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一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S=2×10-3m2,竖直插入水面足够宽广的水中.管中有一个质量为m=0.4kg的密闭活塞,封闭一段长度为L0=66cm的气体,气体温度T0=300K,如图10所示.开始时,活塞处于静止状态,不计活塞与管壁间的摩擦.外界大气压强p=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10m/s2.试问:
(1)开始时封闭气体的压强多大?
(2)现保持管内封闭气体温度不变,用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞.当活塞上升到某一位置时停止移动,此时F=6.0N,则这时管内外水面高度差为多少?管内气柱长度多大?
(3)再将活塞固定住,改变管内气体的温度,使管内外水面相平,此时气体的温度是多少?
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如图A-9所示,金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑,导轨平行的水平部分有竖直向上的匀强磁场B,水平部分导轨上原来放有一金属杆b,已知a杆的质量与b杆的质量为ma∶mb=3∶4,水平导轨足够长,不计摩擦,求:
(1)a和b的最终速度分别是多少?
(2)整个过程中回路释放的电能是多少?
(3)若已知a、b杆的电阻之比Ra∶Rb=3∶4,其余电阻不计,整个过程中a、b上产生的焦耳热分别是多少?
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?摇将氢原子中电子的运动看作是绕氢核做匀速圆周运动,这时在研究电子运动的磁效应时,可将电子的运动等效为一个环形电流,环的半径等于电子的轨道半径r.现对一氢原子加上一个外磁场,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直电子的轨道平面.这时电子运动的等效电流用I1表示.现将外磁场反向,但磁场的磁感应强度大小不变,仍为B,这时电子运动的等效电流用I2表示.假设再加上外磁场以及外磁场反向时,氢核的位置、电子运动的轨道平面以及轨道半径都不变,求外磁场反向前后电子运动的等效电流的差,即|I2-I1|等于?(用m和e表示电子的质量和电荷量)
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如图B-8所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为 的电阻,处在方向竖直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻,弹簧处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度.
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力.
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为Ep,则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少?
(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?
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黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备,它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯,然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”.如图13所示是高压电网的工作电路,高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压,高压电网相邻间距离为0.5cm,已知空气在常温常压下的击穿电压为6220V/cm,为防止空气被击穿而造成短路,变压器的初、次级线圈匝数比不得超过多少?
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如图4所示,厚度为h,宽度为d的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中.当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′间会产生电势差.这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为U=k,式中的比例系数k称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:
外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛伦兹力相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧面之间会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势和下侧面A′的电势哪个高?
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为多少.
(3)当导体板上下两侧面之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为多少.
(4)由静电力和洛伦兹力平衡条件,证明霍尔系数为k=,其中n代表导体板的单位体积中电子的个
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在暗室的真空管装置中做如下实验:在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中,有一个能产生α、β、γ三种射线源,从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场,如图3所示,在与射线源距离为H高处,水平放置两张叠放着且涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且坚韧的涂有感光药的纸),经射线照射一段时间后把两张印像纸显影.
(1)上面的印像纸有几个暗斑?各是什么射线的痕迹?
(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑,试估算两边暗斑与中间暗斑的距离之比?
(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场,一次使 射线不偏转,一次使 射线不偏转,则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是?(已知mα=4u,mβ=
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