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【題目】對于同一物理問題,常?梢詮暮暧^與微觀兩個不同角度進行研究,找出其內(nèi)在聯(lián)系,從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。一段橫截面積為S、長為l的直導(dǎo)線,單位體積內(nèi)有n個自由電子,一個電子電量為e。該導(dǎo)線通有恒定電流時,導(dǎo)線兩端的電勢差為U,假設(shè)自由電子定向移動的速率均為v。
(1)求導(dǎo)線中的電流I;
(2)所謂電流做功,實質(zhì)上是導(dǎo)線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功。為了求解在時間t內(nèi)電流做功W為多少,小紅和小明給出了不同的想法:
小紅記得老師上課講過,W=UIt,因此將第(1)問求出的I的結(jié)果代入,就可以得到W的表達式。但是小紅不記得老師是怎樣得出W=UIt這個公式的。小明提出,既然電流做功是導(dǎo)線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功,那么應(yīng)該先求出導(dǎo)線中的恒定電場的場強,即,設(shè)導(dǎo)體中全部電荷為q后,再求出電場力做的功,將q代換之后,小明沒有得出W=UIt的結(jié)果。
請問你認為小紅和小明誰說的對?若是小紅說的對,請給出公式的推導(dǎo)過程;若是小明說的對,請補充完善這個問題中電流做功的求解過程。
(3)為了更好地描述某個小區(qū)域的電流分布情況,物理學(xué)家引入了電流密度這一物理量,定義其大小為單位時間內(nèi)通過單位面積的電量。若已知該導(dǎo)線中的電流密度為j,導(dǎo)線的電阻率為ρ,試證明:。
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【題目】如圖甲,有兩個量程的電流表,當使用a、b兩個端點時,量程為1A,當使用a、c兩個端點時,量程為,已知電流表的內(nèi)阻為,滿偏電流為2mA;如圖乙,是有兩個量程的電壓表,當使用d、e兩個端點時,量程為。當使用d、f兩個端點時,量程為。已知電流表的內(nèi)阻為,滿偏電流為1mA;則電阻、、、分別為:( )
A. B. C. D.
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【題目】在玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論中,氫原子由高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時能發(fā)出一系列不同頻率的光,波長可以用巴耳末一里德伯公式 來計算,式中為波長,R為里德伯常量,n、k分別表示氫原子躍遷前和躍遷后所處狀態(tài)的量子數(shù),對于每一個,有 、、…。其中,賴曼系諧線是電子由的軌道躍遷到的軌道時向外輻射光子形成的,巴耳末系譜線是電子由 的軌道躍遷到的軌道時向外輻射光子形成的。
(1)如圖所示的裝置中,K為一金屬板,A為金屬電極,都密封在真空的玻璃管中,S為石英片封蓋的窗口,單色光可通過石英片射到金屬板K上。實驗中:當滑動變阻器的滑片位于最左端,用某種頻率的單色光照射K時,電流計G指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);向右滑動滑片,當A比K的電勢低到某一值 (遏止電壓)時,電流計C指針恰好指向零。現(xiàn)用氫原子發(fā)出的光照射某種金屬進行光電效應(yīng)實驗。若用賴曼系中波長最長的光照射時,遏止電壓的大小為;若用巴耳末系中的光照射金屬時,遏止電壓的大小為。金屬表面層內(nèi)存在一種力,阻礙電子的逃逸。電子要從金屬中掙脫出來,必須克服這種阻礙做功。使電子脫離某種金屬所做功的最小值,叫做這種金屬的出功。已知電子電荷量的大小為e,真空中的光速為c,里德伯常量為R。試求:
a、賴曼系中波長最長的光對應(yīng)的頻率;
b、普朗克常量h和該金屬的逸出功。
(2)光子除了有能量,還有動量,動量的表達式為 (h為普朗克常量)。
a、請你推導(dǎo)光子動量的表達式;
b.處于n=2激發(fā)態(tài)的某氫原子以速度運動,當它向的基態(tài)躍遷時,沿與相反的方向輻射一個光子。輻射光子前后,可認為氫原子的質(zhì)量為M不變。求輻射光子后氫原子的速度 (用h、R、M和表示)。
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【題目】如圖所示,坐標平面第1象限內(nèi)存在大小為、方向水平向左的勻強電場,在第II象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強磁場。質(zhì)荷比的帶正電的粒子,以初速度從x軸上的A點垂直x軸射入電場,OA=0.15 m,不計粒子的重力。
(1)求粒子經(jīng)過y軸時的位置到原點O的距離:
(2)若要使粒子不能進入第三象限,求磁感應(yīng)強度B的取值范圍(不考慮粒子第二次進入電場后的運動情況)。
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【題目】如圖所示,勻強電場中三點A、B、C是一個三角形的三個頂點,,,已知電場線平行于所在的平面,一個電荷量 C的點電荷由A移到B的過程中,電勢能增加了 J,由B移到C的過程中電場力做功 J,為方便計算,設(shè)B點電勢為0,下列說法正確的是
A. B、C兩點的電勢差 V
B. A點的電勢低于B點的電勢
C. 負電荷由C點移到A點的過程中,電勢能減少
D. 該電場的場強為1
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【題目】地球表面附近存在一個豎直向下的電場,其大小約為100V/m。在該電場的作用下,大氣中正離子向下運動,負離子向上運動,從而形成較為穩(wěn)定的電流,這叫做晴天地空電流。地表附近某處地空電流雖然微弱,但全球地空電流的總電流強度很大,約為1800A。以下分析問題時假設(shè)地空電流在全球各處均勻分布。
(1)請問地表附近從高處到低處電勢升高還是降低?
(2)如果認為此電場是由地球表面均勻分布的負電荷產(chǎn)生的,且已知電荷均勻分布的帶電球面在球面外某處產(chǎn)生的場強相當于電荷全部集中在球心所產(chǎn)生的場強;地表附近電場的大小用E表示,地球半徑用R表示,靜電力常量用k表示,請寫出地表所帶電荷量的大小Q的表達式;
(3)取地球表面積S=5.1×1014m2,試計算地表附近空氣的電阻率ρ0的大;
(4)我們知道電流的周圍會有磁場,那么全球均勻分布的地空電流是否會在地球表面形成磁場?如果會,說明方向;如果不會,說明理由。
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【題目】如圖所示,在“用DIS研究通電螺線管的磁感應(yīng)強度”的實驗中,M,N是通電螺線管軸線上的兩點,且這兩點到螺線管中心的距離相等.用磁傳感器測量軸線上M、N之間各點的磁感應(yīng)強度B的大小,并將磁傳感器頂端與M點的距離記作x.
(1)采用的電源是穩(wěn)壓直流電源,用_____________傳感器測量磁場
(2)如果實驗操作正確,得到的B-x圖象應(yīng)為圖中的_________.
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【題目】已知線圈匝數(shù)n=100,電阻r=1Ω,面積S=1.5×10-3m2,外接電阻R=3Ω.線圈處在平行于線圈軸線的勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化如圖乙所示.求:
(1) t=0.01s時線圈中的感應(yīng)電動勢E;
(2) 0~0.02s內(nèi)通過電阻R的電荷量q;
(3) 0~0.03s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.
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【題目】如圖所示,直線A為某電源的U-I圖線,曲線B為某小燈泡D1的U-I圖線的一部分,用該電源和小燈泡D1組成閉合電路時,燈泡D1恰好能正常發(fā)光,則下列說法中正確的是( )
A. 此電源的內(nèi)阻為Ω
B. 燈泡D1的額定電壓為3V,額定功率為6W
C. 把燈泡D1換成“3V,20W”的燈泡D2,電源的輸出功率將變大
D. 由于小燈泡D1的U-I圖線是一條曲線,所以燈泡發(fā)光過程,歐姆定律不適用
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【題目】據(jù)新華社報道,由我國自行設(shè)計、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是
A. “人造太陽”的核反應(yīng)方程式可能為:
B. “人造太陽”的核反應(yīng)方程式可能為
C. “人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是:
D. 根據(jù)公式可知,核燃料的質(zhì)量相同時,聚變反應(yīng)釋放的能量與裂變反應(yīng)釋放的能量相同
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