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对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而...

对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。

(1)一段横截面积为S、长为L的直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v,求导线中的电流I(请建立模型进行推导);

(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力F与m、n和v的关系(提示:建议,建立模型,思考压强的产生原理)。

 

(1)nvSe;(2) 【解析】试题分析:取一时间段t,求得相应移动长度l=vt,体积为为Svt.总电量为nesvt,再除以时间,求得表达式;粒子与器壁有均等的碰撞机会,即相等时间内与某一截面碰撞的粒子为该段时间内粒子数的,据此根据动量定理求与某一个截面碰撞时的作用力f. (1)导体中电流大小 t时间内电子运动的长度为vt,则其体积为,通过导体某一截面的自由电子数为 该时间内通过导体该截面的电量: 由①②式得; (2)考虑单位面积,t时间内能达到容器壁的粒子所占据的体积为, 其中粒子有均等的概率与容器各面相碰,即可能达到目标区域的粒子数为, 设碰前速度方向垂直柱体地面且碰撞是弹性的,则分子碰撞器壁前后,总动量的变化量为 由动量定理可得:  
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如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆A1和A2,开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直.设两导轨面相距为H,导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为r.现有一质量为  m2的不带电小球以水平向右的速度 撞击杆A1的中点,撞击后小球反弹后做平抛运动落到下层面上的C点.C点与杆A1初始位置的水平距离为S.求:

(1)回路内感应电流的最大值;

(2)当杆A2与杆A1的速度比为1:3时,A2受到的安培力大小;

(3)整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量;

 

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如图所示,一透明半圆柱体折射率为n=2,底面半径为R.长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入,从部分柱面有光线射出,求该部分柱面的面积S(不考虑反射光线带来的影响)。

 

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氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量,该反应方程为: ,式中x是某种粒子。已知: 和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u;1u=931.5MeV/c2c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知,粒子x__________,该反应释放出的能量为_________ MeV(结果保留3位有效数字)

 

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请写出下列有关核反应的三大发现中:

①查德威克Be+He____

②卢瑟福   N+He_____

③居里夫妇Al+He____

 

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如图所示,小车的上面是由中凸的两个对称的曲面组成,整个小车的质量为m,原来静止在光滑的水平面上。现有一个可以看作质点的小球,质量也为m,以水平速度v从左端滑上小车,恰好到达小车的最高点后,又从另一个曲面滑下,关于这个过程,下列说法正确的是(    )

A. 小球滑离小车时,小车又回到了原来的位置

B. 小球滑到曲面最高点过程中,小车所受合外力的冲量大小是

C. 小球和小车作用前后,小车和小球的速度可能没有变化

D. 车上曲面的竖直高度不会大于

 

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