【題目】如圖甲為科技小組的同學(xué)們設(shè)計的一種靜電除塵裝置示意圖,其主要結(jié)構(gòu)有一長為L,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)相連,質(zhì)量為m、電荷量大小為q的分布均勻的帶負(fù)電的塵埃無初速度地進(jìn)入A、B兩極板間的加速電場。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,同時塵埃被收集,通過調(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,在該裝置處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時:
(1)求在較短的一段時間呢,A、B兩極板間加速電場對塵埃所做的功;
(2)若所有進(jìn)入通道的塵埃都被收集,求通過高壓直流電源的電流;
(3)請推導(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)過極板B的速度大小為,對于一個塵埃通過加速電場過程中,加速電場做功為
在時間內(nèi)從加速電場出來的塵?傮w積是
其中的塵埃的總個數(shù)
故A、B兩極板間的加速電場對塵埃所做的功
對于一個塵埃通過加速電場過程,根據(jù)動能定理可得
故解得
(2)若所有進(jìn)入矩形通道的塵埃都被收集,則時間內(nèi)碰到下極板的塵埃的總電荷量
通過高壓直流電源的電流
(3)對某一塵埃,其在高壓直流電源形成的電場中運動時,在垂直電場方向做速度為的勻速直線運動,在沿電場力方向做初速度為0的勻加速直線運動
根據(jù)運動學(xué)公式有:垂直電場方向位移,沿電場方向位移
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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【題目】關(guān)于原子的特征譜線,下列說法不正確的是()
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)躍遷時放出光子而形成的
C.可以用特征譜線進(jìn)行光譜分析來鑒別物質(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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【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摩擦因數(shù)μ=0.1,最大靜摩擦力與滑動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)給物體施加一個水平向左、大小為F1=10N的拉力時;
(2)當(dāng)給物體施加一個水平向左、大小為F2=30N的拉力時.
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【題目】有一架電梯,啟動時勻加速上升加速度為2m/s2,制動時勻減速上升加速度大小為1m/s2,中間階段電梯可勻速運行,電梯運行的樓層高48m.問:
(1)若電梯運行時最大限速為9m/s,電梯升到樓頂?shù)淖疃虝r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,全程共用時間為15s,上升的最大速度是多少.
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【題目】下列關(guān)于光譜的說法中錯誤的是()
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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【題目】如圖所示,將一輕質(zhì)彈簧從物體B內(nèi)部穿過,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下落過程中某時刻與彈簧下端的物體A碰撞(碰撞時間極短)并立即以相同的速度與A運動,兩物體不粘連,且可視為質(zhì)點,碰撞后兩物體一起向下運動,歷時0.25s第一次到達(dá)最低點,(彈簧始終在彈性限度內(nèi),不計空氣阻力,)下列說法正確的是:
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動的最大位移大小為0.25m
C.碰撞結(jié)束后兩物體一起向下運動的過程中,兩物體間的平均作用力大小為18N
D.A、B到最低點后反彈上升,A、B分開后,B還能上升的最大高度為0.2m
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【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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【題目】關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能,下列說法正確的是( )
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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