【題目】(1)如圖所示,半徑為R的球殼均勻帶正電+Q,已知靜電力常量為k,球表面積公式為s=4R2。
①由對(duì)稱性和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理判斷球心O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)是否為零?(不必寫(xiě)判斷過(guò)程)
②若在球殼上A點(diǎn)挖去半徑為r的小圓孔(r<<R,且不影響其它電荷分布),求球心O處的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向;
(2)自然界中的物體由于具有一定的溫度,會(huì)不斷向外輻射電磁波,這種輻射與溫度有關(guān),稱為熱輻射。處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí),也要吸收由其他物體輻射的電磁能量,如果它處在平衡狀態(tài),則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱為黑體。單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對(duì)溫度的四次方成正比,即,其中為已知常量。
在下面的問(wèn)題中,把研究對(duì)象都簡(jiǎn)單地看作黑體且表面的溫度處處相同,太陽(yáng)系中行星的運(yùn)動(dòng)都看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
①已知太陽(yáng)向外輻射的總功率為P,地球與太陽(yáng)之間的距離為r,試建立一個(gè)合理的地球吸收太陽(yáng)能量與自身熱輻射平衡的模型,求出地球平均溫度的表達(dá)式(結(jié)果用題中所給已知物理量表示)。又已知火星與太陽(yáng)的距離為地球與太陽(yáng)距離的1.5倍,進(jìn)一步求火星溫度與地球溫度之比k。
②由于地球?qū)μ?yáng)輻射的反射以及地球大氣對(duì)自身熱輻射的反射等因素的共同作用,地球表面的實(shí)際溫度與上述計(jì)算結(jié)果略有不同,但差別很小。而火星上幾乎沒(méi)有大氣,自身向外輻射時(shí)幾乎沒(méi)有阻擋,而來(lái)自太陽(yáng)的輻射有部分會(huì)被火星表面反射。若僅考慮這個(gè)因素,火星表面的溫度與上述計(jì)算結(jié)果相比偏大、偏小還是相等?
【答案】①球心0點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零②方向由O點(diǎn)指向A點(diǎn) (2)①②偏小。
【解析】
①把球殼分成若干小的帶電體,由對(duì)稱性及場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可知:同一條直徑上兩個(gè)小帶電體在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)矢量和為零,故球心O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零。
②小圓孔對(duì)應(yīng)的電量為
由場(chǎng)強(qiáng)疊加原理和對(duì)稱性可知:球心O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小等于A的對(duì)稱點(diǎn)A′處等量電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小,即
.方向由O點(diǎn)指向A點(diǎn)。
(2)①以太陽(yáng)為中心,任意半徑r的球面上,太陽(yáng)單位面積的輻射功率為:
.
太陽(yáng)光到達(dá)地球時(shí),可看成平行光,因而地球吸收太陽(yáng)輻射的面積可看成以地球半徑為半徑的圓的面積(過(guò)地心的大圓面積),而地球自身向外輻射時(shí),以球面的面積向外輻射。由題意可知:地球從太陽(yáng)單位時(shí)間吸收的能量與自身單位時(shí)間向宇宙空間輻射的能量相等,溫度不變。假設(shè)地球半徑為R,根據(jù)熱平衡方程,有:
.
解得:.
同理可得火星溫度表達(dá)式,故火星溫度與地球溫度之比:.
②由題意可知,由于火星表面沒(méi)有阻擋,熱量向外輻射,可知火星表面的溫度與上述計(jì)算結(jié)果相比偏小.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】滿載A國(guó)公民的一航班在飛行途中神秘消失,A國(guó)推斷航班遭到敵對(duì)國(guó)家劫持,政府立即調(diào)動(dòng)大量?哲娛铝α窟M(jìn)行搜救,并在第一時(shí)間緊急調(diào)動(dòng)了21顆衛(wèi)星參與搜尋.“調(diào)動(dòng)”衛(wèi)星的措施之一就是減小衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,降低衛(wèi)星運(yùn)行的高度,以有利于發(fā)現(xiàn)地面(或海洋)目標(biāo).下面說(shuō)法正確的是
A. 軌道半徑減小后,衛(wèi)星的環(huán)繞速度減小
B. 軌道半徑減小后,衛(wèi)星的環(huán)繞速度增大
C. 軌道半徑減小后,衛(wèi)星的環(huán)繞周期減小
D. 軌道半徑減小后,衛(wèi)星的環(huán)繞周期增大
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某發(fā)電機(jī)輸電電路的簡(jiǎn)圖如圖所示,發(fā)電機(jī)的矩形線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框面積為S=0.25m2,匝數(shù)為100匝,電阻不計(jì)。線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO以角速度ω=l00πrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并與升壓變壓器的原線圈相連,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比1:20 ,降壓變壓器的副線圈接入若干“220V,100W”的燈泡,兩變壓器間的輸電線總電阻R=20Ω,變壓器均為理想變壓器。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率為時(shí),燈泡正常發(fā)光.
(1)從線框平面與磁感線垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),寫(xiě)出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的關(guān)系式.
(2)求降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,矩形線圈abcd匝數(shù)n=100匝、面積S=0.5m2、電阻不計(jì),處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.線圈通過(guò)金屬滑環(huán)E、F與理想變壓器原線圈相連,變壓器的副線圈接一只“10V,10W”燈泡.接在矩形線圈和原線圈間的熔斷器的熔斷電流的有效值I =1.5A、電阻忽略不計(jì),現(xiàn)使線圈abcd繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO′以角速度ω=10rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng),燈泡正常發(fā)光.求:
(1)線圈abcd中電動(dòng)勢(shì)有效值;
(2)變壓器原、副線圈匝數(shù)之比;
(3)副線圈中最多可以并聯(lián)多少盞這樣燈泡.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】2019年北京時(shí)間4月10日21時(shí),人類歷史上首張黑洞照片被正式披露,引起世界轟動(dòng)。黑洞是一類特殊的天體,質(zhì)量極大,引力極強(qiáng),在它附近(黑洞視界)范圍內(nèi),連光也不能逃逸,并伴隨很多新奇的物理現(xiàn)象。傳統(tǒng)上認(rèn)為,黑洞“有進(jìn)無(wú)出”,任何東西都不能從黑洞視界里逃逸出來(lái)。但霍金、貝肯斯坦等人經(jīng)過(guò)理論分析,認(rèn)為黑洞也在向外發(fā)出熱輻射,此即著名的“霍金輻射”,因此可以定義一個(gè)“黑洞溫度”T:常量,c為真空中的光速,G為萬(wàn)有引力常量,M為黑洞質(zhì)量,k是一個(gè)有重要物理意義的常量,叫做“玻爾茲曼常量”。以下幾個(gè)選項(xiàng),不能用來(lái)表示“玻爾茲曼常量”單位的是:
A. B. C. J·K-1D.
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【題目】下圖為氫原子的能級(jí)圖,現(xiàn)有一大群處于n=5的激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷,下列說(shuō)法正確的是:
A. 躍遷中能釋放的光子只有4種
B. 躍遷到低能級(jí)后核外電子速率變小
C. 若某種金屬的逸出功為13ev,則躍遷釋放的光子中有且只有一種能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)
D. 若躍遷釋放的光子中某些光子能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),則逸出的光電子動(dòng)能一定大于13.6ev
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在電場(chǎng)強(qiáng)度為E=1×104 N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,用一根長(zhǎng)L=1 m的絕緣細(xì)桿(質(zhì)量不計(jì))固定一個(gè)質(zhì)量為m=0.2 kg、電荷量為q=5×10-6 C、帶正電的小球.細(xì)桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)將桿由水平位置A輕輕釋放,在小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的過(guò)程中.
(1)電場(chǎng)力對(duì)小球做功多少?小球電勢(shì)能如何變化?
(2)小球在最低點(diǎn)的動(dòng)能為多少?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)按如圖a方式連接電路,利用該裝置在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間電壓UAK的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)如圖b所示,則下列說(shuō)法正確的是
A. 甲、乙兩光的光照強(qiáng)度相同
B. 甲、乙、丙三光的頻率關(guān)系為>>
C. 丙光照射陰極時(shí),極板的逸出功最小
D. 若把滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng),光電流不一定增大
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并與理想變壓器原線圈相連,副線圈接有一只“11V 33W”的燈泡.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),變壓器輸入電壓 。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 圖示位置可能是計(jì)時(shí)起點(diǎn)B. 圖示位置線框中產(chǎn)生的磁通量變化率最小
C. 通過(guò)電流表A的電流為 AD. 變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為:1
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