题目内容

【题目】东西方向的平直公路有两条平行且挨得很近车道,两辆车在各自的车道内行驶,一辆长为24 m的平板车沿平直公路以4m/s的速度匀速向东行驶,一辆长为12 m的客车由静止开始以2m/s2的加速度由向西匀加速行驶,已知客车刚启动时两车相距60 m,如下图所示,求两车错车所用的时间。(错车时间指车头相齐到车尾相齐时间)

【答案】

【解析】

设货车启动后经过时间t1时两车开始错车,则有x1x2=60 m

其中x2a12

x1vt1

①②③联立可得t1=6 s

设货车从开始运动到两车错车结束所用时间为t2,在数值上有

x1′+x2′=(60+24+12) m=96m.

其中x2′=a22

x1′=vt2

解得t2=8 s

故两车错车时间Δtt2t1=2 s

练习册系列答案
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【题目】电荷的定向移动形成电流,电流是物理量中的基本量之一。电流载体称为载流子,大自然有很多种承载电荷的载流子,例如,金属导体内可自由移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的正负离子,半导体中的空穴,这些载流子的定向移动,都可形成电流。

(1)电子绕氢原子核做圆周运动时,可等效为环形电流,已知静电力常量为k,电子的电荷量为e,质量为m,电子在半径为r的轨道上做圆周运动。试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小;

(2)如图,AD表示一段粗细均匀的一段导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为s,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷所带的电荷量为e.试证明导体中电流强度I=nesv

(3)有一圆柱形的纯净半导体硅,其横截面积为2.5cm2,通有电流2mA时,其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5m/s,空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5m/s。已知硅的密度2.4×103kg/m3摩尔质量是28。电子的电荷量e=-1.6×10-19C,空穴和电子总是成对出现,它们所带电荷量相等,但电性相反,阿伏伽德罗常数为N0=6.02×1023mol-1。若一个硅原子至多只释放一个自由电子,试估算此半导体材料平均多少个硅原子才有一个硅原子释放出自由电子?

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