【題目】如圖所示,在傾角為30°足夠長的光滑斜面上有一長為l=100 cm、開口向上的薄壁玻璃管,用長為l1=50 cm的水銀柱封閉一段空氣柱。當(dāng)玻璃管保持靜止時,空氣柱長為l2=12.5 cm。已知玻璃管的橫截面積S=1 cm2,大氣壓強(qiáng)p0=75 cmHg,水銀的密度ρ=13.6×103 kg/m3,玻璃管的質(zhì)量與水銀柱的質(zhì)量相等,g取10 m/s2。
①若將玻璃管開口向下放置于斜面,且仍使其保持靜止?fàn)顟B(tài),求管內(nèi)空氣柱長度;
②在①問情形下,用沿斜面向上的恒力F拉玻璃管使其向上做勻加速直線運(yùn)動,為了使水銀柱不從管口溢出,求F的大小應(yīng)滿足的條件。
【答案】(1) 25 cm (2) 6.8 N<F≤13.6 N
【解析】①以管內(nèi)氣體為研究對象,管開口向上放置時氣體壓強(qiáng):p1=p0+l1sin30°=100cmHg
管開口向下放置時氣體壓強(qiáng):p2=p0-l1sin30°=50cmHg
設(shè)空氣柱長為l3,此過程氣體發(fā)生等溫變化,由玻意耳定律得p1V1=p2V2
即p1l2S=p2l3S,
代入數(shù)據(jù)解得l3=25cm
②設(shè)管內(nèi)水銀柱的質(zhì)量為m,則m=ρl1S=0.68kg
玻璃管整體能向上加速,則F>2mgsin30°=6.8N
當(dāng)水銀柱下端到玻璃管口時,整體加速度最大,F也最大,此時,管內(nèi)空氣柱的長度為l4=50cm。
設(shè)管內(nèi)氣壓為p3,由玻意耳定律得:p2V2=p3V3
代入數(shù)據(jù)解得p3=25 cmHg
取水銀柱為研究對象,由牛頓第二定律得:p0S-p3S-mgsin30°=ma
取玻璃管和水銀柱整體為研究對象,由牛頓第二定律得:F-2mgsin30°=2ma
聯(lián)立以上式子解得:F=2(p0-p3)S=13.6 N
綜合以上得:6.8 N<F≤13.6 N。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,小球甲從A點(diǎn)水平拋出,同時將小球乙從B點(diǎn)自由釋放,兩小球先后經(jīng)過C點(diǎn)時速度大小相等,方向夾角為30°,已知B、C高度差為h,兩小球質(zhì)量相等,不計(jì)空氣阻力,由以上條件可知
A. 小球甲作平拋運(yùn)動的初速度大小為
B. 甲、乙兩小球到達(dá)C點(diǎn)所用時間之比為
C. A、B兩點(diǎn)高度差為
D. 兩小球在C點(diǎn)時重力的瞬時功率大小相等
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,圖乙為介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時刻為計(jì)時起點(diǎn)的振動圖象,下列說法正確的是:
A.這列波沿x軸正方向傳播
B.這列波的傳播速度是20 m/s
C.經(jīng)過0.1 s時,質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動方向沿y軸正方向
D.經(jīng)過0.35 s時,質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離大于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,兩相鄰有界勻強(qiáng)磁場的寬度均為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,均垂直于紙面。有一邊長為L的正方形閉合線圈向右勻速通過整個磁場。用i表示線圈中的感應(yīng)電流.規(guī)定逆時針方向?yàn)殡娏髡较,圖示線圈所在位置為位移起點(diǎn),則下列關(guān)于i-x的圖像中正確的是
A. B. C. D.
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【題目】某興趣小組設(shè)計(jì)了一個尋求碰撞前后不變量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材有:打點(diǎn)計(jì)時器、低壓交流電源(f=50 Hz)、紙帶、刻度尺、表面光滑的平直金屬軌道、帶撞針的小車甲、帶橡皮泥的小車乙、天平。
該小組實(shí)驗(yàn)的主要步驟有:
A.用天平測出甲的質(zhì)量m1=0.50 kg,乙的質(zhì)量m2=0.25 kg
B.更換紙帶重復(fù)操作三次
C.接通電源,并給甲車一定的初速度v甲
D.將平直軌道放在水平桌面上,在其一端固定打點(diǎn)計(jì)時器,連接電源
E.將小車甲靠近打點(diǎn)計(jì)時器放置,在車后固定紙帶,將小車乙靜止地放在平直軌道中間位置
(1)上述實(shí)驗(yàn)步驟合理的順序?yàn)?/span>________。
(2)從打下的紙帶中,選取比較理想的一條,如下圖所示,請補(bǔ)充完成下表__________(均保留兩位有效數(shù)字)。
(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)尋找出碰撞前后不變量的表達(dá)式為______________。
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【題目】如圖所示,直線MN與水平方向成θ=30°角,MN的右上方區(qū)域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向水平向外的勻強(qiáng)磁場,MN的左下方區(qū)域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B、方向水平向里的勻強(qiáng)磁場,MN與兩磁場均垂直.一粒子源位于MN上的a點(diǎn),能水平向右發(fā)射不同速率、質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的同種粒子(粒子重力不計(jì)),所有粒子均能通過MN上的b點(diǎn).已知ab=L,MN兩側(cè)磁場區(qū)域均足夠大,則粒子的速率可能是
A. B. C. D.
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【題目】內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸豎直放置,用質(zhì)量不計(jì)、橫截面積為2×10-4m2的活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體,溫度為t0=27℃.現(xiàn)緩慢地將沙子倒在活塞上,當(dāng)氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话霑r,繼續(xù)加沙子的同時對氣缸緩慢加熱,使活塞位置保持不變,直到倒入的沙子總質(zhì)量為m=2.4kg.已知大氣壓強(qiáng)為p0=1.0×105Pa,重力加速度g取10m/s2.求:
①當(dāng)氣體的體積剛變?yōu)樵瓉淼囊话霑r,氣體的壓強(qiáng).
②最后氣體的溫度為多少攝氏度.
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【題目】如圖所示,用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架,ab、cd邊均與ad邊成60°角,ab=bc=cd=L,長度為L的電阻絲電阻為r,框架與一電動勢為E,內(nèi)阻為r的電源相連接,垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,則框架受到的安培力的合力大小為
A. 0 B. C. D.
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【題目】如圖甲所示,利用氣墊導(dǎo)軌來研究功能關(guān)系,在氣墊導(dǎo)軌的左端固定一輕質(zhì)彈簧,導(dǎo)軌上有一滑塊A緊靠彈簧,但不連接,滑塊A上固定有擋光片,滑塊連同擋光片的質(zhì)量為m=0.5kg。
(1)用游標(biāo)卡尺測出滑塊A上的擋光片的寬度,讀數(shù)如圖乙所示,則寬度d=_______cm。
(2)將輕彈簧一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè),為了調(diào)整導(dǎo)軌水平,可以在圖甲上適當(dāng)位置再增加一個光電門,打開氣源,調(diào)節(jié)裝置,然后水平輕推滑塊,通過觀察調(diào)整至通過兩個光電門的時間__________即可。
(3)撤掉靠近彈簧一個光電門后,用力水平將滑塊A向左推,壓緊彈簧,釋放后,滑塊A上的擋光片通過光電門的時間為,則可知彈簧對滑塊所做的功為__________(用題中所給字母表示)
(4)也可以用該裝置測量彈簧的勁度系數(shù)。用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x,釋放滑塊,記錄滑塊通過光電門的時間并計(jì)算出速度v.
(5)重復(fù)(4)中的操作,得到v與x的關(guān)系圖像如圖丙所示,由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_________
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