Овчинкин часть 3 (1181127), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Вычислить, до какого давления надо было откачивать пары гелия, если температура кипения Не при давлении 1 атм Т„„, = 4,22 К, молярная теплота испарения при этом давлении Л = 84 Дж/моль, а критическая температура сверхпроводящего перехода ртути Т, = 4,15 К. (1997 г) 6.124. Газообразный азот, находящийся при температуре Т, = 100 К в объеме $', =! л при давлении Р, = 10атм, однократно адиабатически расширяется до давления Рз= 1 атм. Какое максимальное количество жидкого азота (в см ) может быть получено при этом? Теплота испарения азота ) = 160 Дж/смз, температура кипения Тз = 77 К.
(1997 г) 6.125. Кривая плавления изотопа зНе при очень низких температурах имеет минимум и далее — отрицательный наклон г/Р/1/Т < О. При увеличении внешнего давления в камере, содержащей жидкий н твердый Не, часть жидкости затвердевает с поглощением тепла, что используется иногда для получения еше более низких температур. Определить конечную температуру смеси и долю х затвердевшего зНе при адиабатическом увеличении давления на ЬР= 1 атм, Начальная температура Тв = 0,04 К, давление Ро = 33 атм. Разность молярных объемов жидкой и твердой фаз К вЂ” 'г', = 1,3! смз/моль можно считать постоянной.
Теплоемкость жидкого зНе в нужном диапазоне линейно растет с температурой С = 4,6йТ. Энтропия твер- 174 лого 'Не обусловлена лишь наличием спина 1/2 у ядра зНе и равна постоянной величине Я !и 2. Теплоемкостью стенок и возможным тенловыделением при сдавливанни пренебречь. Считать, что в начальный момент в камере находится только жидкий зНе. (1975 г) 6.126.
При конечной температуре в результате флуктуаций могут самопроизвольно возникнуть колебания математического маятника. Каково при этом изменение энтропии маятника (температура поддерживается неизменной)'? (!999 г) 6.127. За какое время электрон притянется к бесконечной пластине из металла' ? Вначале он покоился на расстоянии а= 1 мм.
Потерями энергии из-за токов проводимости в металле пренебречь. ?1987 г) 6.128. Найти, какую максимальную разность потенциалов можно поддерживать между проводами бесконечной двухпроводной линии, если напряженность пробоя воздуха Е = 30 кВ/см, диаметр проводов ~/= ! см и расстояние между проводами /. = 5 м. (1977 г) 6.129. На высоте Н = 1 см над плоскостью горизонтально лежащего металлического листа расположен равномерно заряженный диск радиусом Я = 1 см с полным зарядом Д = 10 "Кл. Плоскость диска параллельна плоскости листа.
Найти плотность о индуцированного заряда в точке, расположенной на поверхности листа непосредственно под центром диска. (1982 г) 6.130. Для измерения напряженности электрического поля у поверхности Земли используют две проводящие пластины, расположенные горизонтально с небольшим зазором между ними (рис. 109). Верхняя пластина заземлена и вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через край пластины, делая л = ! 200 об/мин и периодически закрывая нижнюю пластину. При этом перезарядка нижней пластины вызывает падение напряжения на сопротивлении ?? = 10 Ом, соединяющем нижнюю пластину с Землей.
Найти среднее по модулю значение !', если напряженность электрического поля у поверхности Земли Е= 1,5 В/см. Считать, что нижняя пластина успевает полностью перезарядиться за один цикл вращения. Площадь пластины 5 = 600 смз. (1978 г) 6.131. В танталовых электролитических конденсаторах роль одной из обкладок иг- а рвет пористый тантал, поверхность которого можно представить как совокупность спеченных шариков с суммарной площадью Рнс.
109 5 = ! мз (в объеме ! смз). Для получения диэлектрического слоя всю поверхность окисляют, а поры заполняют проводящим диоксидом марганца, который играет роль второй обкладки. Толщина окисла И = 0,1 мкм, с = 27. Какого размера А должен быть такой конденсатор в форме куба, чтобы его емкость равнялась 1 Ф7 Оценить также радиус шариков. (2008 г) 6.132. Оценить силу, действующую на атом, находящийся на расстоянии? = 200 А от поверхности острия металлической иглы с ради- 175 К усом закругления й= 100 т. Потенциал на игле равен к' = !О кВ. Поляризуемость атома а — порядка его объема.
(1973 г) 6.133. На фотокатод К электронно-оптического преобразователя (рис. 110), имеющею работу выхода Л = 2 эВ, падает излучение ар- АЭ тонового лазера !с 0,5 мкм. Диаметр светового пятна на фотокатоде т/= О,! мм. На ускоряющий плоский анод Л преобразователя, расположенный на расстоянии й = 30 мм, подано напряжение !'ч = 4 кВ.
Определить диаметр пятна на экране Э, расположенном вблизи анода. (1973 г) 6.134. Действие времяпролетного масс-спектрометра основано на разделении ионов по времени пролета ими определенного расстояния. Но из-за разброса /ги начальных скоростей даже одинаковые ионы должны приходить к приемнику с некоторым разбросом Л( по времени.
Для устранения этого недостатка используется электростатический отражатель, на выходе которого указанный разброс компенсируется (рис. 111). Оценить напряженность Е поля отражателя, необходимую для точной регистрации однозарядных ионов, прошедших путь /. 10 см с начальной энергией 6 1 кэВ. Угол отражения считать малым. (!984 г) 6.!35. Поверхностное натяжение сферическою мыльного пузыря и = 50 дин/см, радиус г = 1 см, наружное атмосферное давление Р = 1Оодин/смз. Какой заряд !т надо сообщить пузырю, чтобы его радиус увеличился вдвое? При каких размерах пузыря поверх- ностное натяжение практически Отонжспслк', не влияет на результат и при Источник -Н вЂ” — ь — — — — — —— каких оно является определяющим? (!969 г) 6.136.
Плоский конденсатор состоит из двух олинаковы х квадРис. 111 ратных пластин, расположенных в вакууме вертикально на расстоянии с/ = 1 мм друг от друга. Одна из пластин закреплена, а другая мо. жег двигаться без трения по гладким вертикальным направляющим. При какой разности потенциалов !т между пластинами подвижная пластина не упадет вниз? Масса подвижной пластины М = 1 г, сторона квадрата и = 10 см, (1986 г) 6.137.
В цилиндрическом пропорциональном счетчике пучок частиц образует объемную ионизацию. Оценить время собирания ионов т в таком счетчике, наполненном аргоном при нормальном давлении. Радиус катода А = 1 см, радиус анода г = 2 10 з см, разность потенциалов между анодом и катодом к' = 2500 В, подвижность положительных ионова ргона ц = 1,4 смз/(В.с). !1974 г) 6.138. В пространстве между пластинами плоского конденсатора, заполненного газом и подсоединенного к батарее, образуется пара ионов с зарядами ч- е (с — заряд электрона). Какой заряд протечет в цепи в результате движения ионов? Дать график зависимости тока от времени.
Считать подвижность ионов в газе постоянной. (!983г) 6.139. Основная трудность в методе коллективного ускорения тяжелых положительно заряженных частиц заключается в создании плотных электронных сгустков. Рассмотрите сферически симметричный сгусток радиусом го = ! см, содержащий А'= 1Ом электронов; в начальный момент электроны неподвижны. Под действием сил кулоновского отталкивания сгусток начинает расширяться.
Найти кинетическую энергию Т и скорость внешних электронов и при увеличении радиуса сгустка в два раза. Оценить время расширения сгустка. (1977 г) 6.140. Электронный пучок линейного ускорителя представляет собой последовательность сгустков, следующих друг за другом с периодом Т = 3 !О '" с.
Для измерения электрическою тока ускоренных частиц используется цилиндр Фарадея (рис. 1!2), полностью поглощающий пучок. Цилиндр Фарадея заземлен через сопротивление В = !00 Ом, сигнал с которого подается через кабель на вход регистрирующего прибора с большим входным сопротивлением (В„„~~ В), который шунтируется емкостью кабеля С = 200 пФ (эквивалентная схема измерительной цепи дана на рисунке). Определить число электронов в сгустке, если показание регистрирующего прибора !У= ! В. При ~~"и"иаРФ"Раде' решении воспользоваться тем, что регистрирующий прибор является инерционным (В„,С)) ВС~)Т).
(!974 г) Регистрирующий прибор 6.141. В опытах А. Д. Сахарова сверхснльные магнитные поля получались взрывным сжатием отрезка л ~ л, в проводящей цилиндрической труоы, внутри которой создавалось начальное магнитное поле Во. Определить магнитное поле В в момент максимального сжатия трубы. Начальный Рис. 1!2 внутренний радиус трубы В = 5 см, а в момент максимального сжатия г = 0,5 см, начальное магнитное поле Во=50000 Гс. Оболочку, окружающую магнитное поле, считать идеально проводящей. Определить также давление !', необходимое для получения такого сжатия.
(!969 г) 6.142. Сверхсильные магнитные поля получают взрывным сжатием отрезка проводящей трубы, в которой заключено начальное магнитное поле. Найти индукции полей до и после взрыва, если известно, что радиус трубы уменьшился в !О раз при давлении от взрыва в !0батм, (!97! г) 6.143. Тонкое металлическое кольцо быстро вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через его диаметр и перпендикулярной однородному магнитному полю с индукцией В = !00 Гс. Пренебрегая трением в оси, найти время т, за которое у~ловая скорость !77 вращения уменьшается в с раз. Плотность материала кольца р = 9 г/смз, проводимость о = 5 105 Ом ' см '.
Потери энергии за один оборот считать малыми. (1980 г) 6.!44. Однородно заряженное зарядом а непроводящее тонкое кольцо массой т быстро вращается вокруг своей оси во внешнем однородном магнитном поле В (рис. 113). Найти углов вую скорость прецессии й. (197! г) 6.145. Электрический диполь движется в однородном магнитном поле В со скоростью я, перпендикулярной В. Дипольный момент р составляет малый угол с направлением 1тВ) (рис. 114).
Найти угловую частоту малых колебаний диполя шщ считая известными его момент инерции /ш скорость я, дипольный момент р и Рис. 113 напряженность поля В. (1971 г) 6.146. Тонкостенный металлический стакан радиусом йз = 1 см, длиной / = 10 см и массой М = 1 г и расположенный внутри такой же длины и массы цилиндр радиусом В, = 1,5 см подвешены в вакууме на тонкой нити в направленном вдоль их осей магнитном поле В = 104 Гс (рис. 115). Цилиндр и стакан заряжены разноименными и одинаковыми по величине зарядами до разности потенциалов К = 3000 В и в какой-то момент внутренний цилиндр касаезюя дна наружного стакана, и разность потенциалов падает до нуля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
