Đang tải... (xem toàn văn)
Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2Đề cương ông vật lý đại cương 2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN BỘ MÔN VẬT LÝ ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ Mã môn học: PHYS 120202 Ngày thi: 02/01/2014 Thời gian làm bài: 75 phút Không sử dụng tài liệu Câu 1: (2,5 điểm) a Hãy nêu hai tiên đề Einstein làm sở để xây dựng thuyết tương đối hẹp b Hạt muyon hạt bản, sinh tầng cao khí trái đất tia vũ trụ va chạm với hạt nhân nguyên tử khí chuyển động với tốc độ cao Các đo đạc thực nghiệm cho thấy hệ quy chiếu mà hạt muyon nằm yên thời gian sống trung bình 2,2 µs, đo hệ quy chiếu gắn với trái đất thời gian sống trung bình 16 µs Hãy giải thích lại có kết khác c Tính vận tốc hạt muyon Cho biết tốc độ ánh sáng chân không c = 3×108 m/s Câu 2: (2,5 điểm) Người ta phủ lên thủy tinh phẳng (chiết suất n1 = 1,5) màng mỏng suốt có bề dày e = 0,5 µm, chiết suất n2 = 1,12 để khử phản xạ ánh sáng Một chùm ánh sáng trắng có bước sóng khoảng từ 0,41 µm đến 0,76 µm chiếu từ phía màng mỏng vng góc lên thủy tinh đặt khơng khí Hỏi xạ bị phản xạ yếu tia phản xạ hai mặt lớp màng mỏng giao thoa cực tiểu? Câu 3: (2,5 điểm) Công suất xạ qua cửa sổ nhỏ lò nung tăng lên lần q trình nung nóng mà bước sóng ứng với suất phát xạ cực đại dịch chuyển từ 2,5 µm đến µm? Coi lò vật đen tuyệt đối phân bố cơng suất lò đồng Câu 4: (2,5 điểm) Khi bàn luận hệ thức bất định Heisenberg, người ta thường trình bày thí nghiệm bắn chùm tia electron qua khe hẹp quan sát phía sau khe thu hình nhiễu xạ ánh sáng Dựa giả thuyết De Broglie, bạn giải thích kết thí nghiệm đó? Bỏ qua hiệu ứng tương đối tính, tính góc lệch ứng với cực tiểu nhiễu xạ chùm electron có động 12 eV khe hẹp chắn có bề rộng 10 nm Biết eV = 1,602×10-19 J, số Planck h = 6,625×10-34 J.s, tốc độ ánh sáng chân khơng c = 3×108 m/s, khối lượng electron me = 9,1×10-31 kg Đề thi có 01 trang Cán coi thi khơng giải thích thêm Chủ nhiệm môn Đỗ Quang Bình ĐÁP ÁN MƠN VẬT LÝ (PHYS 120202) Thi ngày 02/01/2014 Câu Lời giải Điểm a- Phát biểu nội dung hai tiên đề b- Các kết đo thời gian sống trung bình hạt muyon hệ quy chiếu khác hiệu ứng giãn thời gian Gọi ∆t0 = 2,2 µs thời gian sống trung bình hạt muyon hệ quy chiếu mà hạt đứng yên, ∆t = 16 µs thời gian sống trung bình hạt muyon hệ quy chiếu gắn với trái đất, hiệu ứng giãn thời gian: ∆t = γ∆t0 gọi thừa số Lorentz, v vận tốc hạt muyon Trong γ = 1− v2 c2 c tốc độ ánh sáng chân khơng Vì v < c nên γ > suy ∆t > ∆t0 γ = 16/2,2 ≈7,273 ∆t0 = 2,2 µs, lúc ∆t = 16 µs c- γ = 1− v2 ∆t ∆t 2,2 = ⇒ v = c 1− = c 1− = 0,99c = 2,97 × 10 m / s ∆t ∆ t 16 c2 Vận tốc hạt muyon 2,97×108 m/s Hiệu quang lộ hai tia phản xạ mặt lớp màng mỏng: ∆L = 2n2e Điều kiện giao thoa cực tiểu: ∆L = (k+1/2)λ Suy (k + ½)λ = 2n2e λ= 0,5 0,5 2n e k+ 0,5 2n2 e ≤ λ2 k+ 0,5 Vì chùm ánh sáng trắng có bước sóng khoảng từ 0,41 µm đến 0,76 µm, đặt λ1 = 0,41 µm , λ2 = 0,76 µm, ta viết: λ1 ≤ λ ≤ λ2 λ1 ≤ Suy 2n e λ2 − 0,5 ≤ k ≤ 2n e λ1 − 0,5 × 1,12 × 0,5 × 1,12 × 0,5 − 0,5 ≤ k ≤ − 0,5 0,76 0,41 0,97 ≤ k ≤ 2,23 0,5 Vậy, k nhận giá trị Khi k = λ = ì 1,12 ì 0,5 = 0,75àm , 1+ 2 Khi k = λ = ì 1,12 ì 0,5 = 0,45àm 2+ Vậy, xạ có bước sóng 0,45 µm 0,75 µm bị phản xạ yếu 0,5 Theo định luật Wien, ta có: 0,5 λmT=b Trong đó, λm bước sóng ứng với suất phát xạ cực đại, T nhiệt độ bề mặt phát xạ, b số Wien Gọi T1 nhiệt độ bề mặt lò nung bước sóng ứng với suất phát xạ cực đại λm1 = 2,5 µm T2 nhiệt độ bề mặt lò nung bước sóng ứng với suất phát xạ cực đại λm2 = µm, ta có: λm1T1 = λm2T2 T2 λ m1 = T1 λ m Suy 0,5 Cơng suất xạ lò nung qua cửa sổ có diện tích S ứng với nhiệt độ T1 T2 là: 0,5 P1 = σ(T1)4S P2 = σ(T2)4S Trong đó, σ số Stefan-Boltzmann Do đó: P2 σT24 S T2 = = P1 σT14 S T1 λ = m1 λm 4 2,5 = = 2,44 Vậy cơng suất xạ lò nung qua cửa sổ tăng lên 2,44 lần Trình bày giả thuyết De Broglie Giải thích Động lượng electron là: 0,5 p = 2me E = × 9,1 × 10 −31 × 12 × 1,602 × 10 −19 = 18,7 × 10 −25 kg.m / s Bước sóng De Broglie electron: λ= h 6,625 × 10 −34 = = 0,35 × 10 −9 m p 18,7 × 10 − 25 Gọi ϕ1 góc lệch ứng với cực tiểu nhiễu xạ thì: sinϕ1 = λ/b = 0,35×10-9/10-8 = 0,035 ϕ1 = (0,035 rad) Vậy, góc lệch ứng với cực tiểu nhiễu xạ 0,5 0,5 ... = 1− v2 c2 c tốc độ ánh sáng chân không Vì v < c nên γ > suy ∆t > ∆t0 γ = 16 /2, 2 ≈7 ,27 3 ∆t0 = 2, 2 µs, lúc ∆t = 16 µs c- γ = 1− v2 ∆t ∆t 2, 2 = ⇒ v = c 1− = c 1− = 0,99c = 2, 97 ×... c2 Vận tốc hạt muyon 2, 97×108 m/s Hiệu quang lộ hai tia phản xạ mặt lớp màng mỏng: ∆L = 2n2e Điều kiện giao thoa cực tiểu: ∆L = (k+1 /2) λ Suy (k + ½)λ = 2n2e λ= 0,5 0,5 2n e k+ 0,5 2n2 e ≤ 2. .. 2 = 0,76 µm, ta viết: λ1 ≤ λ ≤ 2 λ1 ≤ Suy 2n e 2 − 0,5 ≤ k ≤ 2n e λ1 − 0,5 × 1, 12 × 0,5 × 1, 12 × 0,5 − 0,5 ≤ k ≤ − 0,5 0,76 0,41 0,97 ≤ k ≤ 2, 23 0,5 Vậy, k nhận giá trị Khi k = λ = × 1,12