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电容器是一种重要的电学元件,基本工作方式就是充电和放电。由这种充放电的工作方式延...

电容器是一种重要的电学元件,基本工作方式就是充电和放电。由这种充放电的工作方式延伸出来的许多电学现象,使得电容器有着广泛的应用。

如图1所示,电源与电容器、电阻、开关组成闭合电路。已知电源电动势为E内阻不计,电阻阻值为R,平行板电容器电容为C,两极板间为真空,两极板间距为d不考虑极板边缘效应

1闭合开关S,电源向电容器充电。经过时间t,电容器基本充满。

a求时间t内通过R的平均电流

b请在图2中画出充电过程中电容器的带电量q随电容器两极板电压u变化的图像;并求出稳定后电容器储存的能量E0

2稳定后断开开关S将电容器一极板固定,用F将另一极板沿垂直极板方向缓慢拉开一段距离x,在移动过程中电容器电量保持不变,F做功为W;此同时,电容器储的能量增加了ΔE。请推导证明:W = ΔE。要求最后的表达式用已知量表示。

 

(1)a.;b.;(2)见解析 【解析】 试题分析:(1)a.设充电完毕电容器所带电量为Q,即时间t内通过电阻R的电量,此时电容器两端电 压等于电源的电动势 根据电容的定义 (2分) 根据电流强度的定义 (2分) 解得平均电流 (2分) b.根据q = Cu,画出q-u图像如图1所示 (2分) 由图像可知,图线与横轴所围面积即为电容器储存的能量,如图2中斜线部分所示 由图像求出电容器储存的电能 (2分) 解得 (2分) (2)设两极板间场强为,两极板正对面积为S 根据,,得,可知极板在移动过程中板间场强不变,两极板间的相互作用力为恒力。两板间的相互作用可以看作负极板电荷处于正极板电荷产生的电场中,可知两板间的相互作用力 。(2分)缓慢移动时有 根据功的定义有 代入已知量得出 (2分) 电容器增加的能量 (或) (2分) 代入已知量得出 (2分) 所以 考点:电容,电动势,能量守恒。  
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考点分析:
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如图1所示为某农庄灌溉工程的示意图,地面与水面的距离为H用水泵从水池抽水抽水过程中H保持不变,龙头离地面高h,水管横截面积为S,水的密度为ρ,重力加速度为g,不计空气阻力。

1水从管口以不变的速度源源不断地沿水平方向出,水落地的位置到管口的水平距离为10h。设管口横截面上各处水的速度都相同。求:

a每秒内从管口流出的水的质量m0

b不计额外功的损失,水泵输出的功率P。

2在保证水管流量不变的前提下,在龙头后接一喷头,如图2所示。让水流竖直向下喷出,打在水平地面上不反弹,产生大小为F的冲击力。由于水与地面作用时间很短,可忽略重力的影响。求水流落地前瞬间的速度大小v

 

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如图所示,半径R = 01m的竖直半圆形光滑轨道BC与水平面AB相切,AB距离x = 1m。质量m = 01kg的小滑块1放在半圆形轨道末端的B点,另一质量也为m = 01kg的小滑块2,从A点以v0 = 2m/s的初速度在水平面上滑行,两滑块相碰,碰撞时间极短,碰后两滑块粘在一起滑上半圆形轨道。已知滑块2与水平面之间的动摩擦因数μ = 02。取重力加速度g = 10m/s²。两滑块均可视为质点。求

1碰后瞬间两滑块共同的速度大小v

2两滑块在碰撞过程中损失的机械能ΔE

3在C点轨道对两滑块的作用力大小F

 

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某同学要将一个电流表改装为电压表,他先需要精确测量待改装电流表的内电阻实验中备用的器材有:

A待改装电流表量程0~300μA内阻约为100Ω

B标准电压表量程0~3V

C电阻箱阻值范围0~999

D电阻箱阻值范围0~99999

E电源电动势4V,有内阻

F电源电动势12V,有内阻

G滑动变阻器阻值范围0~50Ω,额定电流15A

H开关两个、导线若干

如果采用图所示的电路测定电流表G的内电阻,并且要想得到较高的精确度那么从以上备用的器材中,可变电阻R1应选用       ,电源E应选用        填选项前的字母符号

如果实验时要进行的步骤有

A闭合S1

B闭合S2

C观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调至最大;

D调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;

E调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;

F记下R2的阻值。

进行实验的合理步骤顺序是                    填字母代号

如果在步骤F中所得R2的阻值为950Ω,要将该电流表G改装成量程为0~3V的电压表,则需要与电流表           联一个阻值为           Ω的电阻。

在测量电流表内阻的过程中,如果该同学将电阻R2的阻值从300Ω逐渐调小到0,则电阻R2上消耗的电功率P2随电阻R2的变化规律可能是图中四个图的     

 

 

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A        B         C            D

 

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