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1 单选题 · 6 分

处于匀强磁场中的一个带电粒子,仅在磁场力作用下做匀速圈周运动。将该粒子的运动等效为环形电流,那么此电流值( )

A与粒子电荷量成正比

B与粒子速率成正比

C与粒子质量成正比

D与磁感应强度成正比

1 单选题 · 3 分

当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J。为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是       (       )

A3V,1.8J

B3V,3.6J

C6V,l.8J

D6V,3.6J

1 简答题 · 20 分

如图所示,一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动,其在纸面上的长度为L1,垂直纸面的宽度为L2。在膜的下端(图中A处)挂有一平行于转轴,质量为m,长为L2的导体棒使膜成平面。在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板,能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能,并将光能转化成电能。光电池板可等效为一个一电池,输出电压恒定为U;输出电流正比于光电池板接收到的光能(设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定)。导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中,并与光电池构成回路,流经导体棒的电流垂直纸面向外(注:光电池与导体棒直接相连,连接导线未画出)。

(1)现有一束平行光水平入射,当反射膜与竖直方向成时,导体棒处于受力平衡状态,求此时电流强度的大小和光电池的输出功率。

(2)当变成时,通过调整电路使导体棒保持平衡,光电池除维持导体棒平衡外,还能输出多少额外电功率?

1 简答题 · 22 分

如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集。通过调整两板间距d可以改变收集效率η。当d=d0时η为81%(即离下板081d0范围内的尘埃能够被收集)。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。

(1)求收集效率为100%时,两板间距的最大值dm

(2)求收集率η与两板间距d的函数关系;

(3)若单位体积内的尘埃数为n,求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量ΔM/Δt与两板间距d的函数关系,并绘出图线。

1 简答题 · 20 分

超导现象是20世纪人类重大发现之一,日前我国己研制出世界传输电流最

大的高温超导电缆并成功示范运行。

(1)超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零,这种性质可以通过实验研究,将一个闭合超导金属圈环水平放置在匀强磁场中,磁感线垂直于圈环平面向上,逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场,若此后环中的电流不随时间变化,则表明其电阻为零。请指出自上往下看环中电流方向,并说明理由。

(2)为探究该圆环在超导状态的电阻率上限ρ,研究人员测得撤去磁场后环中电流为I,并经一年以上的时间t未检测出电流变化。实际上仪器只能检测出大于ΔI的电流变化,其中△I<<I,当电流的变化小于△I时,仪器检测不出电流的变化,研究人员便认为电流没有变化。设环的横截面积为S,环中定向移动电子的平均速率为v,电子质量为m、电荷量为e,试用上述给出的各物理量,推导出ρ的表达式。

(3)若仍使用上述测量仪器,实验持续时间依旧为t,为使实验获得的该圆环在超导状态

的电阻率上限ρ的准确程度更高,请提出你的建议,并简要说明实现方法。

1 简答题 · 20 分

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。

(a)求导线中的电流I

(b)将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F=F。

(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。

1 多选题 · 6 分

通常一次闪电过程历时约0.2~0.3s,它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅40~80μs,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109v,云地间距离约为1km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为60μs。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据,下列判断正确的是

A闪电电流的瞬时值可达到1×105A

B整个闪电过程的平均功率约为1×1014W

C闪电前云地间的电场强度约为1×106V/m

D整个闪电过程向外释放的能量约为6×106j

1 单选题 · 6 分

17.一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速度为v,则金属棒内的电场强度大小为(    )

A

B

C

D

1 单选题 · 2 分

电流强度I的国际单位是A(安培),下列关系式不成立的是  (     )

A1A=1C/s

B1A=1J/V

C1A=1V/Ω

D1A=1kg/(T·s2

1 单选题 · 6 分

17.一根长为4,横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为(  )

A

B

Cρnev

D

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