Задания курсовой работы по физике для студентов группы ВФ Используя

Задания курсовой работы по физике для студентов группы ВФ
Задание 1. (Электромагнетизм)
Заряженная частица, прошедшая из состояния покоя ускоряющую разность
потенциалов U , влетает в плоский вакуумный конденсатор, в котором создано
однородное электростатическое поле напряженностью Е. Вектор скорости частицы
перпендикулярен линиям вектора напряженности поля. Длина обкладок конденсатора l ,
расстояние между обкладками d. После пролета конденсатора частица попадает в
однородное магнитное поле с индукцией В, угол между вектором скорости частицы и
вектором индукции равен α.
1.
Используя законы
формулы для расчета и найдите:
механики
и
электромагнетизма,
выведите
– скорость V0 частицы перед влетом в конденсатор;
– разность потенциалов Δφ между обкладками конденсатора;
– электроемкость конденсатора С при условии, что обкладки его – квадратные;
– смещение частицы Х от прямолинейной траектории в момент вылета из
конденсатора;
– кинетическую энергию частицы W (в Джоулях и электронвольтах) и ее
скорость V в момент вылета из конденсатора;
– период обращения частицы Т при ее движении в магнитном поле;
– радиус R и шаг спирали h траектории частицы в магнитном поле.
Приведите расчеты, а результаты расчетов представьте в виде таблицы. Результаты
расчетов С, Х, R и h округляйте до двух знаков после запятой.
2.
Изобразите на миллиметровой бумаге
компьютера) в выбранном самостоятельно масштабе:
(или
с
использованием
А) траекторию частицы в конденсаторе и вектор ее скорости в момент вылета;
Б) траекторию частицы в магнитном поле.
Вариант
V,
Частица
1
2
3
4
5
6
Электрон
Протон
α-частица
Электрон
Протон
α-частица
100
200
300
200
300
100
4000
3200
3000
4000
3200
3000
4
5
6
4
5
6
5
5
6
5
5
6
30°
60°
30°
60°
30°
60°
1
50
50
1
50
50
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Электрон
Протон
α-частица
Электрон
Протон
α-частица
Электрон
Протон
α-частица
Электрон
Протон
α-частица
300
100
200
100
200
300
200
300
100
300
100
200
4000
3200
3000
6000
4800
4500
6000
4800
4500
6000
4800
4500
4
5
6
4
5
6
4
5
6
4
5
6
5
5
6
5
5
6
5
5
6
5
5
6
30°
60°
30°
60°
30°
60°
30°
60°
30°
60°
30°
60°
1
50
50
2
100
80
2
100
80
2
100
80
U, В
V0, км/с
E, В/м
l,
d,
С,
X,
см
см
пФ
см
Δφ, В
км
/с
W1,
W1, эВ
α,
B, мТл
10-17 Дж
R, см
h, см
T, с
Задание 2. (Волны де Бройля)
Узкий пучок электронов, ускоренных разностью потенциалов U проходит через
поликристаллическую алюминиевую фольгу, образуя на экране систему дифракционных
колец. Вычислить межплоскостное расстояние, соответствующее отражению третьего
порядка от некоторой системы кристаллических плоскостей, если ему отвечает
дифракционное кольцо диаметра d. Расстояние между экраном и фольгой L.
Поясните Ваши вычисления соответствующей схемой.
Задание 3. (Соотношение неопределённостей)
Свободная частица первоначально локализована в области размером l1. Оценить с
помощью соотношения неопределенностей время, за которое ширина соответствующего
волнового пакета увеличится в η раз.
Таблица вариантов к заданию 1 и 2.
№ вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
U·103, В
9,99
10,00
10,05
10,09
10,15
10,16
10,21
10,27
10,30
10,33
10,38
10,42
10,47
10,50
10,54
10,59
10,63
10,67
10,74
10,78
10,80
10,82
10,86
10,89
10,91
10,93
10,95
10,97
10,99
11,00
d, см
3,25
3,26
3,27
3,28
3,29
3,30
3,31
3,32
3,33
3,34
3,35
3,36
3,37
3,38
3,39
3,40
3,41
3,42
3,43
3,44
3,45
3,46
3,47
3,48
3,49
3,50
3.20
3,21
3,22
3,23
L, см
9,80
9,81
9,92
9,83
9,84
9,86
9,87
9,88
9,89
9,90
9,91
9,92
9,93
9,94
9,95
9,96
9,97
9,98
9,99
10,00
10,01
10,02
10,03
10,04
10,05
10,06
10,07
10,08
10,09
10,10
l1, нм
0,095
0,096
0,097
0,098
0,099
0,100
0,101
0,102
0,103
0,104
0,105
0,106
0,107
0,108
0,109
0,110
0,111
0,112
0,113
0,114
0,115
0,116
0,117
0,118
0,119
0,120
0,121
0,122
0,123
0,124
η
8,0
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
15,5
16,0
16,5
17,0
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
22,0
22,5
23,0
Задание 4. (Волновая функция)
Частица массы т находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме с
бесконечно высокими стенками. Ширина ямы равна l2. Определить относительное
расстояние между энергетическими уровнями, если данная частица стала почти
свободной. Найдите возможные значения энергии частицы, учитывая граничные условия
для волновой функции. Расчеты провести для таких состояний движения частицы, при
которых в пределах данной ямы укладывается целое число дебройлевских полуволн.
Задание 5. (Туннельный эффект)
Найти для частицы массой т с энергией Е вероятность D прохождения
потенциального барьера, ширина которого l и высота U0. Потенциальный барьер имеет
форму, заданную функцией:

x2 
U  x   U 0 1  2
2 
 l a 
–
для
четных
вариантов;
x 
1
U  x  U0  
 – для нечетных вариантов. На рисунке представить форму
 2 2l  a 
потенциального барьера и указать энергию частицы.
Таблица вариантов к заданию 1 и 2.
№ вар
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
m, кг
0,91
0,95
0,98
1,02
1,05
1,07
1,08
1,09
1,10
1,13
1,15
1,16
1,17
1,19
1,21
1,24
1,26
1,28
1,29
1,31
1,33
1,35
1,37
1,38
1,39
1,41
1.42
1,44
1.46
1,48
–10
l2·10 , м
1,00
1,01
1.02
1,03
1,04
1,05
1,06
1,07
1,08
1,09
1,10
1,11
1,12
1,13
1,14
1,15
1,16
1,17
1,18
1.19
1,20
1,21
1,22
1,23
1,24
1,25
1,26
1,27
1,28
1,29
Е, МэВ
6,45
6,40
6,35
6,30
6,25
6,20
6,15
6,10
6,05
6,00
5,95
5,90
5,85
5,80
5,75
5,70
5,65
5,60
5,55
5,50
5,45
5,40
5,35
5,30
5,25
5,20
5,15
5,10
5,05
5,00
l·10–12, м
2,00
2,10
2,20
2,30
2,40
2,50
2,60
2,70
2,80
2,90
3,00
3,10
3,20
3,30
3,40
3,50
3,60
3,70
3,80
3,90
4,00
4,10
4,20
4.30
4,40
4,50
4,60
4,70
4,80
4,90
U0, МэВ
11,00
11,05
11,10
11,15
11,20
11,25
11,30
11,35
11,40
11,45
11,50
11,55
11,60
11,65
11,70
11,75
11,80
11,85
11,90
11,95
12,00
12,05
12,10
12,20
12,25
12,30
12,35
12,40
12,45
12,50
а·10–10, м
4,0
0,0
4,1
0,0
4,2
0,0
4,3
0,0
4.4
0,0
4,5
0,0
4,6
0,0
4,7
0,0
4,8
0,0
4,9
0,0
5,0
0,0
5,1
0.0
5,2
0,0
5,3
0,0
5.4
0.0