【題目】如圖甲為科技小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的一種靜電除塵裝置示意圖,其主要結(jié)構(gòu)有一長(zhǎng)為、寬為、高為的矩形通道,其前、后板使用絕緣材料,上、下板使用金屬材料。圖乙是該主要結(jié)構(gòu)的截面圖,上、下兩板與輸出電壓可調(diào)的高壓直流電源(內(nèi)電阻可忽略不計(jì))相連。質(zhì)量為、電荷量大小為的分布均勻的帶負(fù)電的塵埃,無初速度地進(jìn)入、兩極板間的加速電場(chǎng)。已知、兩極板間加速電壓為,塵埃加速后全都獲得相同的水平速度,此時(shí)單位體積內(nèi)的塵埃數(shù)為。塵埃被加速后進(jìn)入矩形通道,當(dāng)塵埃碰到下極板后其所帶電荷被中和,同時(shí)塵埃被收集。通過調(diào)整高壓直流電源的輸出電壓可以改變收集效率(被收集塵埃的數(shù)量與進(jìn)入矩形通道塵埃的數(shù)量的比值)。塵埃所受的重力、空氣阻力及塵埃之間的相互作用均可忽略不計(jì)。在該裝置處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí):
(1)微粒進(jìn)入矩形通道時(shí)的速度是多少?
(2)導(dǎo)出在較短的一段時(shí)間內(nèi),A、B兩極板間加速電場(chǎng)對(duì)微粒所做的總功.
(3)若改變直流電源的輸出電壓U,該除塵器的收集效率會(huì)變化。請(qǐng)推導(dǎo)出收集效率η隨電壓直流電源輸出電壓U變化的函數(shù)關(guān)系式.
【答案】(1); (2) ;(3)會(huì)改變,,;或,
【解析】
(1)設(shè)微粒經(jīng)過極板的速度大小為,對(duì)于一個(gè)微粒通過、兩板加速電場(chǎng)過程,根據(jù)動(dòng)能定理有:
可得:
(2)在時(shí)間內(nèi)從加速電場(chǎng)出來的微粒的總體積為:
則微粒的總個(gè)數(shù):
故在時(shí)間內(nèi),、兩極板間的加速電場(chǎng)對(duì)塵埃所做的功:
由以上幾式解得:
(3)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:垂直電場(chǎng)方向位移:
沿電場(chǎng)方向位移:
根據(jù)牛頓第二定律有:
距下板處的微粒恰好到達(dá)下板的右端邊緣,則有:
解得:
①若,即,則收集效率:
,
②若,則所有的微粒都到達(dá)下極板,收集效率:
,
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】探月工程中,“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器的發(fā)射可以簡(jiǎn)化如下:衛(wèi)星由地面發(fā)射后,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)變軌進(jìn)入距離月球表面100公里圓形軌道1,在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)進(jìn)入軌道2,月球車將在M點(diǎn)著陸月球表面,正確的是:( 。
A. “嫦娥三號(hào)”在軌道1上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道2上小
B. “嫦娥三號(hào)”在軌道1上的速度比月球的第一宇宙速度小
C. “嫦娥三號(hào)”在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度小于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度
D. “嫦娥三號(hào)”在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示為兩個(gè)完全相同的半球形玻璃磚的截面, ,半徑大小為R,其中為兩球心的連線,一細(xì)光束沿平行于的方向由左側(cè)玻璃磚外表面的a點(diǎn)射入,已知a點(diǎn)到軸線的距離為,光束由左側(cè)玻璃磚的d點(diǎn)射出、然后從右側(cè)玻璃磚的e點(diǎn)射入,最后恰好在右側(cè)玻璃磚內(nèi)表面的f點(diǎn)發(fā)生全反射,忽略光束在各面的反射,已知兩玻璃磚的折射率均為。求:
(i)光束在d點(diǎn)的折射角;
(ii)e點(diǎn)到軸線的距離。
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【題目】2018年1月12日,我國成功發(fā)射北斗三號(hào)組網(wǎng)衛(wèi)星。如圖為發(fā)射衛(wèi)星的示意圖,先將衛(wèi)星發(fā)射到半徑為r的圓軌道上做圓周運(yùn)動(dòng),到A點(diǎn)時(shí)使衛(wèi)星加速進(jìn)入橢圓軌道,到橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)B點(diǎn)時(shí),再次改變衛(wèi)星的速度,使衛(wèi)星進(jìn)入半徑為2r的圓軌道。已知衛(wèi)星在橢圓軌道時(shí)距地球的距離與速度的乘積為定值,衛(wèi)星在橢圓軌道上A點(diǎn)時(shí)的速度為v,衛(wèi)星的質(zhì)量為m,地球的質(zhì)量為M,引力常量為G,則發(fā)動(dòng)機(jī)在A點(diǎn)對(duì)衛(wèi)星做的功與在B點(diǎn)對(duì)衛(wèi)星做的功之差為(忽略衛(wèi)星的質(zhì)量變化)( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】一輛汽車在平直公路上從靜止開始以加速度a勻加速啟動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后速度達(dá)到最大值vm,之后汽車做勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)汽車行駛過程中受到的阻力大小恒定,下列說法正確的是( )
A.汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
B.汽車在達(dá)到最大速度vm之前一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.汽車在達(dá)到最大速度vm之前,其發(fā)動(dòng)機(jī)功率始終與速度成正比
D.當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到額定值之后,汽車仍會(huì)繼續(xù)加速一段時(shí)間
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【題目】如圖所示,在水平面上固定有兩根相距0.5m的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ,它們的電阻可忽略不計(jì),在M和P之間接有阻值為R=3Ω的定值電阻,導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)l=0.5m,其電阻為r=1.0Ω,質(zhì)量m=1kg,與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T,F(xiàn)使ab棒在水平拉力作用下以v=10m/s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng),以下判斷正確的是( 。
A.ab中電流的方向?yàn)閺?/span>a向b
B.ab棒兩端的電壓為1.5V
C.拉力突然消失,到棒最終靜止,定值電阻R產(chǎn)生熱量為75J
D.拉力突然消失,到棒最終靜止,電路中產(chǎn)生的總熱量為50J
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【題目】如圖所示為一種運(yùn)動(dòng)游戲,運(yùn)動(dòng)員從起跑線開始推著滑板加速一段相同距離后,再跳上滑板自由滑行,滑行距離遠(yuǎn)但又不掉入水池的為獲勝者,其運(yùn)動(dòng)過程可簡(jiǎn)化為以下模型:一質(zhì)量M=60kg的運(yùn)動(dòng)員用與水平方向成角的恒力F斜向下推靜止于A點(diǎn)、質(zhì)量m=20kg的滑板,使其勻加速運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)迅速跳上滑板(跳上瞬間可認(rèn)為滑板速度不變),與滑板一起運(yùn)動(dòng)到水池邊的B點(diǎn)時(shí)剛好停下,已知運(yùn)動(dòng)員在AP段所施加的力F=200N,AP長(zhǎng)為x1,PB長(zhǎng)x2=24m,滑板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,不計(jì)滑板長(zhǎng)和空氣阻力,重力加速度g=10m/s2,sin=0.6,求:
(1)AP長(zhǎng)x1;
(2)滑板從A到B所用的時(shí)間t(保留兩位有效數(shù)字)。
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【題目】小明與他的同伴在做探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)時(shí),由于他的同伴不太明確該實(shí)驗(yàn)的目的及原理,他從實(shí)驗(yàn)室里借取了如下器材:
(1)下列哪些器材是多余的_______;
①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器②天平③低壓交流電源④細(xì)繩⑤紙帶⑥小車⑦鉤碼⑧秒表⑨一端有滑輪的長(zhǎng)木板
(2)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康,還需要的器材是________;
(3)在該實(shí)驗(yàn)中,下列說法中正確的是________;
A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板上,且靠近滑輪一端
B.開始實(shí)驗(yàn)時(shí)小車遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端
C.應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車
D.牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)越多越好
(4)實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶如圖所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,其中相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)還有4個(gè)點(diǎn)未畫出,則根據(jù)紙帶,回答下列問題:
①相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為_______s;
②根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù),則計(jì)數(shù)點(diǎn)1時(shí)小車對(duì)應(yīng)的速度為:v1=__m/s;
③據(jù)此可求出小車從1到3計(jì)數(shù)點(diǎn)內(nèi)的加速度為a=__m/s2。(本題所有計(jì)算結(jié)果均保留兩位小數(shù))。
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【題目】如圖所示,輕質(zhì)且不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩一端系一質(zhì)量為m的小球,另一端固定在天花板上的O點(diǎn)。則小球在豎起平面內(nèi)擺動(dòng)的過程中,以下說法正確的是( 。
A.小球在擺動(dòng)過程中受到的外力的合力即為向心力
B.在最高點(diǎn)A、B,因小球的速度為零,所以小球受到的合外力為零
C.小球在最低點(diǎn)C所受的合外力,即為向心力
D.小球在最低點(diǎn)C時(shí)重力的功率為零
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