[物理——选修 3-3]
在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强, 两压强差 Δ p 与气泡半径
r 之间的关系为 Δ p = 2 σ r , 其中 σ = 0 . 070 N / m 。现让水下 10 m 处一半径为 0 . 50 cm 的气泡缓慢上升,已知大气压强 p 0 = 1 . 0 × 10 5 Pa , 水的密度 ρ = 1 . 0 × 10 3 kg / m 3 , 重力加速度大小 g = 10 m / s 2 。
(i) 求在水下 10 m 处气泡内外的压强差;
(ii)忽略水温随水深的变化, 在气泡上升到十分接近水面时, 求气泡的半径与其原来半径之 比的近似值。
回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技术的发展。 (1)当令医学影像诊断设备 PET/CT 堪称"现代医学高科技之冠",它医疗诊断中,常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子。碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得,同时还产牛另一粒子,试写出核反应方程。若碳11的半衰期 r 为 20min ,经 2.0h 剩余碳11的质量占原来的百分之几?(结果取两位有效数字) (2)回旋加速器的原理如图. D 1 和 D 2 是两个1中空半经为R的半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为 f 的交流电源上,位于 D 1 圆心处的质子源 A 能不断产生质子(初速度可以忽略,重力不计).它们在两盒之间被电场加速, D 1 、 D 2 置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为 P .求输出时质子束的等效电流 I 与 P 、 B 、 R 、 f 的关系式(忽略质子在电场中的运动时间,其最大速度远小于光速)。 (3)推理说明:质子在回旋加速器中运动时,随轨道半径 r 的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差 △r 是增大、减小还是不变?
如图所示,位于竖直平面内的光滑有轨道,由一段斜的直轨道与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为 R 。一质量为 m 的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过5 mg ( g 为重力加速度)。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度 h 的取值范围。
倾斜雪道的长为25 m ,顶端高为15 m ,下端经过一小段圆弧过渡后与很长的水平雪道相接,如图所示。一滑雪运动员在倾斜雪道的顶端以水平速度 v 2 ="8" m/s 飞出,在落到倾斜雪道上时,运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起。除缓冲过程外运动员可视为质点,过渡圆弧光滑,其长度可忽略。设滑雪板与雪道的动摩擦因数 μ =0.2,求运动员在水平雪道上滑行的距离(取 g ="10" m/s2 )。
如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为 L ,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为 m 、有效电阻为 R 的导体棒在距磁场上边界 h 处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为 I 。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求: (1)磁感应强度的大小 B ; (2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小 v ; (3)流经电流表电流的最大值 I m
汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故,太低又会造成耗油上升。已知某型号轮胎能在-40 C o ~90 C o 正常工作,为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm ,最低胎压不低于1.6 atm ,那么在 t=20°C 时给该轮胎充气,充气后的胎压在什么范围内比较合适?(设轮胎容积不变)