【題目】地球表面附近存在一個豎直向下的電場,其大小約為100V/m。在該電場的作用下,大氣中正離子向下運動,負離子向上運動,從而形成較為穩(wěn)定的電流,這叫做晴天地空電流。地表附近某處地空電流雖然微弱,但全球地空電流的總電流強度很大,約為1800A。以下分析問題時假設(shè)地空電流在全球各處均勻分布。
(1)請問地表附近從高處到低處電勢升高還是降低?
(2)如果認為此電場是由地球表面均勻分布的負電荷產(chǎn)生的,且已知電荷均勻分布的帶電球面在球面外某處產(chǎn)生的場強相當(dāng)于電荷全部集中在球心所產(chǎn)生的場強;地表附近電場的大小用E表示,地球半徑用R表示,靜電力常量用k表示,請寫出地表所帶電荷量的大小Q的表達式;
(3)取地球表面積S=5.1×1014m2,試計算地表附近空氣的電阻率ρ0的大;
(4)我們知道電流的周圍會有磁場,那么全球均勻分布的地空電流是否會在地球表面形成磁場?如果會,說明方向;如果不會,說明理由。
【答案】(1)降低 (2) (3)2.8×1013Ω·m (4)因為電流關(guān)于地心分布是球面對稱的,所以磁場分布也必將關(guān)于地心球面對稱,這就要求磁感線只能沿半徑方向;但是磁感線又是閉合曲線。以上兩條互相矛盾,所以地空電流不會產(chǎn)生磁場
【解析】試題分析:(1)沿著電場線方向,電勢不斷降低;(2)根據(jù)點電荷的電場強度定義式進行求解電量;(3)利用微元法求一小段空氣層為研究對象,根據(jù)電阻定律和歐姆定律進行求解電阻率;(4)根據(jù)地球磁場的特點進行分析。
(1)由題意知,電場方向豎直向下,故表附近從高處到低處電勢降低。
(2)由,得電荷量的大小
(3)如圖從地表開始向上取一小段高度為Δh的空氣層(Δh遠小于地球半徑R)
則從空氣層上表面到下表面之間的電勢差為
這段空氣層的電阻,且
三式聯(lián)立得:
代入數(shù)據(jù)解:
(4)方法一:如圖,為了研究地球表面附近A點的磁場情況
可以考慮關(guān)于過A點的地球半徑對稱的兩處電流和,根據(jù)右手螺旋定則可以判斷,這兩處電流在A點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度剛好方向相反,大小相等,所以和產(chǎn)生的磁場在A點的合磁感應(yīng)強度為零。同理,地球上各處的地空電流在A點的合磁感應(yīng)強度都為零,即地空電流不會在A點產(chǎn)生磁場。同理,地空電流不會在地球附近任何地方產(chǎn)生磁場。
方法二:因為電流關(guān)于地心分布是球面對稱的,所以磁場分布也必將關(guān)于地心球面對稱,這就要求磁感線只能沿半徑方向;但是磁感線又是閉合曲線。以上兩條互相矛盾,所以地空電流不會產(chǎn)生磁場。
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】“驗證機械能守恒定律”實驗.圖(甲)是打點計時器打出的一條紙帶,選取其中連續(xù)的計時點標(biāo)為A、B、C……G、H、I,對BH段進行研究.
(1)已知打點計時器電源頻率為50 Hz,則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________.
(2)用刻度尺測量距離時如圖(乙),讀出A、C兩點間距為________cm,B點對應(yīng)的速度vB=________m/s(保留三位有效數(shù)字).
(3)若H點對應(yīng)的速度為vH,重物下落的高度為hBH,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,為完成實驗,要比較與________的大小(用字母表示).
【答案】 0.02 s 5.40 1.35
【解析】試題分析:機械能守恒定律的條件是只有重力做功,所以本實驗的關(guān)鍵是想法減少重錘受到阻力的影響,減少措施有選取密度大的、質(zhì)量大體積小的重錘;刻度尺的讀數(shù)要注意進行估讀,根據(jù)勻變速直線運動中時間中的速度等于該過程中的平均速度,可以求出B點瞬時速度的大小;根據(jù)功能關(guān)可知,需要比較哪些物理量.
(1)由可得,紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為0.02 s;
(2)A、C兩點的距離為C點的刻度值減去A點的刻度值,即AC=5.90-0.50 cm=5.40 cm,B點對應(yīng)的速度為A、C兩點間的平均速度,則有
(3)本實驗需要驗證的是重物自B點至H點,重力勢能的減少量與動能的增量是否相等,即比較,整理得。
【點睛】正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理,從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等。
【題型】實驗題
【結(jié)束】
107
【題目】圖(a)是測量電源電動勢E和內(nèi)阻r的原理圖.R0=2.5Ω為定值保護電阻,電流表內(nèi)阻不計,單位長度電阻r0=0.10Ω/cm的電阻絲ac上標(biāo)有長度刻度.
①請根據(jù)原理圖連接圖(b)的實物圖;
②閉合開關(guān)S,記錄ab的長度L和電流表A的示數(shù)I;滑動b點改變ab的長度L,測得6組L和I值,并算出對應(yīng)的值.寫出與L、E、r、R0、r0的關(guān)系式 =_________;
③圖(c)中的“×”是已標(biāo)出的實驗數(shù)據(jù),請作出隨L變化的圖線;
④根據(jù)-L圖線算出電源電動勢E =_____V,內(nèi)阻r =_____Ω.(計算結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】(1)如圖甲所示為某校興趣小組通過電流傳感器和計算機來測電源電動勢和內(nèi)阻的實驗電路,其中R0為定值,電阻R為可調(diào)節(jié)的電阻箱,電流傳感器與計算機(未畫出)相連,該小組成員通過實驗記錄下電阻箱的阻值R和相應(yīng)的電流值I,通過變換坐標(biāo),經(jīng)計算機擬合得到如圖乙所示圖象,則該圖象選取了____為縱坐標(biāo),由圖乙中圖線可得到該電源的電動勢為____V;
(2)現(xiàn)由三個規(guī)格相同的小燈泡,標(biāo)出值為“2.5V、0.6A”,每個小燈泡的I﹣U特性曲線如圖丙所示,將它們與圖甲中電源按圖丁所示的電路相連,閉合開關(guān)后,A燈恰好正常發(fā)光,則電源的內(nèi)阻r=____Ω,圖甲中定值電阻R0=____Ω.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】⑴某實驗小組為了測量某一電阻Rx的阻值,他們先用多用電表進行粗測,測量出Rx的阻值約為18Ω左右。為了進一步精確測量該電阻,實驗臺上有以下器材:
A.電流表(量程15mA,內(nèi)阻未知)
B.電流表(量程0.6A,內(nèi)阻未知)
C.電阻箱(0~99.99Ω)
D.電阻箱(0~999.9Ω)
E.電源(電動勢約3V,內(nèi)阻約1Ω)
F.單刀單擲開關(guān)2只
G.導(dǎo)線若干
甲同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的實驗原理圖并連接好實驗器材,按照如下步驟完成實驗:
a.先將電阻箱阻值調(diào)到最大,閉合S1,斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電阻箱有合適的阻值R1,此時電流表指針有較大的偏轉(zhuǎn)且示數(shù)為I;
b.保持開關(guān)S1閉合,再閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R2,使電流表的示數(shù)仍為I。
①根據(jù)實驗步驟和實驗器材規(guī)格可知,電流表應(yīng)選擇_______,電阻箱應(yīng)選擇_______ (選填器材前的字母)
②根據(jù)實驗步驟可知,待測電阻Rx= ____________________(用步驟中所測得的物理量表示)。
⑵同學(xué)乙認為該電路可以用來測電源的電動勢、內(nèi)阻。若已知所選電流表的內(nèi)阻RA=2.0Ω,閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱R,讀出多組電阻值R和電流I的數(shù)據(jù);由實驗數(shù)據(jù)繪出的-R圖象如圖乙所示,由此可求得電源電動勢E=________ V,內(nèi)阻r= ____ Ω。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
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【題目】圖中所示ox軸沿水平方向,oy軸沿豎直向上方向。在x>0,y>0的區(qū)域內(nèi)存在某種分布范圍足夠廣的介質(zhì),其折射率隨著y的變化而變化。一束細光束入射到介質(zhì)表面,并沿著如圖所示從a到b的一條弧形路徑傳播。下列判斷正確的是
A. 此介質(zhì)的折射率隨著y的增大而減小
B. 海洋蜃景發(fā)生時空氣折射率隨高度的變化與此類似
C. 沙漠蜃景發(fā)生時空氣折射率隨高度的變化與此類似
D. 這束細光束在繼續(xù)傳播的過程中會發(fā)生全反射
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【題目】如圖所示,勻強磁場的方向豎直向下.磁場中有光滑的水平桌面,在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管.在垂直于試管的水平拉力F作用下,試管向右勻速運動,帶電小球能從試管口處飛出.關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運動,下列說法中正確的是( 。
A. 小球帶負電
B. 小球運動的軌跡是一條拋物線
C. 洛倫茲力對小球做正功
D. 要保持試管勻速運動,拉力F應(yīng)逐漸增大
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【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻,實驗原理如圖甲所示,其中,虛線框內(nèi)為用靈敏電流計改裝的電流表,為標(biāo)準電壓表,E為待測電池組,S為開關(guān),R為滑動變阻器,R0是阻值為4.0 Ω的定值電阻。
(1)已知靈敏電流計的滿偏電流Ig=100 μA、內(nèi)阻rg=2.0 kΩ,若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA,應(yīng)并聯(lián)一只________Ω(保留一位小數(shù))的定值電阻R1。
(2)根據(jù)圖甲,用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路______。
(3)某次實驗的數(shù)據(jù)如下表所示:
測量次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
電壓表 讀數(shù)U/V | 5.26 | 5.16 | 5.04 | 4.94 | 4.83 | 4.71 | 4.59 | 4.46 |
改裝表 讀數(shù)I/mA | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 |
該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的方法(逐差法),計算出電池組的內(nèi)阻r=______Ω(保留兩位小數(shù));為減小偶然誤差,逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點_____________________________________________________________。
(4)該小組在前面實驗的基礎(chǔ)上,為探究圖甲電路中各元器件的實際阻值對測量結(jié)果的影響,用一已知電動勢和內(nèi)阻的標(biāo)準電池組,通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn):電動勢的測量值與已知值幾乎相同,但內(nèi)阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤,則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是________。(填選項前的字母)
A.電壓表內(nèi)阻的影響 B.滑動變阻器的最大阻值偏小
C.R1的實際阻值比計算值偏小 D.R0的實際阻值比標(biāo)稱值偏大
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【題目】如圖所示,水平光滑的絕緣細管中,兩相同的帶電金屬小球相向運動,當(dāng)相距L時,加速度大小均為a,速度大小均為v,相互作用力大小為F,已知A球帶電荷量為+q,B球帶電荷量為-3q,兩球相碰后分開,則下列有關(guān)說法正確的是
A. 兩球相碰位置為L的中點
B. 當(dāng)兩球相碰后再次相互L時,兩球間相互作用力大小為F
C. 當(dāng)兩球相碰后再次相互為L時,兩球加速度大小均為a
D. 當(dāng)兩球相碰后再次相互L時,兩球速度大小均為v
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是________.
A.在完全失重的情況下,氣體的壓強為零
B.液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子較稀疏,分子間的引力大于斥力
C.當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距時,分子間的距離越大,分子勢能越小
D.水中氣泡上浮過程中,氣泡中的氣體在單位時間內(nèi)與氣泡壁單位面積碰撞的分子數(shù)減小
E.不可能利用高科技手段將散失在環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化
【答案】BDE
【解析】根據(jù)氣體壓強的產(chǎn)生原因,在完全失重的情況下,氣體的壓強并不為零,A錯誤;液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子較稀疏,分子間的引力大于斥力,B正確;當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距時,分子間的距離越大,分子勢能越大,C錯誤;氣泡在水中上浮過程中,體積增大,溫度基本不變,壓強減小,根據(jù)氣體壓強的微觀解釋可知,D正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,可知不可能將散失在環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化,E正確.
【題型】填空題
【結(jié)束】
95
【題目】一定質(zhì)量的理想氣體在a狀態(tài)體積為V1=2L,壓強為p1=3atm,溫度為T1=300K,在b狀態(tài)體積為V2=6L,壓強為p2=1atm,如果建立該氣體的p V圖象如圖所示,讓該氣體沿圖中線段緩慢地從a狀態(tài)變化到b狀態(tài),求:
①氣體處于b狀態(tài)時的溫度T2;
②從a狀態(tài)到b狀態(tài)的過程中氣體的最高溫度Tmax.
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