жидкости в сосуде будет уменьшаться.

На рисунке изображены графики изобарного расширения (нагревания) двух порций

Задача:

На рисунке изображены графики изобарного расширения (нагревания) двух порций одного и того же идеального газа при одном и том же давлении. Почему изобара 1 лежит выше изобары 2?
Ответ обоснуйте. Какие физические закономерности вы использовали для обоснования ответа?

Решение:

Состояние газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона
pV = vRT, где v – количество вещества.
По условию давление двух порций газа одинаково, поэтому различие температур при одном и том же объеме (см. рис.) объясняется различием количеств вещества.
Поскольку при этом Т1 > T2,  то из равенства для  обоих порций газа произведения pV0  вытекает, что
v1 < v2

На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента

Задача:

На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок реостата установлен посередине и неподвижен.
Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата влево.


ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с ε.

Решение:

1. Во время перемещения движка реостата показания амперметра будут плавно увеличиваться, а вольтметр будет регистрировать напряжение на концах вторичной обмотки.
Примечание: Для полного ответа не требуется объяснения показаний приборов в крайнем левом положении. (Когда движок придет в крайнее левое положение и движение его прекратится, амперметр будет показывать постоянную силу тока в цепи, а напряжение, измеряемое вольтметром, окажется равным нулю.)
2. При перемещении ползунка влево сопротивление цепи уменьшается, а сила тока увеличивается в соответствии с законом Ома для полной цепи где R – сопротивление внешней цепи.
3. Изменение тока, текущего по первичной обмотке трансформатора, обмоткой.
Это приводит к изменению магнитного потока через вторичную обмотку трансформатора.
4. В соответствии с законом индукции Фарадея возникает ЭДС индукции во вторичной обмотке, а следовательно, напряжение U на ее концах, регистрируемое вольтметром.

Шайба массой m начинает движение по желобу AB из точки А из состояния покоя

Задача:

Шайба массой m начинает движение по желобу AB из точки А из состояния покоя.
Точка А расположена выше точки В на высоте H = 6 м.
В процессе движения по желобу механическая энергия шайбы из-за трения уменьшается на ΔE = 2 Дж.
В точке В шайба вылетает из желоба под углом α = 15° к горизонту и падает на землю в точке D, находящейся на одной горизонтали с точкой В (см. рисунок). BD = 4 м.
Найдите массу шайбы m.


Сопротивлением воздуха пренебречь.

Решение:

Нить маятника длиной l = 1 м, к которой подвешен груз массой m = 0,1 кг

Задача:

Нить маятника длиной l = 1 м, к которой подвешен груз массой m = 0,1 кг,
отклонена на угол a от вертикального положения и отпущена.
Сила натяжения нити Т в момент прохождения маятником положения равновесия равна 2 Н.
Чему равен угол a ?

Решение:

На основании второго закона Ньютона ускорение,
вызванное суммой действующих на груз сил тяжести и натяжения нити,
при прохождении положения равновесия равно центростремительному ускорению:

По закону сохранения механической энергии, для груза маятника
(за начало отсчёта потенциальной энергии выбрано нижнее положение груза):


Ответ в общем виде и в численной форме:

Монохроматический пучок параллельных лучей создается источником

Задача:
Монохроматический пучок параллельных лучей создается источником, который за время Δt = 8·10-4 с излучает N = 5·1014 фотонов.
Фотоны падают по нормали на площадку S = 0,7 см2 и создают давление P = 1,5·10-5 Па.
При этом 40% фотонов отражается, а 60% поглощается.
Определите длину волны излучения.

Решение:
Монохроматический пучок параллельных лучей создается источником

Тележка массой 45 кг движется со скоростью 2 м / с

Тележка массой 45 кг движется со скоростью 2 м/с. На тележку подействовала сила, импульс которой 18 Н·с так, что скорость тележки возросла.
Какой стала скорость тележки?

Дано: m = 45 кг, v0 = 2 м/c, P = 18 Н·с
Найти: v – ?

Решение:

P = mv–mv0 = m(v–v0)

18 = 45·(v–2)

18 = 45v–90

45v = 108

v = 108/45 = 2,4 м/c

Ответ: 2,4 м/c

Тележка массой 20 кг, движущаяся со скорость 0.5 м/с, сцепляется с другой тележкой массой 30 к

Тележка массой 20 кг, движущаяся со скорость 0.5 м/с, сцепляется с другой тележкой массой 30 кг, движущейся навстречу со скорость 0.2 м/с.
Чему равна скорость движения тележек после сцепки, когда тележки будут двигаться вместе?

Дано
m1= 20 кг
m2=30 кг
v1= 0,5
v2=0,2
НАЙТИ : V
Решение
импульс системы до взаимодействия равен импульсу после
m1 *V1  –  m2*v2 = ( m1+m2) * V
знак минус стоит так как второй едет навстречу
20*0,5 – 30*0,2 = ( 20+30)*V
10-6=50V
4=50V
V= 4 / 50=0.08

Подробнее – на Znanija.com – https://znanija.com/task/10701372#readmore

На тележку массой 20 кг, двигающуюся равномерно по горизонтальной поверхности со скоростью 0,1 м/с

На тележку массой 20 кг, двигающуюся равномерно по горизонтальной поверхности со скоростью 0,1 м/с, с небольшой высоты осторожно опускают кирпич массой 5 к.
Определите, какой станет скорость тележки.

M1*V1=(m1+m2)*V
V=m1*V1/(m1+m2)=20*0,1/(20+5)=0,08 м/с

На тележку массой 10 кг движущуюся со скоростью 6 м/с по горизонтальной поверхности, падает

На тележку массой 10 кг движущуюся со скоростью 6 м/с по горизонтальной поверхности, падает с высоты 1м мешок с цементном массой 50 кг.
Какое количество теплоты при этом выделится?

Обозначения: масса тележки m, груза M, высота падения h, первоначальная скорость тележки u, скорость тележки с грузом v.
з.с.и.: mu = (m + M)v
v = m/(m + M) u
з.с.э.: mu^2 / 2 + Mgh = (m + M)v^2 / 2 + Q
Q = mu^2 / 2 + Mgh – (m + M) v^2 / 2 = mu^2 / 2 + Mgh – m^2 u^2 / 2(M + m) = mu^2 / 2 * (1 – m/(M + m)) + Mgh = 10 * 36/2 * (1 – 1/6) + 50 * 10 * 1 = 650 Дж

На тележку массой 100 кг, движущуюся равномерно по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью 3 м/с

На тележку массой 100 кг, движущуюся равномерно по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью 3 м/с, вертикально падает груз массой 50 кг. С какой скоростью будет двигаться тележка, если груз не соскальзывает с нее?

m1 = 100кг; V1 = 3м/с; m2 = 50кг; V2 -?

На тележку массой 100

Тележка массой 4 кг, движущаяся со скоростью 3 м\с

Тележка массой 4 кг, движущаяся со скоростью 3 м\с, сталкивается с неподвижной тележкой массой 4 кг и сцепляется с ней.

Чему равна скорость обеих тележек после сцепления?

Закон сохранения импульса:
$m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1+m_2v_2$
В нашем случае, так как скорость после взаимодействия у них одна и та же, то:
$m_1v_1=m_1v_2+m_2v_2$
$m_1v_1=v_2(m_1+m_2)$
$v_2=\frac{m_1v_1}{m_1+m_2}$
$v_2=\frac{4\cdot{3}}{4+4}=\frac{12}{8}=\frac{3}{2}=1,5$ м/с

 

 

Тележка массой 3 кг, движущаяся со скоростью 4 м/с

Тележка массой 3 кг, движущаяся со скоростью 4 м/с, сталкивается с неподвижной тележкой той же массы и сцепляется с ней.
Чему равна скорость обеих тележек после взаимодействия?

Используя формулу импульса тела p = mv, где v-скорость, и помня, что импульс подвергается закону сохранения,а значит

p3=p1+p2,

распишем каждый импульс через основную формулу-получим:

m3v3=m1v1+m2v2,

т.к. вторая тележка неподвижна значит ее скорость равна нулю,значит и импульс будет равен нулю,
значит m2v2=0, получаем что m3v3=m1v1, но в то же время m3=m1+m2,
собирая все в кучу получаем: (m1+m2)v3=m1v1, отсюда выражаем v3=m1v1/(m1+m2),
подставив числовое значение получим:   v3 = 2 м/с

Тележка массой 5 кг движется под действием гири массой 2 кг

Тележка массой 5 кг движется под действием гири массой 2 кг.
Определить натяжение нити, если коэффициент трения равен 0,1.

Дано: m = 2 кг;

M = 5 кг;

k = 0,1;

Найти T – ?

Решение.

am = gm – T (1); aM = T – kgM (2);

Сложим почленно и упростим: a (m + M) = gm – kgM;

находим ускорение: a = g (m – kM) / (m + M);

подставим значение ускорения в уравнение (1) : gm (m – kM) / (m + M) = gm – T;

Находим силу натяжения нити: T = gm – gm (m – kM) / (m + M) = gm (1 – (m – kM) / (m + M);

Упростим выражение: T = gmM (1 + k) / (m + M);

Вычислим:

T = 10 Н/кг*2 кг*5 кг * (1 + 0,1) / (2 + 5) кг = 15,7 Н.

Ответ: Т = 15,7 Н

Тележка массой 100 г, движущаяся со скоростью 3 м/с, ударяется о стенку

Тележка массой 100 г, движущаяся со скоростью 3 м/с, ударяется о стенку.
Определите изменение импульса тележки, если после столкновения она стала двигаться в противоположную сторону со скоростью 2 м/с

Тележка массой 100