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,两极板间距离为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,用恒力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,力F做功为W;与此同时,电容器储存的能量增加了ΔE。请推导证明:W = ΔE。要求最后的表达式用已知量表示。
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喷出,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。
如图所示,半径R = 0.1m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 = 0.1kg的小滑块1放在半圆形轨道末端的B点,另一质量也为m = 0.1kg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 = 0.2。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。
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0~999.9Ω)
D.电阻箱(阻值范围0~99999.9Ω)
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1.5A)
H.开关两个、导线若干
①如果采用如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)
②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)。
③如果在步骤F中所得R2的阻值为95.0Ω,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。
④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 。
用螺旋测微器测一金属丝的直径,示数如图所示。由图可读出金属丝的直径为__________mm。
许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的,因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。利用氢气放电管可以获得氢原子光谱,根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量为,其中n = 2,3,4…。1885年,巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析,发现这些谱线的波长能够用一个公式表示,这个公式写做
,n = 3,4,5,…。式中R叫做里德伯常量,这个公式称为巴尔末公式。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则里德伯常量R可以表示为
A. B.
C.
D.