[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。
如图, 两固定的绝缘斜面倾角均为 θ , 上沿相连。两细金属棒 ab (仅标出 a 端 ) 和 cd (仅标出 c 端)长度均为 L , 质量分别为 2 m 和 m ; 用两根不可伸长的柔软导线将它们连 成闭合回路 abdca, 并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上, 使两金属棒 水平。右斜面上存在匀强磁场, 磁感应强度大小为 B , 方向垂直于斜面向上,已知两根导线刚 好不在磁场中, 回路电阻为 R , 两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为 μ , 重力加速度大小为 g , 已知金属棒 ab 匀速下滑。
求:(1)作用在金属棒 ab 上的安培力的大小;
(2) 金属棒运动速度的大小。
用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路,C、D两个大头针确定出射光路, O 和 O ' 分别是入射点和出射点。如图(a)所示。测得玻璃砖厚度为 h = 15 . 0 mm ;A到过 O 点的法线 OM 的距离 AM = 10 . 0 mm , M 到玻璃砖的距离 MO = 20 . 0 mm , O ' 到 OM 的距离为 s = 5 . 0 mm 。
(ⅰ)求玻璃砖的折射率;
(ⅱ)用另一块材料相同,但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验,玻璃砖的截面如图(b)所示。光从上表面入射,入射角从 0 逐渐增大,达到 45 ° 时,玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线,经过 0 . 3 s 后,其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期 T 大于 0 . 3 s 。若波是沿 x 轴正方向传播的,则该波的速度大小为 m / s ,周期为 s ;若波是沿 x 轴负方向传播的,该波的周期为 s 。
如图,一倾角为α的光滑固定斜面的顶端放有质量 M = 0 . 06 kg 的 U 形导体框,导体框的电阻忽略不计;一电阻 R = 3 Ω 的金属棒 CD 的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路 CDEF ; EF 与斜面底边平行,长度 L = 0 . 6 m 。初始时 CD 与 EF 相距 s 0 = 0 . 4 m ,金属棒与导体框同时由静止开始下滑,金属棒下滑距离 s 1 = 3 16 m 后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域,磁场边界(图中虚线)与斜面底边平行;金属棒在磁场中做匀速运动,直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间,导体框的 EF 边正好进入磁场,并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好,磁场的磁感应强度大小 B = 1 T ,重力加速度大小取 g = 10 m / s 2 , sinα = 0 . 6 。求
(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;
(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数;
(3)导体框匀速运动的距离。