热门试卷

解：（1）由小球在C点处恰好与滑槽内、外壁均无挤压且无沿切线方向的加速度，可知小球在C点的合力方向一定沿CO且指向O点，所以A处电荷对小球吸引，B处电荷对小球排斥，因为A处电荷为正，所以小球带负电，B带负电，如图所示．

（2）因为∠ABC=∠ACB=30°，CO⊥OB，由几何关系得：BC=2ABcos30°=L

由于无切向加速度，小球沿切线方向的合力为零，则有：

 kcos60°=kcos30°，

解得：QB=Q；

（3）设小球在最低点C处的速度为vC，

则：F-mg=m，

小球从C点运动到最高点的过程中，电势能不变，故由动能定理知：

2mgR=mvC2-mv2，

小球在最高点受到A、B电荷的作用力合为F，方向竖直向下

即：F+mg-F管=m，

解得：F管=6mg，故空心管对小球的作用力大小为6mg，方向竖直向上．

答：（1）小球带负电，B处电荷带负电，小球的受力情况如图所示；

小球和固定在B点的电荷的带电性质，并在图上作出小球在C处时的受力示意图．

（2）固定在B点的电荷所带的电荷量为Q．

（3）小球运动到最高点处，空心管对小球作用力的大小为6mg，方向：方向竖直向上．

解：（1）球乙运动到x0=20cm位置时势能最小，速度最大，由能量守恒可得：

解出：

（2）在0＜x＜6cm区间内将小球乙由静止释放，不可能第二次经过x0．

原因：在0＜x＜6cm区间内两球之间的作用力为排斥力，在20cm＜x＜∞区间内两球之间作用力为吸引力，无穷远处和6cm处的势能为0.28J．若小球乙的静止释放点在6cm＜x＜∞区间，小球乙做往复运动，多次经过x0=20cm的位置．而静止释放点在0＜x＜6cm区间内时，初态势能大于0.28J，小球乙将会到无穷远处而无法返回，只能经过x0位置一次．

（3）x3=11cm处的切线斜率绝对值k=0.03J/cm=3J/m  表明此处乙球受到甲球F=3N的排斥力，所以，乙球在x3=11cm处时，加速度大小为：

a===7.5m/s2 方向沿x轴正方向

答：（1）最大速度为1m/s 

（2）在0＜x＜6cm区间内将小球乙由静止释放，不可能第二次经过x0． 

（3）乙球在x3=11cm处时，加速度大小a7.5m/s2，方向沿x轴正方向

解：（1）为了电路安全，测量前应将滑动变阻器的滑片P调至a端达最大值，电阻箱R5阻值应调至最大．闭合S1开始实验，接下来有如下一些操作，合理的次序是：CABED．

（2）①利用匀变速直线运动的推论得，打第14点时磁铁速度为：

v14=

Ek14=mv142

重力势能减小量：△Ep=mgh14，

0-14点过程中，磁铁的机械能损失为：△E=△Ep-Ek14=0.18J

②根据p=t得回路中产生的总电热可以看成是图线与时间轴所围的面积比上电阻，所以在回路中产生的总电热是0.10J．

③实验结果机械能损失与回路中电流产生的热量相差较大，其原因可能是纸带克服摩擦力做功；磁铁克服空气阻力做功；在电磁感应过程中存在电磁辐射．

故答案为：（1）a端，最大，CABED

（2）①2.0，0.18；

②0.10；

③磁铁的机械能损失还有一部分是；纸带克服摩擦力做功；磁铁克服空气阻力做功；在电磁感应过程中存在电磁辐射．

解：根据题设的条件，可知：

开始时A中氦气的质量mHe=4.003×10-3kg，B中氪气的质量mKr=83.3×10-3kg，C中氙气的质量mXe=131.3×10-3．

三种气体均匀混合后，A中的He有mol降入B中，有mol降入C中．He的重力势能增量为

△EHe=g（-h）（-2h）=-mHegh…①

B中的Kr有mol升入A中，有mol降入C中．Kr的重力势能增量为

△EKr=gh+g（-h）=0…②

C中的Xe有mol升入A中，有mol升入B中．Xe的重力势能增量为

△EXe=gh=mXegh…③

混合后，三种气体的重力势能共增加

△Ep=△EHe+△EKr+△EXe=（mXe-mHe）gh…④

因球与外界绝热，也没有外力对气体做功，故重力势能的增加必然引起内能的减少．在体积不变时，气体不做功．由热力学第一定律可知，此时传给气体的热量应等于气体内能的增量，但因理想气体的内能只由温度决定，与体积无关，故只要温度改变量相同，则体积不变条件下内能的增量也就是任何过程中理想气体内能的增量．根据题给的已知条件，注意到本题中所考察的理想气体共有3摩尔，故有△Ep=-3×…⑤

上式中右方为气体内能减少量，△T表示气体温度的增量，由④、⑤两式得：

△T=…⑥

将已知数据代入，注意到R=8.31J/K．mol，可得：

△T=-3.3×10-2K…⑦

即混合后气体温度降低3.3×10-2K

答：气体温度的改变量为3.3×10-2K．