如图所示,静止于A处的离子,经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场,已知圆弧所在处场强为E0,方向沿圆弧半径指向圆心O。离子质量为m、电荷量为q,、
,离子重力不计。
(1)求圆弧虚线对应的半径R的大小;
(2)若离子恰好能打在QN板的中点上,求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值;
(3)若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场,换为垂直纸面向里的匀强磁场,且离子恰能从QN板下端飞出QNCD区域,求磁场磁感应强度B。
一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。则:
①该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃?
②该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大?
③该气体从状态A到状态C的过程中是吸热,还是放热?传递的热量是多少?
如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置,开始时封闭的空气柱长度为20cm,人用竖直向下的力F压活塞,使空气柱长度变为原来的一半,人对活塞做功l0J,大气压强为P0=1×105Pa,不计活塞的重力.问:
①若用足够长的时间缓慢压缩,求压缩后气体的压强多大?
②若以适当的速度压缩气体,此过程气体向外散失的热量为2J,则气体的内能增加多少?(活塞的横截面积S=1cm2)
某压力锅结构如图所示,盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起。假定在压力阀顶起时,停止加热。
(1)若此时锅内气体的体积为V,摩尔体积为V0,阿伏加德罗常数为NA,写出锅内气体分子数的估算表达式。
(2)假定在一次放气过程中,锅内气体对压力阀及外界做功1.5J,并向外界释放了2.5J的热量,锅内原有气体的内能如何变化?变化了多少?
(3)若已知某高压锅的压力阀质量为m=0.1kg,排气孔直径为d=0.3cm,则锅内气体的压强最大可达多少?设压强每增加3.6×103Pa,水的沸点相应增加1℃,则锅内的最高温度可达多高?(外界大气压强p0=1.0×105Pa,取g=10m/s2)
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如图甲所示,足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距为L,MP间连有电阻R,导轨上停放一质量为m、电阻为r的金属杆ab,导轨电阻忽略不计,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,从0时刻起对ab施一水平向右的恒定拉力作用,t2时刻ab达最大速度v0,以后撤去拉力,ab杆向右运动的v-t图象如图乙所示,图中斜向虚线为过原点速度图线的切线。已知ab杆与导轨间动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)t2时刻回路的电功率P;
(3)ab运动过程回路中产生的焦耳热Q。
如图所示,竖直平面内,直线PQ右侧足够大的区域内存在竖直向上的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,左侧到直线距离为d1=0.4m的A处有一个发射枪。发射枪将质量m=0.01kg,带电量q= +0.01C的小球以某一初速度v0水平射出,当竖直位移为d1/2时,小球进入电磁场区域,随后恰能做匀速圆周运动,且圆周最低点C(图中运动的轨迹未画出)到直线PQ的距离为d2=0.8m.不计空气阻力,g取10m/s2。试求:
(1)小球水平射出的初速度v0和电场强度E;
(2)小球从水平射出至运动到C点的时间t;
(3)若只将PQ右侧的电场强度变为原来的一半,小球进入电磁场区域后做曲线运动,轨迹的最低点为C′(图中未画出),则求:最低点C′离发射点A的竖直方向距离d及运动过程中的最小速度v。