万众瞩目的庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式上,受阅方队军容严整、精神抖擞,依次通过天安门,接受祖国和人民的检阅,出色地完成了受阅任务。如图为战旗方队以同一速度通过天安门广场时的精彩场面,在此过程中,下列说法正确的是
A.以战旗旗杆为参考系,战旗方队车辆是静止的
B.以战旗方队车辆为参考系,天安门城楼是静止的
C.以该方队的领队车辆为参考系,该方队的其他车辆是运动的
D.以地面为参考系,战旗是静止的
如图甲所示,a、b为某种物质的两个分子,假设分子a固定不动,分子b只在ab间分子力的作用下运动(在x轴上),以a为原点,沿两分子连线建立x轴。两个分子之间的作用力与它们之间距离x的F—x关系图线如图乙所示。图线在r0处的斜率为k,当分子b在两分子间距r0附近小范围振动时:
(1)弹簧、橡皮筋等弹性物质,大多有“弹性限度”,在“弹性限度”范围遵守胡克定律,请结合图乙从微观尺度上谈谈你对“弹性限度”范围的理解。说明在“弹性限度”范围内,微观层面上分子b的运动形式;
(2)推导两分子间距为x(xr0)时,两分子间分子势能EP的表达式;当两分子间距离为r0时,b分子的动能为Ek0。求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围。当温度小范围升高时,热运动加剧,A同学认为分子振动范围变大,B同学认为分子振动频率变大,哪位同学的观点正确?
自然界真是奇妙,微观世界的规律竟然与宏观运动规律存在相似之处。在长期的科学探索实践中,人类已经建立起各种形式的能量概念以及度量方法,其中一种能量是势能,势能是有由于物体间存在相互作用而具有的、由物体间相对位置决定的能。如重力势能,弹性势能,分子势能和电势能等。可以认为蹦极运动中的弹性绳的弹力的变化规律和弹簧相同,k为其劲度系数,l0为弹性绳的原长。
(1)游客相对蹦极平台的位移为x,弹性绳对游客的弹力为F,取竖直向下为正方向,请在图中画出F随x变化的示意图,并借助F-x图像推导当游客位移为x(x≥l0)时,弹性绳弹性势能EP的表达式;
(2)已知l0=10m,k=100N/m,蹦极平台与地面间的距离D=55m。取重力加速度g=10m/s2。计算总质量M=160kg的游客使用该蹦极设施时距离地面的最小距离。
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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1932 年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点,解决了粒子的加速问题.现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中.某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示,图乙为俯视图.回旋加速器的核心部分为两个 D 形盒,分别为 D1、D2.D 形盒装在真空容器里,整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中,磁场可以认为是匀强磁场,且与 D 形盒底面垂直.两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.D 形盒的半径为 R,磁场的磁感应强度为 B.设质子从粒子源 A 处进入加速电场的初速度不计.质子质量为 m、电荷量为+q.加速器接入一定频率的高频交变电源,加速电压为 U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用.求:
(1)质子第一次经过狭缝被加速后进入 D2 盒时的速度大小 v1 和进入 D2 盒后运动的轨道半径 r1;
(2)质子被加速后获得的最大动能 Ek 和交变电压的频率 f;
(3)若两 D 形盒狭缝之间距离为 d,且 d<<R.计算质子在电场中运动的总时间 t1 与在磁场中运动总时间 t2,并由此说明质子穿过电场时间可以忽略不计的原因.
某同学研究重物与地面撞击的过程,利用传感器记录重物与地面的接触时间。他让质量为M=9kg的重物(包括传感器)从高H=0.45m自由下落撞击地面,重物反弹高度h=0.20m,重物与地面接触时间t=0.1s。若重物与地面的形变很小,可忽略不计。求此过程中:
(1)重物刚要撞击地面瞬间速度大小;
(2)重物受到地面的平均冲击力;
(3)重物与地面撞击过程中损失的机械能。