【题目】如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图,其主要结构有一长为L,宽为b,高为d的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、下板使用金属材料,图乙是该主要结构的截面图,上、下两板与输出电压可调的高压直流电源(内电阻可忽略不计)相连,质量为m、电荷量大小为q的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。已知A、B两极板间加速电压为,尘埃加速后全都获得相同的水平速度,此时单位体积内的尘埃数为n。尘埃被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集,通过调整高压直流电源的输出电压U可以改变收集效率
(被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值)。尘埃所受的重力,空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计,在该装置处于稳定工作状态时:
(1)求在较短的一段时间呢,A、B两极板间加速电场对尘埃所做的功;
(2)若所有进入通道的尘埃都被收集,求通过高压直流电源的电流;
(3)请推导出收集效率随电压直流电源输出电压U变化的函数关系式。
【答案】(1)(2)
(3)若
,
;若
,效率为100%
【解析】
试题分析:(1)设电荷经过极板B的速度大小为,对于一个尘埃通过加速电场过程中,加速电场做功为
在时间内从加速电场出来的尘埃总体积是
其中的尘埃的总个数
故A、B两极板间的加速电场对尘埃所做的功
对于一个尘埃通过加速电场过程,根据动能定理可得
故解得
(2)若所有进入矩形通道的尘埃都被收集,则时间内碰到下极板的尘埃的总电荷量
通过高压直流电源的电流
(3)对某一尘埃,其在高压直流电源形成的电场中运动时,在垂直电场方向做速度为的匀速直线运动,在沿电场力方向做初速度为0的匀加速直线运动
根据运动学公式有:垂直电场方向位移,沿电场方向位移
根据牛顿第二定律有
距下板y处的尘埃恰好到达下板的右端边缘,则x=L
解得
若,即
,则收集效率
若,则所有的尘埃都到达下极板,效率为100%
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【题目】关于原子的特征谱线,下列说法不正确的是()
A.不同原子的发光频率是不一样的,每种原子都有自己的特征谱线
B.原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的
C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分
D.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
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【题目】如图所示,静止在水平面上的物体,所受重力为200N,物体和水平面之间的动摩擦因数μ=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.求下列情况中物体受到的摩擦力和加速度(取重力加速度g=10m/s2):
(1)当给物体施加一个水平向左、大小为F1=10N的拉力时;
(2)当给物体施加一个水平向左、大小为F2=30N的拉力时.
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【题目】有一架电梯,启动时匀加速上升加速度为2m/s2,制动时匀减速上升加速度大小为1m/s2,中间阶段电梯可匀速运行,电梯运行的楼层高48m.问:
(1)若电梯运行时最大限速为9m/s,电梯升到楼顶的最短时间是多少;
(2)如果电梯先加速上升,然后匀速上升,最后减速上升,全程共用时间为15s,上升的最大速度是多少.
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【题目】下列关于光谱的说法中错误的是()
A.炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱
B.各种原子的线状光谱中的明线和它的吸收光谱中的暗线必定一一对应
C.气体发出的光只能产生线状光谱
D.甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到乙物质的吸收光谱
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【题目】如图所示,将一轻质弹簧从物体B内部穿过,并将其上端悬挂于天花板,下端系一质量为的物体A。平衡时物体A距天花板h=2.4m,在距物体A正上方高为
=1.8m处由静止释放质量为
的物体B,B下落过程中某时刻与弹簧下端的物体A碰撞(碰撞时间极短)并立即以相同的速度与A运动,两物体不粘连,且可视为质点,碰撞后两物体一起向下运动,历时0.25s第一次到达最低点,(弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,
)下列说法正确的是:
A.碰撞结束瞬间两物体的速度大小为2m/s
B.碰撞结束后两物体一起向下运动的最大位移大小为0.25m
C.碰撞结束后两物体一起向下运动的过程中,两物体间的平均作用力大小为18N
D.A、B到最低点后反弹上升,A、B分开后,B还能上升的最大高度为0.2m
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【题目】如图所示,小球A、B、C质量分别为m、2m、3m,A与天花板间,B与C间用弹簧相连,当系统平衡后,突然将A、B间绳烧断,在绳断瞬间, A、B、C的加速度(以向下为正方向)分别为( )
A.g、g、g
B.-5g、2.5g、0
C.-5g、2g、0
D.-g、 2g、 3g
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【题目】关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体内能一定大
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体
D.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
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