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【题目】对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,一个电子电量为e。该导线通有恒定电流时,导线两端的电势差为U,假设自由电子定向移动的速率均为v。
(1)求导线中的电流I;
(2)所谓电流做功,实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。为了求解在时间t内电流做功W为多少,小红和小明给出了不同的想法:
小红记得老师上课讲过,W=UIt,因此将第(1)问求出的I的结果代入,就可以得到W的表达式。但是小红不记得老师是怎样得出W=UIt这个公式的。小明提出,既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功,那么应该先求出导线中的恒定电场的场强,即
,设导体中全部电荷为q后,再求出电场力做的功
,将q代换之后,小明没有得出W=UIt的结果。
请问你认为小红和小明谁说的对?若是小红说的对,请给出公式的推导过程;若是小明说的对,请补充完善这个问题中电流做功的求解过程。
(3)为了更好地描述某个小区域的电流分布情况,物理学家引入了电流密度这一物理量,定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量。若已知该导线中的电流密度为j,导线的电阻率为ρ,试证明:
。
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【题目】如图甲,有两个量程的电流表,当使用a、b两个端点时,量程为1A,当使用a、c两个端点时,量程为
,已知电流表的内阻
为
,满偏电流
为2mA;如图乙,是有两个量程的电压表,当使用d、e两个端点时,量程为
。当使用d、f两个端点时,量程为
。已知电流表的内阻
为
,满偏电流
为1mA;则电阻
、
、
、
分别为:( )
![]()
A.
B.
C.
D. ![]()
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【题目】在玻尔的原子结构理论中,氢原子由高能态向低能态跃迁时能发出一系列不同频率的光,波长可以用巴耳末一里德伯公式
来计算,式中
为波长,R为里德伯常量,n、k分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数,对于每一个
,有
、
、
…。其中,赖曼系谐线是电子由
的轨道跃迁到
的轨道时向外辐射光子形成的,巴耳末系谱线是电子由
的轨道跃迁到
的轨道时向外辐射光子形成的。
(1)如图所示的装置中,K为一金属板,A为金属电极,都密封在真空的玻璃管中,S为石英片封盖的窗口,单色光可通过石英片射到金属板K上。实验中:当滑动变阻器的滑片位于最左端,用某种频率的单色光照射K时,电流计G指针发生偏转;向右滑动滑片,当A比K的电势低到某一值
(遏止电压)时,电流计C指针恰好指向零。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时,遏止电压的大小为
;若用巴耳末系中
的光照射金属时,遏止电压的大小为
。金属表面层内存在一种力,阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来,必须克服这种阻碍做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值,叫做这种金属的出功。已知电子电荷量的大小为e,真空中的光速为c,里德伯常量为R。试求:
a、赖曼系中波长最长的光对应的频率
;
b、普朗克常量h和该金属的逸出功
。
(2)光子除了有能量,还有动量,动量的表达式为
(h为普朗克常量)。
a、请你推导光子动量的表达式
;
b.处于n=2激发态的某氢原子以速度
运动,当它向
的基态跃迁时,沿与
相反的方向辐射一个光子。辐射光子前后,可认为氢原子的质量为M不变。求辐射光子后氢原子的速度
(用h、R、M和
表示)。
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【题目】如图所示,坐标平面第1象限内存在大小为
、方向水平向左的匀强电场,在第II象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。质荷比
的带正电的粒子,以初速度
从x轴上的A点垂直x轴射入电场,OA=0.15 m,不计粒子的重力。
![]()
(1)求粒子经过y轴时的位置到原点O的距离:
(2)若要使粒子不能进入第三象限,求磁感应强度B的取值范围(不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况)。
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【题目】如图所示,匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,
,
,已知电场线平行于
所在的平面,一个电荷量
C的点电荷由A移到B的过程中,电势能增加了
J,由B移到C的过程中电场力做功
J,为方便计算,设B点电势为0,下列说法正确的是
![]()
A. B、C两点的电势差
V
B. A点的电势低于B点的电势
C. 负电荷由C点移到A点的过程中,电势能减少
D. 该电场的场强为1 ![]()
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【题目】地球表面附近存在一个竖直向下的电场,其大小约为100V/m。在该电场的作用下,大气中正离子向下运动,负离子向上运动,从而形成较为稳定的电流,这叫做晴天地空电流。地表附近某处地空电流虽然微弱,但全球地空电流的总电流强度很大,约为1800A。以下分析问题时假设地空电流在全球各处均匀分布。
(1)请问地表附近从高处到低处电势升高还是降低?
(2)如果认为此电场是由地球表面均匀分布的负电荷产生的,且已知电荷均匀分布的带电球面在球面外某处产生的场强相当于电荷全部集中在球心所产生的场强;地表附近电场的大小用E表示,地球半径用R表示,静电力常量用k表示,请写出地表所带电荷量的大小Q的表达式;
(3)取地球表面积S=5.1×1014m2,试计算地表附近空气的电阻率ρ0的大小;
(4)我们知道电流的周围会有磁场,那么全球均匀分布的地空电流是否会在地球表面形成磁场?如果会,说明方向;如果不会,说明理由。
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【题目】如图所示,在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中,M,N是通电螺线管轴线上的两点,且这两点到螺线管中心的距离相等.用磁传感器测量轴线上M、N之间各点的磁感应强度B的大小,并将磁传感器顶端与M点的距离记作x.
![]()
(1)采用的电源是稳压直流电源,用_____________传感器测量磁场
(2)如果实验操作正确,得到的B-x图象应为图中的_________.
![]()
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【题目】已知线圈匝数n=100,电阻r=1Ω,面积S=1.5×10-3m2,外接电阻R=3Ω.线圈处在平行于线圈轴线的匀强磁场中,磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示.求:
![]()
(1) t=0.01s时线圈中的感应电动势E;
(2) 0~0.02s内通过电阻R的电荷量q;
(3) 0~0.03s内电阻R上产生的热量Q.
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【题目】如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡D1的U-I图线的一部分,用该电源和小灯泡D1组成闭合电路时,灯泡D1恰好能正常发光,则下列说法中正确的是( )
![]()
A. 此电源的内阻为
Ω
B. 灯泡D1的额定电压为3V,额定功率为6W
C. 把灯泡D1换成“3V,20W”的灯泡D2,电源的输出功率将变大
D. 由于小灯泡D1的U-I图线是一条曲线,所以灯泡发光过程,欧姆定律不适用
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【题目】据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是
A. “人造太阳”的核反应方程式可能为:![]()
B. “人造太阳”的核反应方程式可能为![]()
C. “人造太阳”释放的能量大小的计算公式是:![]()
D. 根据公式
可知,核燃料的质量相同时,聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同
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