某气体的摩尔质量为M,分子质量为若1摩尔该气体的体积为,密度为,则该气体单位体积分子数为阿伏伽德罗常数为
A. B. C. D.
科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol,其分子可视为半径为3×10–9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol–1.请估算该蛋白的密度.(计算结果保留一位有效数字)
电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置,在不同的电源中,非静电力做功的本领也不相同,物理学中用电动势来表明电源的这种特性。
(1)电动势在数值上等于非静电力把的电荷在电源内从负极移送到正极所做的功,如图甲所示,如果移送电荷时非静电力所做的功为,写出电动势的表达式;
(2)如图乙所示,固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为,金属框两平行导轨间距为。金属棒在外力的作用下,沿框架以速度向右做匀速直线运动,运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为
a.在金属棒产生电势的过程中,请说明是什么力充当非静电力,求出这个非静电力产生的电动势的表达式;
b.展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子的运动模型;在此基础上,求出导线中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力的表达式;
(3)现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图丙所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图,下图为真空室的俯视图,如果从上向下看,电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e,电子做圆周运动的轨道半径为r,因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为(k为一定值)。求电子在圆形轨道中加速一周的过程中,感生电场对电子所做功及电子所受非静电力的大小。
某学生选用匝数可调的可拆变压器(该变压器视为理想变压器),如图甲所示,做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时,保持原线圈匝数和电压不变,改变副线圈的匝数,可以研究副线圈匝数对输出电压的影响。
(1)以为纵坐标,为横坐标。在图乙中画出变压器的输出电压与匝数关系图像的示意图,并说明—图像斜率的物理意义。
(2)设变压器原线圈的匝数为,感应电动势为,端电压为;副线圈的匝数为,感应电动势为,端电压为。请理论推导理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系。
(3)如图丙、丁所示,是电压互感器和电流互感器的原理图(“○”中的电表未画出),根据他们的工作原理填写下列表格。
| “○”中所用的电表(选填“电压表”或“电流表”) | 比较原线圈与副线圈导线的粗细(选填“较粗”或“较细”) |
丙 |
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丁 |
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“类比法”是一种常用的研究方法。
(1)场是一种特殊物质,电场与磁场都是客观存在的场,可以通过用单位面积上的磁通量来描述磁场强弱,同理也可以用通过单位面积上的电通量来描述电场强弱,如图所示,已知真空中静止的点电荷产生的电场中,以为球心的某一球面的电通量=(ε为某一常数)请推导库仑定律中的静电力常数的表达式:
(2)做功与路径无关的力场叫做势场,在这类场中可以引入势和势能的概念,场力做功可以度量势能的变化,例如静电场和引力场。设质量为的天体周围存在引力场,已知该天体的半径为,引力常量为,请类比静电场,取无穷远处的引力势为零,写出在距离该天体中心为处的引力势的表达式(已知引力势能表达式为,r>R)。
如图所示,一正电荷由静止开始经加速电场加速后,从偏转电场左边缘点沿平行于板面的方向射入偏转电场。并从另一侧射出,已知该正电荷质量为,电荷量为,加速电场电压为,偏转电场可看做匀强电场,极板间电压为,极板长度为,板间距为,下极板接地,忽略该正电荷所受重力。
(1)求该正电荷射入偏转电场时的初速度;
(2)若该正电荷恰好从右侧下极板边缘飞出,求其在点具有的电势能;
(3)电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势的定义式,并据此求出(2)中点的电势,简要说明电势的特点。