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【题目】据科学家研究发现,由于潮汐作用,现阶段月球每年远离地球3.8cm,在月球远离地球的过程中,地球正转得越来越慢,在此过程中月球围绕地球的运动仍然看成圆周运动,与现在相比,若干年后( )
A.月球绕地球转动的角速度会增大B.地球同步卫星轨道半径将会增大
C.近地卫星的环绕速度将会减小D.赤道上的重力加速度将会减小
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【题目】原子核的比结合能与原子序数的关系图所示,大多数恒星内部温度非常高,可进行轻核聚变,核反应方程为A+B→C。但对于金、铂等重金属产生,目前科学界有一种理论认为,两颗中子星合成过程中会释放巨大的能量,在能量的作用下能够合成金、铂等重金属,其核反应为D+E→F,下列说法正确的是( )
A.重核F裂变成D和E的过程中,会产生质量亏损
B.较轻的核A和B聚合成C的过程中核子平均质量变大
C.较重的核D和E聚合成F的过程中,会释放较大能量
D.A和B聚合成C的过程中,C的结合能小于A和B的结合能之和
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【题目】我们熟知经典回旋加速器如图(甲)所示,带电粒子从M处经狭缝中的高频交流电压加速,进入与盒面垂直的匀强磁场的两个D形盒中做圆周运动,循环往复不断被加速,最终离开加速器。另一种同步加速器,基本原理可以简化为如图(乙)所示模型,带电粒子从M板进入高压缝隙被加速,离开N板时,两板的电荷量均立即变为零,离开N板后,在匀强磁场的导引控制下回旋反复通过加速电场区不断加速,但带电粒子的旋转半径始终保持不变。已知带电粒子A 的电荷量为+q,质量为m,带电粒子第一次进入磁场区时,两种加速器的磁场均为B0,加速时狭缝间电压大小都恒为U,设带电粒子最初进入狭缝时的初速度为零,不计粒子受到的重力,不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。
(1)求带电粒子A每次经过两种加速器加速场时,动能的增量;
(2)经典回旋加速器与同步加速器在装置上的类似性,源于它们在原理上的类似性。
a.经典回旋加速器,带电粒子在不断被加速后,其在磁场中的旋转半径也会不断增加,求加速n次后rn的大小;
b.同步加速器因其旋转半径R始终保持不变,因此磁场必须周期性递增,请推导Bn的表达式;
(3)请你猜想一下,若带电粒子A与另一种带电粒子B(质量也为m,电荷量为+kq,k为大于1的整数)一起进入两种加速器,请分别说明两种粒子能否同时被加速,如果不能请说明原因,如果能,请推导说明理由。
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【题目】有些物理问题虽然截然不同,但是简化模型的方法却很类似。
(1)法拉第1831年做了一个铜盘实验,如图(甲)所示。使圆盘转动,闭合电路中就有持续电流通过。图乙所示为法拉第铜盘实验的示意图。铜质圆盘安装在水平铜轴上,圆盘下半区域位于两磁极之间,圆盘平面与磁感线垂直,两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。某同学把圆盘C、D间的金属部分简化成一根长为L金属棒,绕C点在垂直于磁场的平面内转动,(如图(丙)所示)。已知磁感应强度为B,圆盘以恒定的角速度ω顺时针旋转,忽略铜质圆盘电阻。已知电子的电荷量为e,不考虑电子间的相互作用。
a.根据电动势的定义,求出金属棒产生的感应电动势E的大小,并指出CD两端电势的高低;
b.由于电子所受洛伦兹力f与离轴O的距离x有关,请根据分析画出f-x图像;
(2)在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极,紧贴边缘内壁放一个圆环形电极,并把它们与电池的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体,例如盐水。如果把玻璃皿放在磁场中(如图丁所示),请写出通电后电解液的运动情况,并通过理论推导说明该运动与哪些因素有关(至少写出两个因素)。
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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。如图(甲)所示,水平放置的光滑金属导轨接在电源上,电源内阻及导轨电阻不计。一个匀强磁场垂直向下穿过导轨平面。金属导体棒ab垂直放在导轨上,且与导轨接触良好。
(1)已知金属导轨宽L=0.2m,电源电动势E=3V,磁感应强度B=1T,导体棒ab的电阻为R=6Ω,求闭合开关的瞬间导体棒受到的安培力的大小和方向;
(2)为了研究安培力和洛伦兹力的关系,小强同学从微观角度进行理想化的论证。如图(乙)所示,若导体棒ab的有效长度为l,横截面积为S,设棒内单位体积自由电子数为n,电子电荷量为e,自由电子定向移动的平均速率为v。
a.试推导导体棒内电流I的微观表达式;
b.如果导体棒l所受的安培力为F,其中的每个电子受到的洛伦兹力都为,设导体棒l中的自由电子的总个数为N。试证明导体中N个电子受到洛伦兹力的矢量和等于宏观上导体棒所受的安培力,即。
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【题目】已知在氢原子内,氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11 m。氢原子核与质子所带的电荷量相同,为1.6×10-19C。电子带负电,所带的电荷量也是1.6×10-19 C。质子质量为1.67×10-27 kg,电子质量为9.1×10-31 k,静电力常量K为9×109 Nm2/C2,万有引力常量G为6.7×10-11 Nm2/kg2,求:
(1)请估算氢原子核与电子之间的库仑力F库的数量级;
(2)请估算氢原子核与电子之间的万有引力F万的数量级;
(3)根据你计算结果说明,研究微观带电粒子的相互作用时是否可以忽略万有引力。
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【题目】如图所示,一个正方形线圈边长a=0.5m,总电阻为R=2Ω,当线圈以v=4m/s的速度匀速通过磁感应强度B=0.5T的匀强磁场区域时,线圈平面总保持与磁场垂直。若磁场的宽度b>a,如图所示,求:
(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小和方向;
(2)线圈进入磁场瞬间,线框CD边两端的电压UCD;
(3)线框在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热Q。
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【题目】在“测电源电动势和内电阻”的实验中,有同学设计了甲、乙两套实验方案如图所示,已知电流表内阻和电源内电阻比较接近。
(1)为提高电动势和内电阻的测量精度,你认为_______(填甲或乙)方案更合理。
(2)请根据你认为合理的测量方案完成实物图的连接______。
(3)某同学在实验中测得多组电压和电流值,得到如图所示的电压与电流关系图线
则该电源的电动势E=____________V,内电阻r =____________Ω。
(4)所测得的电源电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比较的情况是:E测_____E真;r测__________r真。(填“>”,“<”或)
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【题目】两个电荷量为q1、q2的正负点电荷分别固定在x轴上的O、M两点,在两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势均为零,ND段中C点的电势最高。下列说法正确的是( )
A.
B.A、N两点的电场强度均为零
C.C点的电场强度为零
D.将一正点电荷从D移到N的过程中,电场力先做正功后做负功
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【题目】如图是研究自感现象的电路,L为自感系数足够大的线圈,R为定值电阻,A1、A2为两个完全相同灯泡,则下列说法正确的是( )
A.闭合开关时,若电源E有内阻,灯泡A2将立即变亮,然后稍变暗些,最后稳定
B.闭合开关时,若电源E无内阻,灯泡A2将立即变亮, 然后稳定
C.闭合开关时,无论电源E是否有内阻,灯泡A1将逐渐变亮最后稳定
D.开关断开时,若线圈直流电阻等于定值电阻,则灯泡A2会闪亮一下,然后逐渐熄灭
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