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宇宙飞船一般由化学燃料制成的火箭靠反冲发射升空,升空以后,可以绕地球飞行,但要穿越太空遨行,还需其他动力的作用,这种动力可以采用多种方式,有人提出过采用离子发动机,也有人设想利用太阳光产生的光压作动力。

(1)已知地球的半径为,地球表面的重力加速度为g,某次发射的宇宙飞船在离地球表面高的高空中绕地球运行,试用以上各量表示它绕行的速度。

(2)若某宇宙飞船采用光压作为动力,即利用太阳光对飞船产生的压力加速。给飞船安上面积极大、反射率极高的薄膜,正对太阳,靠太阳光在薄膜上反射时产生的压力推动宇宙飞船,因为光子不仅有能量,还有动量,其动量,其中h为普朗克常量,λ为光的波长。若该飞船的质量为,反射薄膜的面积为,单位面积上获得太阳能的功率为,太阳发出的光按照单一平均频率简化分析,那么飞船由光压获得的最大加速度为多大?


解析. (1)由

得:

(2)由光子的能量,光子的动量,以及,得:。在时间内,反射膜收到的光子能量为,它们的动量为。这些光子反射后,最大动量为,但方向相反,由动量定理,得:。由牛顿第三定律飞船也受到等大的力,则飞船获得的最大加速度为:


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如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、  b,以不同的速率沿着A0方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是

A、a粒子速率较大

B.b粒子速率较大

C.b粒子在磁场中运动时间较长   

D.a、b粒子在磁场中运动时间一样长

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如图所示,半径为R的半圆形磁场区域内(含半圆形边界)有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,位于O点的粒子源可向磁场区域内垂直磁场的各个方向以相等速率连续发射质量为m、电荷量为q的正粒子,粒子重力不计.求:

(1)要使所有粒子均不会从磁场圆弧边界ACD射出磁场,粒子的速率应满足的条件:

(2)若与x轴正方向成60?夹角射出的粒子恰好从D点离开磁场,求以此速度进入磁场的粒子在磁场内通过的区域面积与磁场区域总面积的比值.

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如图所示,一水平固定的柱形气缸,用活塞封闭一定质量的气体.活塞面积S=10cm2,与缸壁间的最大静摩擦力 f0 = 5N.气缸的长度为10cm,前端的卡口可防止活塞脱落.活塞与气缸壁的厚度可忽略,外界大气压强为105Pa.开始时气体体积为90cm3,压强为105Pa,温度为27°C.求:

(1)温度缓慢升高到37°C时,气体的压强(2)温度缓慢升高到127°C时,气体的压强.

某同学是这样解的:温度升高,气体体积不变,由查理定律 ,即可求得不同温度时的气体压强.该同学的分析正确吗?如果正确,请按他的思路求解;如果不正确,请简要说明理由,并求出正确的结果.

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二.某物理实验小组想利用所学的知识粗略地估算太阳辐射功率。他们通过多种途径,查阅到以下资料:日地距离r=1.5×1011m,水的比热c=4.2×103J/(kg·℃),射到地球大气层的太阳能被地面所吸收的百分比约为50%。他们做了如下的实验:取一个横截面积S=3×10-2m2的不高的圆筒,圆筒内装水m=0.60kg。某天中午在太阳下垂直照射时间t=10min后,测得水的温度升高了△t=5.0℃.请你帮助该小组的同学估算太阳的辐射功率(忽略照射期间的散热)?

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在直角坐标系xOy中,第一象限内存在沿y轴负方向的有界电场,其中的两条边界分别与Ox、Oy重合,电场强度大小为E。在第二象限内有垂直纸面向外的有界磁场(图中未画出),磁场边界为矩形,其中的一个边界与y轴重合,磁感应强度的大小为B。一质量为m,电量为q的正离子,从电场中P点以某初速度沿-x方向开始运动,经过坐标(0,L)的Q点时,速度大小为,方向与-y方向成30°,经磁场偏转后能够返回电场,离子重力不计。求:

(1)正离子在P点的初速度;

(2)矩形磁场的最小面积;

(3)离子在返回电场前运动的最长时间。

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为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况,技术人员在排污管中安装了监测装置,该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔,其宽和高分别为b和c,左、右两端开口与排污管相连,如图所示。在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场,在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N,M和N与内阻为R的电流表相连。污水从左向右流经该装置时,电流表将显示出污水排放情况。下列说法中正确的是      (    )

A.M板比N板电势高

B.污水中离子浓度越高,则电流表的示数越小

C.污水流量越大,则电流表的示数越大

D.若只增大所加磁场的磁感应强度,则电流表的示数将减小

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用图甲的装置研究小车沿斜面在不同材料表面运动的情况.图乙是某同学在实验中获得的一条纸带.打点计时器的电源频率为50Hz.

(1)图乙中AN各点是打点计时器在纸带上连续打下的点,根据刻度尺上的数据可以判断,小车在AE间(板面)做_____________运动,在FN间(布面)做          运动,M点对应的小车速度为__________m/s(结果保留2位有效数字)。

(2)若已知斜面的倾角为θ,小车的质量为m,在布面上运动时加速度的大小为a,重力加速度为g,则小车在布面上所受的阻力大小为 _______________________,与真实值相比,测量的布面阻力_________(填“偏大”或“偏小”)。

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 如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面倾角为θ。其下方O点处有一固定的正点电荷,电荷量为QOD⊥MN,OM=ON,质量为m、带负电的小滑块以初速度v1M点沿斜面上滑,到达N点时速度恰好为零,然后又滑回到M点,速度大小变为v2。若小滑块带电量大小为q且保持不变,可视为点电荷。求:

(1)N点的高度h

(2)若小滑块向上滑至D点处加速度大小为a,求小滑块与斜面间的摩擦因数μ

 


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