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【题目】类比法经常用到科学研究中。科学家在探索未知领域的规律时,常常将在未知新领域实验中得到的测量结果和实验现象与已知的物理规律作类比,从而推测出未知领域可能存在的规律。然后再通过实验进行检验,以确定类比得到的结论是否正确。
经典物理告诉我们,若规定相距无穷远时引力势能为0,则两个质点间引力势能的表达式为
,其中G为引力常量,m1、m2为两个质点的质量,r为两个质点间的距离。
(1)把电荷之间相互作用的力及电势能与万有引力及引力势能作类比,我们可以联想到电荷之间相互作用的力及电势能的规律。在真空中有带电荷量分别为+q1和-q2的两个点电荷,若取它们相距无穷远时电势能为零,已知静电力常量为k,请写出当它们之间的距离为r时相互作用的电势能的表达式。
(2)科学家在研究顶夸克性质的过程中,发现了正反顶夸克之间的强相互作用势能也有与引力势能类似的规律,根据实验测定,正反顶夸克之间的强相互作用势能可表示为
,其中A是已知数值为正的常量,r为正反顶夸克间的距离。请根据上述信息,推测正反顶夸克之间强相互作用力大小的表达式(用A和r表示)。
(3)如果正反顶夸克在彼此间相互作用下绕它们连线的中点做稳定的匀速圆周运动,若正反顶夸克系统做匀速圆周运动的周期比正反顶夸克本身的寿命小得多,则一对正反顶夸克可视为一个处于“束缚状态”的系统。已知正反顶夸克质量都是m(不考虑相对论效应),根据玻尔理论,如果正反顶夸克粒子系统处于束缚态,正反顶夸克粒子系统必须像氢原子一样满足的量子化条件为:
式中n称为量子数,可取整数值1,2,3,,h为普朗克常量,rn为系统处于量子数为n的状态时正反顶夸克之间的距离,vn是系统处于该状态时正反顶夸克做圆周运动的速率。
若实验测得正反顶夸克的寿命为τ=0.40×10-24s,并且已知组合常数
,其中A为(2)中的常数。根据已知条件在以上模型中通过计算判断,正反顶夸克能否构成一个处在束缚状态的系统?
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【题目】如图所示,MN和PQ表示垂直于纸面的两个相互平行的平面,在这两个平面之间的空间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,其中磁场方向与纸面垂直。一个带电粒子以某一初速度由MN平面上的A点沿垂直MN平面的方向进入这个场区恰能沿直线运动,并从PQ平面上的C点离开场区,AC连线与两平面垂直。如果这个区域只有电场,其他条件不变,则粒子从PQ平面上的B点离开场区;如果这个区域只有磁场,其他条件不变,则粒子从PQ平面上的D点离开场区。若粒子在上述三种情况下通过场区的总时间分别是t1、t2和t3,运动的加速度大小分别为a1、a2和a3,不计空气阻力及粒子所受重力的影响,则下列判断中正确的是( )
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A. t1=t2=t3,a1<a2<a3
B. t2<t1<t3 ,a1<a3<a2
C. t1=t2<t3,a1<a2=a3
D. t1=t3>t2, a1=a3<a2
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【题目】如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连.
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(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒接触______极板(选填左侧或右侧)使电容器带电.
(2)下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有________
A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况
B.使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况
C.静电计可以用电压表替代
D.静电计可以用电流表替代
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【题目】如图所示,平行线代表电场线,但未标明方向,一个带正电、电量为10﹣6C的微粒在电场中仅受电场力作用,当它从A点运动到B点时动能减少了10﹣5J,已知A点的电势为﹣10V,则以下判断正确的是( )
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A. 微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示
B. 微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示
C. B点电场强度为零
D. B点电势为﹣20V
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【题目】一端装有定滑轮的粗糙斜面体放在地面上,A、B两物体通过细绳连接,并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦),如图所示.现用水平力F作用于物体B上,缓慢拉开一小角度,此过程中斜面体与物体A仍然静止.则下列说法正确的是( )![]()
A.水平力F一定变大
B.物体A所受斜面体的摩擦力一定变大
C.物体A所受斜面体的支持力一定不变
D.斜面体所受地面的支持力一定不变
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【题目】如图所示,平行板电容器两极板A和B分别与电源的正、负极相连且A板接地,P为两极板间的一点.现保持B板不动,将A板慢慢向上平移到图中虚线所示的位置,这时( )
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A. 电容器两极板间的电势差减小
B. P点的场强增大
C. P点的电势降低
D. 固定在P点的负电荷的电势能将减小
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【题目】如图所示,处在平直轨道上的甲乙两物体相距s,同时同向开始运动,甲以初速度v 加速度a1 做匀加速运动,乙做初速度为零,加速度为a2 的匀加速运动,假设甲能从乙旁边通过,下述情况可能发生的是( )![]()
A.a1=a2时能相遇两次
B.a1>a2时能相遇两次
C.a1<a2时能相遇两次
D.a1<a2时能相遇一次
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