【题目】如图所示,在倾角为30°足够长的光滑斜面上有一长为l=100 cm、开口向上的薄壁玻璃管,用长为l1=50 cm的水银柱封闭一段空气柱。当玻璃管保持静止时,空气柱长为l2=12.5 cm。已知玻璃管的横截面积S=1 cm2,大气压强p0=75 cmHg,水银的密度ρ=13.6×103 kg/m3,玻璃管的质量与水银柱的质量相等,g取10 m/s2。
①若将玻璃管开口向下放置于斜面,且仍使其保持静止状态,求管内空气柱长度;
②在①问情形下,用沿斜面向上的恒力F拉玻璃管使其向上做匀加速直线运动,为了使水银柱不从管口溢出,求F的大小应满足的条件。
【答案】(1) 25 cm (2) 6.8 N<F≤13.6 N
【解析】①以管内气体为研究对象,管开口向上放置时气体压强:p1=p0+l1sin30°=100cmHg
管开口向下放置时气体压强:p2=p0-l1sin30°=50cmHg
设空气柱长为l3,此过程气体发生等温变化,由玻意耳定律得p1V1=p2V2
即p1l2S=p2l3S,
代入数据解得l3=25cm
②设管内水银柱的质量为m,则m=ρl1S=0.68kg
玻璃管整体能向上加速,则F>2mgsin30°=6.8N
当水银柱下端到玻璃管口时,整体加速度最大,F也最大,此时,管内空气柱的长度为l4=50cm。
设管内气压为p3,由玻意耳定律得:p2V2=p3V3
代入数据解得p3=25 cmHg
取水银柱为研究对象,由牛顿第二定律得:p0S-p3S-mgsin30°=ma
取玻璃管和水银柱整体为研究对象,由牛顿第二定律得:F-2mgsin30°=2ma
联立以上式子解得:F=2(p0-p3)S=13.6 N
综合以上得:6.8 N<F≤13.6 N。
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【题目】如图,小球甲从A点水平抛出,同时将小球乙从B点自由释放,两小球先后经过C点时速度大小相等,方向夹角为30°,已知B、C高度差为h,两小球质量相等,不计空气阻力,由以上条件可知
A. 小球甲作平抛运动的初速度大小为
B. 甲、乙两小球到达C点所用时间之比为
C. A、B两点高度差为
D. 两小球在C点时重力的瞬时功率大小相等
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【题目】如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为介质中x=2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象,下列说法正确的是:
A.这列波沿x轴正方向传播
B.这列波的传播速度是20 m/s
C.经过0.1 s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向
D.经过0.35 s时,质点Q距平衡位置的距离大于质点P距平衡位置的距离
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【题目】如图所示,两相邻有界匀强磁场的宽度均为L,磁感应强度大小相等、方向相反,均垂直于纸面。有一边长为L的正方形闭合线圈向右匀速通过整个磁场。用i表示线圈中的感应电流.规定逆时针方向为电流正方向,图示线圈所在位置为位移起点,则下列关于i-x的图像中正确的是
A. B. C. D.
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【题目】某兴趣小组设计了一个寻求碰撞前后不变量的实验。实验器材有:打点计时器、低压交流电源(f=50 Hz)、纸带、刻度尺、表面光滑的平直金属轨道、带撞针的小车甲、带橡皮泥的小车乙、天平。
该小组实验的主要步骤有:
A.用天平测出甲的质量m1=0.50 kg,乙的质量m2=0.25 kg
B.更换纸带重复操作三次
C.接通电源,并给甲车一定的初速度v甲
D.将平直轨道放在水平桌面上,在其一端固定打点计时器,连接电源
E.将小车甲靠近打点计时器放置,在车后固定纸带,将小车乙静止地放在平直轨道中间位置
(1)上述实验步骤合理的顺序为________。
(2)从打下的纸带中,选取比较理想的一条,如下图所示,请补充完成下表__________(均保留两位有效数字)。
(3)根据以上数据寻找出碰撞前后不变量的表达式为______________。
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【题目】如图所示,直线MN与水平方向成θ=30°角,MN的右上方区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向外的匀强磁场,MN的左下方区域存在磁感应强度大小为2B、方向水平向里的匀强磁场,MN与两磁场均垂直.一粒子源位于MN上的a点,能水平向右发射不同速率、质量为m、电荷量为q(q>0)的同种粒子(粒子重力不计),所有粒子均能通过MN上的b点.已知ab=L,MN两侧磁场区域均足够大,则粒子的速率可能是
A. B. C. D.
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【题目】内壁光滑的导热气缸竖直放置,用质量不计、横截面积为2×10-4m2的活塞封闭着一定质量的气体,温度为t0=27℃.现缓慢地将沙子倒在活塞上,当气体的体积变为原来的一半时,继续加沙子的同时对气缸缓慢加热,使活塞位置保持不变,直到倒入的沙子总质量为m=2.4kg.已知大气压强为p0=1.0×105Pa,重力加速度g取10m/s2.求:
①当气体的体积刚变为原来的一半时,气体的压强.
②最后气体的温度为多少摄氏度.
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【题目】如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab、cd边均与ad边成60°角,ab=bc=cd=L,长度为L的电阻丝电阻为r,框架与一电动势为E,内阻为r的电源相连接,垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场,则框架受到的安培力的合力大小为
A. 0 B. C. D.
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【题目】如图甲所示,利用气垫导轨来研究功能关系,在气垫导轨的左端固定一轻质弹簧,导轨上有一滑块A紧靠弹簧,但不连接,滑块A上固定有挡光片,滑块连同挡光片的质量为m=0.5kg。
(1)用游标卡尺测出滑块A上的挡光片的宽度,读数如图乙所示,则宽度d=_______cm。
(2)将轻弹簧一端固定于气垫导轨左侧,为了调整导轨水平,可以在图甲上适当位置再增加一个光电门,打开气源,调节装置,然后水平轻推滑块,通过观察调整至通过两个光电门的时间__________即可。
(3)撤掉靠近弹簧一个光电门后,用力水平将滑块A向左推,压紧弹簧,释放后,滑块A上的挡光片通过光电门的时间为,则可知弹簧对滑块所做的功为__________(用题中所给字母表示)
(4)也可以用该装置测量弹簧的劲度系数。用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x,释放滑块,记录滑块通过光电门的时间并计算出速度v.
(5)重复(4)中的操作,得到v与x的关系图像如图丙所示,由图可知弹簧的劲度系数为_________
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