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如图8-20所示,截面积为S的汽缸水平放置,活塞左侧封闭有气体,大气压强为p0,活塞与汽缸壁间密合而无摩擦.现加一水平向右的拉力F拉活塞,使封闭的气体体积恰好增加2倍,保持温度不变,则拉力F的大小为多少?

图8-20


解析:

当气体状态稳定时,对活塞进行受力分析如图7所示.设此时气体的压强为p,据质点平衡条件有F+pS=p0S                                                           ①

图7

对被封闭的气体,设活塞拉动前气柱长为l.

拉活塞前:p1=p0,V1=lS

拉活塞后:p2=p,V2=3lS

由玻意耳定律:p1V1=p2V2

即p0lS=p·3lS.                                                                  ②

由②式得.

代入①式得.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用.图4-22是在平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成.

        

图4-22                                                         图4-23

如图4-23所示,通道尺寸a=2.0 m、b=0.15 m、c=0.10 m.工作时,在通道内沿z轴正方向加B=8.0 T的匀强磁场;沿x轴负方向加匀强电场,使两金属板间的电压U=99.6 V;海水沿y轴方向流过通道.已知海水的电阻率ρ=0.20 Ω·m.

(1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向;

(2)船以vs=5.0 m/s的速度匀速前进.若以船为参考系,海水以5.0 m/s的速率涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水速率增加到vd=8.0 m/s.求此时两金属板间的感应电动势U

(3)船行驶时,通道中海水两侧的电压按U′=U-U计算,海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力.当船以vs=5.0 m/s的速度匀速前进时,求海水推力的功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用.如图16-31所示是在平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成.

图16-31

如图16-32所示,通道尺寸a=2.0 m、b=0.15 m、c=0.10 m.工作时,在通道内沿z轴正方向加B=8.0 T的匀强磁场;沿x轴负方向加匀强电场,使两金属板间的电压U=99.6 V;海水沿y轴方向流过通道.已知海水的电阻率ρ=0.20 Ω·m.

图16-32

(1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向;

(2)船以vS=5.0 m/s的速度匀速前进.若以船为参考系,海水以5.0 m/s的速度涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水速率增加到vd=8.0 m/s.求此时两金属板间的感应电动势U

(3)船行驶时,通道中海水两侧的电压按U′=U-U计算,海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力.当船以vS=5.0 m/s 的速度前进时,求海水推力的功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用.图8-1-38是在平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成.

图8-1-38

图8-1-39

如图8-1-39所示,通道尺寸a=2.0 m、b=0.15 m、c=0.10 m.工作时,在通道内沿z轴正方向加B=8.0 T的匀强磁场;沿x轴负方向加匀强电场,使两金属板间的电压U=99.6 V;海水沿y轴方向流过通道.已知海水的电阻率ρ=0.20 Ω·m.

(1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向;

(2)船以v=5.0 m/s的速度匀速前进.若以船为参考系,海水以5.0 m/s的速率涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水速率增加到=8.0 m/s,求此时两金属板间的感应电动势

(3)船行驶时,通道中海水两侧的电压按计算,海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力.当船以v=5.0 m/s的速度匀速前进时,求海水推力的功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图1-2-8(a)所示的螺线管,匝数n=1 500匝,横截面积S=20 cm2,电阻r=1.5 Ω,与螺线管串联的外电阻R1=3.5 Ω,R2=25 Ω,方向向右,穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图(b)所示规律变化,试计算电阻R2的电功率.

1-2-8

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