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曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图1为其结构示意图。图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点、与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图2所示。当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动。设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S=20cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感强度B=0.010T,自行车车轮的半径R1=35cm,小齿轮的半径R2=,大齿轮的半径R3=10.0cm(见图 2)。现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V?(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
【回答】
当电压为2.88 V、2.72 V、2.64 V时出现峰值,表明电子碰撞后,动能分别从50.0 eV,变为28.8 eV,27.2 eV、26.4 eV,电子通过选择器进入检测器,它们减小的动能分别在碰撞时被原子吸收,I—U图线在特定能量处出现峰值,表明原子能量的吸收是有选择的、分立的、不连续的存在定态.(例如在电压为4.0 V时没有电流,表明碰撞后,电子中没有动能为40.0 eV的电子,即碰撞中,电子动能不可能只损失(50.0-40.0)eV=10.0 eV,也就是说氦原子不吸收10.0 eV的能量,即10.0 eV不满足能级差要求)(4分)
(3)设原子激发态的能极为En,E1=0,则从实验结果可知,氦原子可能的激发态能级中有以下几个能级存在:
(50.0-28.8)eV=21.2 eV
(50.0-27.2)eV=22.8 eV
(50.0-26.4)eV=23.6 eV (6分)
知识点:物理竞赛
题型:选择题
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