Алгебра
Английский
Биология
География
Геометрия
История
Русский
Обществознание
Физика
Химия
Информатика
Литература
МатематикаТема: «Электромагнитные волны. Световые явления» Контрольная работа № 3 Вариант 2 Во всех задачах принять скорость распространения электромагнитных волн с = 300 000 км/с 1. а) Какие физические величины периодически меняются в электромагнитной волне? Как должна двигаться заряженная частица, чтобы она излучала электромагнитные волны? Ответ обосновать. б) Чему равна длина волн (в м), посылаемых радиостанцией, работающей на частоте 1400 кГц? Ответ округлить до десятых долей. 2. Прямолинейный проводник длиной 40 см помещён в однородное поле под углом 30 градусов к линиям индукции. На проводник, по которому проходит ток 2 А, со стороны магнитного поля действует сила в 4,5 Н. Определить магнитную индукцию поля. 3. На рисунке 1 показан график колебаний силы тока в колебательном контуре с антенной. Определить длину волны, излучаемой антенной, а также период, частоту и амплитуду колебаний. 4. Видимый свет это небольшой диапазон электромагнитных волн. Длина волны соответствует красному свету и равна 750 нм. Определить частоту красного света. 5. а) Оптические силы трёх линз таковы: -0,5; 2; -1,5 дптр. Есть ли среди них рассеивающие и собирающие линзы? Ответ обосновать. б) Постройте изображение предмета АВ в линзе (рис. 2). Какое это изображение? 6. а) Что называют дисперсией света? В чём заключается физическая причина различия цветов окружающих нас тел? б) Угол падения на границу двух прозрачных сред составляет 60 градусов, а угол преломления 45 градусов. Определить относительный показатель преломления. Результат округлить до сотых. Сделать рисунок.
Ответ:
1. а) Физические величины и движение заряженной частицы
В электромагнитной волне периодически меняются электрическое и магнитное поля.
Заряженная частица должна двигаться с ускорением (колебательно), чтобы излучать электромагнитные волны. Именно ускоренное движение заряда порождает электромагнитные волны.
1. б) Длина волны радиостанции
Дано:
- Частота (\(f\)) = 1400 кГц = $$1400 \times 10^3$$ Гц
- Скорость света (\(c\)) = 300 000 км/с = $$300 \times 10^6$$ м/с
Найти:
- Длина волны (\( \lambda \))
Решение:
Длина волны вычисляется по формуле:
\[ \lambda = \frac{c}{f} \]Подставляем значения:
\[ \lambda = \frac{300 \times 10^6 \text{ м/с}}{1400 \times 10^3 \text{ Гц}} \]Чтобы упростить расчет:
\[ \lambda = \frac{300000}{1400} \text{ м} = \frac{3000}{14} \text{ м} \approx 214.2857 \text{ м} \]Округляем до десятых долей:
\[ \lambda \approx 214.3 \text{ м} \]2. Магнитная индукция поля
Дано:
- Длина проводника (\(l\)) = 40 см = 0.4 м
- Угол (\(\alpha\)) = 30 градусов
- Сила тока (\(I\)) = 2 А
- Сила Ампера (\(F\)) = 4.5 Н
Найти:
- Магнитная индукция (\(B\))
Решение:
Сила Ампера вычисляется по формуле:
\[ F = B \cdot I \cdot l \cdot \sin(\alpha) \]Чтобы найти магнитную индукцию (\(B\)), перестроим формулу:
\[ B = \frac{F}{I \cdot l \cdot \sin(\alpha)} \]Угол 30 градусов имеет синус:
\[ \sin(30^{\circ}) = 0.5 \]Подставляем значения:
\[ B = \frac{4.5 \text{ Н}}{2 \text{ А} \cdot 0.4 \text{ м} \cdot 0.5} = \frac{4.5}{0.4} \text{ Тл} \]Вычисляем:
\[ B = 11.25 \text{ Тл} \]3. Параметры колебаний и излучаемой волны
Анализ графика (Рис. 1):
- Амплитуда колебаний (\(I_0\)): Максимальное значение силы тока, которое видно на графике, составляет 0.05 А.
- Период колебаний (\(T\)): На графике видно, что один полный колебательный цикл (от пика до пика или от нуля через максимум и минимум обратно в ноль) занимает 3 единицы времени. По оси абсцисс указано "т, нс", поэтому период \(T = 3\) нс = $$3 \times 10^{-9}$$ с.
- Частота колебаний (\(f\)): Частота обратно пропорциональна периоду:
- Длина волны (\( \lambda \)): Длина волны связана со скоростью света (\(c\)) и частотой (\(f\)) через соотношение:
Принимая скорость света \(c \approx 3 \times 10^8\) м/с:
\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8 \text{ м/с}}{333 \times 10^6 \text{ Гц}} = \frac{300}{333} \text{ м} \approx 0.9009 \text{ м} \]Итоговые значения:
- Амплитуда: 0.05 А
- Период: 3 нс
- Частота: 333 МГц
- Длина волны: 0.9 м
4. Частота красного света
Дано:
- Длина волны (\( \lambda \)) = 750 нм = $$750 \times 10^{-9}$$ м
- Скорость света (\(c\)) = $$3 \times 10^8$$ м/с
Найти:
- Частота (\(f\))
Решение:
Используем формулу:
\[ f = \frac{c}{ \lambda } \]Подставляем значения:
\[ f = \frac{3 \times 10^8 \text{ м/с}}{750 \times 10^{-9} \text{ м}} = \frac{3 \times 10^8}{7.5 \times 10^{-7}} \text{ Гц} \]Вычисляем:
\[ f = \frac{3}{7.5} \times 10^{8 - (-7)} \text{ Гц} = 0.4 \times 10^{15} \text{ Гц} = 4 \times 10^{14} \text{ Гц} \]5. а) Оптические силы линз
Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр). Отрицательная оптическая сила соответствует рассеивающей линзе, а положительная — собирающей.
- Сила -0.5 дптр: рассеивающая линза.
- Сила 2 дптр: собирающая линза.
- Сила -1.5 дптр: рассеивающая линза.
Таким образом, среди данных линз есть как рассеивающие (-0.5 и -1.5 дптр), так и собирающая (2 дптр).
5. б) Построение изображения (Рис. 2)
Описание:
На рисунке 2 изображена схема оптической системы с линзой и фокусами (F). Предмет AB расположен слева от линзы. Точка A находится на главной оптической оси, а точка B - над ней.
Построение изображения:
- Из точки B проведем луч, параллельный главной оптической оси. После прохождения через собирающую линзу, этот луч пройдет через фокус F (на правой стороне).
- Из точки B проведем луч, проходящий через оптический центр линзы (точка пересечения оси с линзой). Этот луч пойдет прямо, не преломляясь.
- Точка пересечения этих двух лучей (или их продолжений) даст положение точки B'.
- Из точки B' опустим перпендикуляр на главную оптическую ось. Полученная точка будет B'. Вершина предмета A' будет находиться на главной оптической оси (так как A лежит на оси).
Тип изображения:
Если линза собирающая (что подразумевается, если F обозначен с двух сторон), и предмет находится перед ней, то изображение будет действительным, перевернутым и, в зависимости от положения предмета относительно фокуса, может быть увеличенным, уменьшенным или равным предмету.
Примечание: Без точного положения предмета относительно фокуса (F) и оптического центра, нельзя точно сказать, будет ли изображение увеличенным или уменьшенным, но оно будет действительным и перевернутым.
6. а) Дисперсия света
Дисперсия света — это зависимость показателя преломления среды от длины волны (или частоты) падающего света. Иными словами, разные цвета (длины волн) света преломляются в среде под разными углами.
Физическая причина различия цветов окружающих нас тел заключается в том, что тела по-разному взаимодействуют с электромагнитным излучением видимого спектра. Поверхность тела может поглощать одни длины волн и отражать другие. Цвет, который мы видим, соответствует той части спектра, которая отражается или проходит через тело, в то время как поглощенные цвета не воспринимаются нашим зрением.
6. б) Относительный показатель преломления
Дано:
- Угол падения (\( \alpha \)) = 60 градусов
- Угол преломления (\( \beta \)) = 45 градусов
Найти:
- Относительный показатель преломления (\(n_{12}\))
Решение:
Согласно закону Снеллиуса (закону преломления света):
\[ n_1 \sin(\alpha) = n_2 \sin(\beta) \]Относительный показатель преломления первой среды по отношению ко второй равен:
\[ n_{12} = \frac{n_2}{n_1} = \frac{\sin(\alpha)}{\sin(\beta)} \]Подставляем значения:
\[ n_{12} = \frac{\sin(60^{\circ})}{\sin(45^{\circ})} \]Мы знаем, что:
- \[ \sin(60^{\circ}) = \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.866 \]
- \[ \sin(45^{\circ}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0.707 \]
Теперь вычисляем относительный показатель преломления:
\[ n_{12} = \frac{0.866}{0.707} \approx 1.225 \text{ (округлено до тысячных)} \]Округляем до сотых:
\[ n_{12} \approx 1.23 \]Рисунок к заданию 6. б)
(Примечание: Здесь должен быть рисунок, показывающий луч света, падающий на границу раздела двух сред под углом падения 60 градусов, преломляющийся под углом 45 градусов и обозначенный относительный показатель преломления.)
Ответ: 1.23
