【題目】如圖所示,某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道,管道寬為d,上、下兩面是絕緣板,前后兩側(cè)M、N是電阻可忽略的導體板,兩導體板與開關S和定值電阻R相連。整個管道置于勻強磁場中,磁感應強度大小為B、方向沿z軸正方向。管道內(nèi)始終充滿導電液體(有大量帶電離子),開關S閉合前后,液體均以恒定速率v0沿x軸正方向流動。
(1)開關S斷開時,求M、N兩導體板間電壓U0;
(2)開關S閉合后,設M、N兩導體板間液體的電阻為r,導電液體中全部為正離子,且管道中所有正離子的總電荷量為Q。求:
a.通過電阻R的電流I及M、N兩導體板間電壓U;
b.所有正離子定向移動時沿y軸方向所受平均阻力的大小Ff。
【答案】(1) (2)a. b.
【解析】
(1)
解法一:
該發(fā)電裝置原理圖等效為如圖,
管道中液體的流動等效為寬度為d的導體棒切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢E = Bdv0。
則開關斷開時
解法二:
設帶電粒子點電量為q,離子在液體中沿x軸正向運動,所受的洛倫茲力與所受的M、N兩板間電場的電場力平衡時,U0保持恒定,有,得
(2)a.由閉合電路歐姆定律
b.解法一:
受力角度: 正離子在y軸上沿y軸負方向運動,M板電勢高,運動過程中受力平衡。設一個正離子電荷量為q,沿y軸方向受到的平均阻力為f。
如上圖所示,沿y軸方向離子共受三個力的作用,沿y軸正方向受阻力f和電場力,沿y軸負方向受洛倫茲力,所以。
對管道中所有正離子則有 ,因此
解法二:能量角度:
正離子在y軸上定向移動時所受的阻力等效于導體中定向移動的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞所受的阻力。電子所受阻力做的功大小等于電流在導體電阻上產(chǎn)生的熱量,因此正離子在y軸方向移動過程中,阻力做的功等于電流在液體中產(chǎn)生的熱量。
所有的正離子從N板(電源負極)移動到M板(電源正極)過程中,電場力做功大小,電流在液體中產(chǎn)生的熱量Q′ 。
Q′,又,得
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【題目】在飛鏢游戲中,勻速轉(zhuǎn)動的豎直圓盤邊緣有一點A,當A點轉(zhuǎn)到最高點時與A點等高處的飛鏢以初速度v0垂直圓盤對準A點水平拋出,恰好擊中圓盤上A點,已知飛鏢拋出點與圓盤水平距離為L,如圖所示,不計空氣阻力,下列判斷正確的是
A. 從飛鏢拋出到恰好擊中A點的時間為 B. 圓盤的直徑為
C. 圓盤轉(zhuǎn)動的最大周期為 D. 圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為 (k = 1,2,3…)
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【題目】如圖所示,L1、L2、L3為等勢面,兩相鄰等勢面間電勢差相同,取L2的電勢為零,有一負電荷在L1處動能為30J,運動到L3處動能為10J,則電荷的電勢能為4J時,它的動能是(不計重力和空氣阻力): ( )
A. 6J B. 4J C. 16J D. 14J
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【題目】司機駕駛汽車在平直公路上勻速行駛,突然遇到緊急情況剎車直到停止運動,從司機發(fā)現(xiàn)情況到停止運動這段時間內(nèi)汽車的圖象如圖所示,下列說法正確的是( )
A. 從司機發(fā)現(xiàn)情況開始至汽車停止所用時間為5.5s
B. 汽車剎車過程的加速度大小為2.0m/s2
C. 汽車剎車過程的加速度大小為4.0m/s
D. 從司機發(fā)現(xiàn)情況開始至剎車停止,汽車的總位移為30m
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【題目】在如圖所示的電路中,電源的電動勢E恒定,內(nèi)阻r=1Ω,R1為光敏電阻(其阻值隨光照的增強而減。ㄖ惦娮R2=2Ω,R3=5Ω,電表均為理想電表。則下列說法正確的是( )
A. 當光照增強時,電源的效率增大
B. 當光照增強時,電容器的電荷量減小
C. 光照強度變化時,電壓表示數(shù)的變化量和電流表示數(shù)的變化量之比不變
D. 若光敏電阻R1阻值變化范圍為2~9Ω,則光照強度變化前后,ab段電路消耗的電功率可能相同
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【題目】2016年2月11日,美國科學家宣布探測到引力波。證實了愛因斯坦100年前的預言。雙星的運動是產(chǎn)生引力波的來源之一,假設宇宙中有一雙星系統(tǒng)由a、b兩顆星體組成,這兩顆星繞它們連線的某一點在萬有引力作用下做勻速圓周運動,測得a星的周期為T,a、b兩顆星的距離為,a、b兩顆星的軌道半徑之差為(a星的軌道半徑大于b星的軌道半徑),則
A. b星公轉(zhuǎn)的周期為
B. a星公轉(zhuǎn)的線速度大小為
C. a、b兩顆星的半徑之比為
D. a、b兩顆星的質(zhì)量之比為
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【題目】一輛質(zhì)量M=1.8t的汽車,車廂后端有一質(zhì)量m=200kg的木箱,在限速為80km/h的平直公路上勻速行駛,行駛過程中司機突然發(fā)現(xiàn)前方L=75m處有汽車在停車維修,于是立即關閉發(fā)動機緊急剎車,剎車過程中木箱與汽車相對靜止,汽車與前面的車發(fā)生碰撞后立即停止運動,汽車停止運動后木箱繼續(xù)滑動(未與車廂發(fā)生碰撞),交警通過測量得到木箱在車廂底板上的劃痕長度d=2.5m,已知汽車剎車時所受的制動力F=8×103N,木箱與車廂之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g=10m/s2。請通過計算判斷該車是否超速。
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【題目】干電池的電動勢為,其意義為
A. 在電源內(nèi)部把1C正電荷從負極搬到正極,非靜電力做功
B. 在電源內(nèi)部把1C正電荷從負極搬到正極,靜電力做功
C. 該電池比電動勢為的鋅汞電池非靜電力做功本領強
D. 干電池在1s內(nèi)將的化學能轉(zhuǎn)化為電能
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【題目】用如圖所示的光電管研究光電效應,當滑動變阻器的滑片位于某一位置,開關S閉合時,用單色光a照射光電管陰極K,電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),用單色光b照射光電管陰極K時,電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),則( 。
A. a光的強度一定大于b光的強度
B. a光的頻率一定大于陰極K的極限頻率
C. b光的頻率一定小于陰極K的極限頻率
D. 開關S斷開后,用單色光a照射光電管陰極K電流計G的指針一定不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)
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