【題目】如圖甲為科技小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的一種靜電除塵裝置示意圖,其主要結(jié)構(gòu)有一長(zhǎng)為L(zhǎng),寬為b,高為d的矩形通道,其前、后板使用絕緣材料,上、下板使用金屬材料,圖乙是該主要結(jié)構(gòu)的截面圖,上、下兩板與輸出電壓可調(diào)的高壓直流電源(內(nèi)電阻可忽略不計(jì))相連,質(zhì)量為m、電荷量大小為q的分布均勻的帶負(fù)電的塵埃無(wú)初速度地進(jìn)入A、B兩極板間的加速電場(chǎng)。已知A、B兩極板間加速電壓為,塵埃加速后全都獲得相同的水平速度,此時(shí)單位體積內(nèi)的塵埃數(shù)為n。塵埃被加速后進(jìn)入矩形通道,當(dāng)塵埃碰到下極板后其所帶電荷被中和,同時(shí)塵埃被收集,通過(guò)調(diào)整高壓直流電源的輸出電壓U可以改變收集效率(被收集塵埃的數(shù)量與進(jìn)入矩形通道塵埃的數(shù)量的比值)。塵埃所受的重力,空氣阻力及塵埃之間的相互作用均可忽略不計(jì),在該裝置處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí):
(1)求在較短的一段時(shí)間呢,A、B兩極板間加速電場(chǎng)對(duì)塵埃所做的功;
(2)若所有進(jìn)入通道的塵埃都被收集,求通過(guò)高壓直流電源的電流;
(3)請(qǐng)推導(dǎo)出收集效率隨電壓直流電源輸出電壓U變化的函數(shù)關(guān)系式。
【答案】(1)(2)(3)若,;若,效率為100%
【解析】
試題分析:(1)設(shè)電荷經(jīng)過(guò)極板B的速度大小為,對(duì)于一個(gè)塵埃通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中,加速電場(chǎng)做功為
在時(shí)間內(nèi)從加速電場(chǎng)出來(lái)的塵?傮w積是
其中的塵埃的總個(gè)數(shù)
故A、B兩極板間的加速電場(chǎng)對(duì)塵埃所做的功
對(duì)于一個(gè)塵埃通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理可得
故解得
(2)若所有進(jìn)入矩形通道的塵埃都被收集,則時(shí)間內(nèi)碰到下極板的塵埃的總電荷量
通過(guò)高壓直流電源的電流
(3)對(duì)某一塵埃,其在高壓直流電源形成的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),在垂直電場(chǎng)方向做速度為的勻速直線運(yùn)動(dòng),在沿電場(chǎng)力方向做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:垂直電場(chǎng)方向位移,沿電場(chǎng)方向位移
根據(jù)牛頓第二定律有
距下板y處的塵埃恰好到達(dá)下板的右端邊緣,則x=L
解得
若,即,則收集效率
若,則所有的塵埃都到達(dá)下極板,效率為100%
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明原子有結(jié)構(gòu)問(wèn)題;的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明原子核也有結(jié)構(gòu)問(wèn)題.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】關(guān)于原子的特征譜線,下列說(shuō)法不正確的是()
A.不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的,每種原子都有自己的特征譜線
B.原子的特征譜線可能是由于原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出光子而形成的
C.可以用特征譜線進(jìn)行光譜分析來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分
D.原子的特征譜線是原子具有核式結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,靜止在水平面上的物體,所受重力為200N,物體和水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小視為相等.求下列情況中物體受到的摩擦力和加速度(取重力加速度g=10m/s2):
(1)當(dāng)給物體施加一個(gè)水平向左、大小為F1=10N的拉力時(shí);
(2)當(dāng)給物體施加一個(gè)水平向左、大小為F2=30N的拉力時(shí).
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】有一架電梯,啟動(dòng)時(shí)勻加速上升加速度為2m/s2,制動(dòng)時(shí)勻減速上升加速度大小為1m/s2,中間階段電梯可勻速運(yùn)行,電梯運(yùn)行的樓層高48m.問(wèn):
(1)若電梯運(yùn)行時(shí)最大限速為9m/s,電梯升到樓頂?shù)淖疃虝r(shí)間是多少;
(2)如果電梯先加速上升,然后勻速上升,最后減速上升,全程共用時(shí)間為15s,上升的最大速度是多少.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】下列關(guān)于光譜的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()
A.熾熱固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光譜是連續(xù)光譜
B.各種原子的線狀光譜中的明線和它的吸收光譜中的暗線必定一一對(duì)應(yīng)
C.氣體發(fā)出的光只能產(chǎn)生線狀光譜
D.甲物質(zhì)發(fā)出的白光通過(guò)低溫的乙物質(zhì)蒸氣可得到乙物質(zhì)的吸收光譜
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,將一輕質(zhì)彈簧從物體B內(nèi)部穿過(guò),并將其上端懸掛于天花板,下端系一質(zhì)量為的物體A。平衡時(shí)物體A距天花板h=2.4m,在距物體A正上方高為=1.8m處由靜止釋放質(zhì)量為的物體B,B下落過(guò)程中某時(shí)刻與彈簧下端的物體A碰撞(碰撞時(shí)間極短)并立即以相同的速度與A運(yùn)動(dòng),兩物體不粘連,且可視為質(zhì)點(diǎn),碰撞后兩物體一起向下運(yùn)動(dòng),歷時(shí)0.25s第一次到達(dá)最低點(diǎn),(彈簧始終在彈性限度內(nèi),不計(jì)空氣阻力,)下列說(shuō)法正確的是:
A.碰撞結(jié)束瞬間兩物體的速度大小為2m/s
B.碰撞結(jié)束后兩物體一起向下運(yùn)動(dòng)的最大位移大小為0.25m
C.碰撞結(jié)束后兩物體一起向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,兩物體間的平均作用力大小為18N
D.A、B到最低點(diǎn)后反彈上升,A、B分開(kāi)后,B還能上升的最大高度為0.2m
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,小球A、B、C質(zhì)量分別為m、2m、3m,A與天花板間,B與C間用彈簧相連,當(dāng)系統(tǒng)平衡后,突然將A、B間繩燒斷,在繩斷瞬間, A、B、C的加速度(以向下為正方向)分別為( )
A.g、g、g
B.-5g、2.5g、0
C.-5g、2g、0
D.-g、 2g、 3g
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能,下列說(shuō)法正確的是( )
A.溫度高的物體內(nèi)能一定大
B.物體的溫度越高,所含的熱量越多
C.內(nèi)能少的物體也可能將能量傳給內(nèi)能多的物體
D.物體的內(nèi)能與溫度有關(guān),只要溫度不變,物體的內(nèi)能就一定不變
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