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在RLC串联电路谐振特性实验中,信号源输出电压有效值保持 U=0.20 V,电路参数为 L=0.2 H、C=0.05 μF、R=20 Ω。调节信号源频率使电路发生串联谐振。(1) 求谐振频率 f₀=1/(2π√(LC)) 的数值(取 π≈3.14,结果保留三位有效数字);(2) 求电路的品质因数 Q=ω₀L/R;(3) 求谐振时电容两端的电压有效值 U_C。
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某实验室用铜-康铜热电偶测温。定标时以冰水混合物为参考端(0℃),测得测温端为100℃时热电动势为4.10 mV,且热电动势与温差近似成线性关系。(1)求该热电偶的灵敏度(每℃对应的热电动势);(2)实际测温时,参考端未置于冰水混合物中,而是处于20℃的室温环境中,此时测得回路热电动势为2.46 mV,求测温端的真实温度。
用量热器测冰的熔解热。量热器内筒与搅拌器总质量50 g(比热容0.9 J/(g·℃)),内盛200 g水,初始温度15.0 ℃。将0 ℃冰40 g放入,完全熔解后系统平衡温度为0 ℃(设量热器与外界无热交换,水的比热容4.18 J/(g·℃))。求冰的熔解热λ(J/g)。
用扭摆法测定扭摆的扭转常数K。将空载扭摆安装好,测得其扭转振动周期T₁=1.40 s;随后在扭摆上放置一质量m=1.16 kg、半径r=25.0 cm的均匀金属圆盘(圆盘轴线与扭摆轴线重合),测得系统振动周期T₂=1.50 s。已知圆盘绕中心轴的转动惯量为I=mr²/2,扭摆周期公式为T=2π√(I/K)。求该扭摆的扭转常数K。
在拉伸法实验中,砝码逐个等量增加,标尺读数依次为 y₁=20.0 mm、y₂=22.5 mm、y₃=25.0 mm、y₄=27.5 mm、y₅=30.0 mm、y₆=32.5 mm、y₇=35.0 mm、y₈=37.5 mm。请用逐差法将数据分成前后两组,求每增加2个砝码时标尺读数的平均增量。
某同学测量一电阻上电压 U 与电流 I 的关系,得到 5 组数据(U 单位 V,I 单位 mA):(0.0, 1.0)、(1.0, 3.0)、(2.0, 4.0)、(3.0, 6.0)、(4.0, 8.0)。已知 U 与 I 满足线性关系 I = a + bU,试用最小二乘法求斜率 b、截距 a,并计算相关系数 r(保留 3 位有效数字)。
两块平面玻璃板一端叠合,另一端垫一薄片,构成空气劈尖。用波长 λ=600 nm 的单色光垂直照射,测得相邻两条暗纹的间距为 Δx=0.30 mm,劈尖棱边到薄片处的长度为 L=3.0 cm。已知空气折射率近似为 1。求:(1)劈尖角 θ 的大小;(2)薄片厚度 e;(3)说明棱边处出现暗条纹的原因。
一质子的静能取 E₀=m₀c²=938 MeV。某高能加速器将该质子加速,加速后质子的总能量为 3752 MeV。求:(1) 加速后质子的质量 m(以 m₀ 表示)与动能 Eₖ;(2) 质子的速度 v(以光速 c 表示,保留三位有效数字)。
在杨氏双缝干涉实验中,双缝间距 d=0.2 mm,缝到屏的距离 D=1.0 m,入射光波长 λ=600 nm。求:(1) 屏上相邻明条纹的间距;(2) 若将整个装置浸入折射率 n=1.5 的透明介质中,相邻明条纹间距变为多少?
2 mol 单原子分子理想气体(自由度 i=3)经历由两个过程构成的循环:过程一,气体从温度 300 K 的状态 A 经等压膨胀升温至 600 K 的状态 B;过程二,气体从 B 经等容冷却回到温度 300 K 的状态 C。普适气体常量 R=8.31 J/(mol·K)。求:(1) 等压过程中气体对外做的功、吸收的热量与内能增量;(2) 等容过程中气体放出的热量;(3) 整个循环中气体对外做的净功与内能净增量。
1 mol 单原子分子理想气体经历如下循环:从状态 A(p₀, V₀) 等容升压到状态 B(2p₀, V₀),再等温膨胀到状态 C(p₀, 2V₀),最后等压压缩回到 A。已知 p₀V₀ = 1000 J。求:(1) 此循环的净功 W;(2) 该热机循环的效率 η(吸热量只需计入吸热阶段)。
真空中有一无限大均匀带电平板,厚度为 2d=0.20 m,电荷体密度 ρ=2ε₀ C/m³(ε₀ 为真空介电常数),平板关于其中性面(距两表面均为 d 的平面)对称。取 x 轴垂直于平板,原点在中性面上。(1)由对称性说明场强方向垂直于中性面,并利用高斯定理求板内(|x|≤0.10 m)场强分布 E(x);(2)求板外(|x|≥0.10 m)场强;(3)计算 x=0.05 m 与 x=0.30 m 两处的场强大小。
一容积为 8.3 L 的密闭容器内充有某理想气体,初始处于温度 400 K 的平衡态,测得压强为 2.0×10⁵ Pa。因容器缓慢漏气,且过程中气体温度降为 300 K,漏气结束后压强变为 1.2×10⁵ Pa。已知普适气体常量 R=8.3 J/(mol·K)。求:(1) 初始时容器内气体的物质的量;(2) 漏气结束后容器内剩余气体的物质的量;(3) 漏出的气体质量对应的物质的量。
一平面简谐波沿 x 轴正方向传播,波速 u=10 m/s,坐标原点 O 处质点的振动方程为 y₀=0.04cos(2πt)(SI 单位)。求:(1) 该波的波函数;(2) x=5 m 处质点的振动方程,并说明其与原点处质点振动的相位关系;(3) t=0.5 s 时原点处质点的振动速度。
两相干波源 S₁、S₂ 振动方向相同,初相位 φ₁₀=0,φ₂₀=π,两波在同一均匀介质中传播,波长均为 λ=2 m。介质中一点 P 到 S₁、S₂ 的距离分别为 r₁=3 m、r₂=8 m。求两波传到 P 点时的相位差,并判断 P 点干涉是加强还是减弱。
一根劲度系数 k=200 N/m 的竖直轻弹簧,上端固定,下端悬挂一质量 m=2.0 kg 的小球。先使系统处于静止平衡状态,然后以平衡位置为原点 O,取竖直向下为正方向建立 x 轴,将小球自 O 点沿竖直方向偏离一段距离后由静止释放(整个过程中弹簧始终处于拉伸状态,忽略空气阻力)。(1)写出小球所受合外力关于 x 的表达式,并据此证明小球做简谐运动;(2)求该简谐运动的角频率 ω 与周期 T;(3)若某同学认为'弹簧振子竖直悬挂后,重力会改变回复力的性质,故小球做的不再是简谐运动',请判断该说法是否正确并简述理由。
一根长 L=1 m、质量 M=6 kg 的均质细杆可绕上端光滑水平轴在竖直平面内自由转动,初始时竖直下垂静止。一质量 m=2 kg 的黏性小球(视为质点)以水平速度 v=6 m/s 垂直于杆撞击杆的最下端并粘在一起。求:(1)碰撞后系统绕轴转动的角速度 ω;(2)碰撞过程中损失的机械能 ΔE。(均质细杆对端点轴的转动惯量为 ML²/3)
一质量均匀分布的细圆环,总质量 M=0.5 kg,半径 R=0.2 m。(1) 用转动惯量的定义 J=∫r²dm,将环上微元 dm 的线密度表示为 λ=M/(2πR),通过积分计算该环对过环心且垂直于环面轴的转动惯量 J₀(用 M 和 R 表示并代入数值);(2) 利用平行轴定理,求该环对一条与上述中心轴平行、且与环面相切(即轴到环心轴距离 d=R)的轴的转动惯量 J。
一质点沿 x 轴正方向运动,在从 x = 1 m 到 x = 3 m 的过程中,受到沿 x 轴正方向的变力 F = 6x² − 2x(SI 单位)作用。求该变力对质点所做的功。
光滑水平冰面上,质量为 5 kg 的滑块 A 以 12 m/s 的速度沿直线追上前方静止的、质量为 3 kg 的滑块 B,发生一维正碰。(1)若碰撞为完全弹性碰撞,求碰后两滑块各自的速度;(2)若碰撞为完全非弹性碰撞(碰后粘在一起),求共同速度及此过程中系统损失的动能;(3)计算第(2)问中系统损失的动能占碰前总动能的百分比。