如图所示,巡查员站立于一空的贮液池边,检查池角处出液口的安全情况。已知池宽为L,照明灯到池底的距离为H。若保持照明光束方向不变,向贮液池中注入某种液体,当液面高为H2时, 池底的光斑距离出液口L4。
(1)试求当液面高为23H时,池底的光斑到出液口的距离x。
(2)控制出液口缓慢地排出液体,使液面以v0的速率匀速下降,试求池底的光斑移动的速率vx。
如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为和,各接触面间的动摩擦因数均为。重力加速度为。
(1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力大小;
(2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;
(3)本实验中,,,,砝码与纸板左端的距离,取。若砝码移动的距离超过,人眼就能感知,为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?
如图所示,一定质量的理想气体从状态依次经过状态、和后再回到状态。其中,和为等温过程,和为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的"卡诺循环"。
(1)该循环过程中,下列说法正确的是. A.过程中,外界对气体做功 B.过程中,气体分子的平均动能增大 C.过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D.过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化 (2)该循环过程中,内能减小的过程是(选填""、""、""或""). 若气体在过程中吸收的热量,在过程中放出的热量,则气体完成一次循环对外做的功为.
(3)若该循环过程中的气体为,气体在状态时的体积为,在状态时压强为状态时的。求气体在状态时单位体积内的分子数。(已知阿伏加德罗常数,计算结果保留一位有效数字)
对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。 (1)一段横截面积为、长为的直导线,单位体积内有个自由电子,电子电荷量为。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为。 (a)求导线中的电流;
(b)将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度,导线所受安培力大小为,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为,推导。
(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为,单位体积内粒子数量为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力与、和的关系。
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)
如图,质量为M的足够长金属导轨放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为的导体棒放置在导轨上,始终与导轨接触良好,构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨段长为,开始时左侧导轨的总电阻为,右侧导轨单位长度的电阻为。以为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为。在=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为。
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式; (2)经过多长时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少? (3)某过程中回路产生的焦耳热为,导轨克服摩擦力做功为W,求导轨动能的增加量。
图所示为一种摆式摩擦因数测量仪,可测量轮胎与地面间动摩擦因数,基主要部件有:底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。摆锤的质量为,细杆可绕轴在竖直平面内自由转动,摆锤重心到点距离为。测量时,测量仪固定于水平地面,将摆锤从与等高的位置处静止释放。摆锤到最低点附近时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离,之后继续摆至与竖直方向成角的最高位置。若摆锤对地面的压力可视为大小为的恒力,重力加速度为,求
(1)摆锤在上述过程中损失的机械能;
(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功;
(3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数。