Темы задач на экзамене:

  • Механика
  • Термодинамика
  • Атомная физика
  • Квантовая механика

Примеры задач по общей физике

Оценить (в атмосферах) давление идеального электронного газа при нулевой температуре и плотности n = 1023 см-3.

__________________________________________________________________________________________________

Плоский заряженный конденсатор с площадью пластин S и расстоянием между пластинами l замкнули через сопротивление R. Найти отношение энергии электромагнитных волн, излученных конденсатором, и тепловой энергии, выделившейся на сопротивлении.

 

Оценить длину пробега  солнечных нейтрино во Вселенной. Сравнить с размером Галактики. Энергия нейтрино 1 МэВ. Считать среднюю плотность вещества во вселенной 0.25 протонов/м3, сечение столкновения нейтрино с протоном 10-45см2.

Физика плазмы

Темы задач на экзамене:

  • Дебаевский радиус и плазменная частота
  • Равновесие плазмы в магнитном поле
  • Ионизационное равновесие
  • Электромагнитное излучение в плазме
  • Термоядерный синтез

Примеры задач по физике плазмы:

В магнитном поле 1 Тл удерживается плазменный столб с диаметром 5 см. Концентрация плазмы 1014 см-3, температура 1 кэВ. Внешнее магнитное поле быстро увеличивается в 2 раза, при этом температура и плотность плазмы поддерживаются постоянными.

Найти изменение радиуса плазмы.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Поток быстрых электронов проходит через плазму толщиной 1 м с ne = ni = 1014 см-3. Приняв значения транспортных сечений для столкновений с электронами и ионами плазмы σee = 10-18 см2 и σei = 2∙10-18 см2, найти относительное изменение средней энергии и направленного импульса быстрых электронов.

Как зависит сила, с которой действуют быстрые электроны на плазму, от начальной энергии электронов?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

В идеальном термоядерном реакторе (в котором нет потерь частиц) создали плазму с концентрацией электронов ne=1014 см-3 и относительным содержанием дейтерия и трития nD=nT=0.5·ne и стали поддерживать постоянную температуру T=40 кэВ.

  1. Оценить плотность мощности в продуктах термоядерных реакций
  2. Оценить время, за которое мощность реакции уменьшится на 10%
  3. Объясните причину этого уменьшения.

Рассматривать только основную реакцию, скорость реакции принять равной <sv>=8·10-22 м3/с.

Физика элементарных частиц и атомного ядра

Темы задач на экзамене:

  • Процессы КЭД при взаимодействии заряженных частиц с атомами
  • Сечение неупругих процессов
  • Сечение рассеяния тождественных частиц
  • Преобразование дифференциальных сечений процессов при переходе из одной системы отсчета в другую

 

Примеры задач:

Оценить количество связанных состояний N в потенциале U(r)= -Ze^2 Exp(-r/a)/r  ,  считая N>>1. Приравняв и Z, найти радиус экранировки a .

 

Диагностика плазмы

 

Темы задач на экзамене:

  • Спектроскопия плазмы
  • Анализаторы нейтралов перезарядки
  • Интерферометрия плазмы
  • Зонды в плазме
  • Активная корпускулярная диагностика

Примеры задач по диагностике плазмы:

Из плазмы газового разряда наблюдаются две спектральные линии атомарного азота

Длина волны, нм Энергия нижнего уровня, эВ Энергия верхнего уровня, эВ Вероятность перехода, с-1 Мощность излучения, Вт/см3
425,0 12,0 14,9 2.59*106 0,02
744,2 10,33 12,0 1.2*107 1

 

Считая, что плазма находится в локальном термодинамическом равновесии, определить температуру плазмы

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Плазменный столб диаметром 10 см с концентрацией электронов ne=1014см-3 просвечивается излучением CO2 лазера (l=10,6 мкм).

Определите сдвиг фазы между лучом, прошедшим через плазму, и опорным лучом.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Одинарный ленгмюровский зонд с собирающей площадью 0,1 мм2 помещен в гелиевую плазму с Te=Ti. Начальный участок вольт-амперной характеристики зонда показан на рисунке

task phisics

Определить температуру и концентрацию плазмы

Взаимодействие частиц с веществом и методы регистрации частиц

 Темы задач

  • Пробег частиц в веществе
  • Электромагнитные ливни
  • Взаимодействие гамма-квантов с веществом
  • Черенковское излучение
  • Взаимодействие нейтронов с веществом

Примеры задач

  1. Какую дозу получит  человек на Луне в течение года?  Поток частиц на поверхности луны– 1 протон/ (см2с)
  1. Какова необходимая толщина грунта для поглощения распадных мю-мезонов, рожденных от пучка выведенных протонов после мишени  в ускорителе  ИФВЭ с энергией 70 ГэВ? Плотность грунта считать равной 3 г/см3, для ионизационных потерь использовать оценку dE/dX=2ρ/β2 [МэВ/см].
  1. Оценить пробег фотоэлектронов от гамма-источника 241Am с энергией 60 кэВ в аргоне дрейфовой камеры. Принять плотность аргона равной 0,0017 г/см3.