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在如图所示的装置中,电源电动势为E,内阻不计,定值电阻为R1,滑动变阻器总值为R...

在如图所示的装置中,电源电动势为E,内阻不计,定值电阻为R1,滑动变阻器总值为R2,置于真空中的平行板电容器水平放置,极板间距为d.处在电容器中的油滴A恰好静止不动,此时滑动变阻器的滑片P位于中点位置.

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(1)求此时电容器两极板间的电压;

(2)求该油滴的电性以及油滴所带电荷量q与质量m的比值;

(3)现将滑动变阻器的滑片P由中点迅速向上滑到某位置,使电容器上的电荷量变化了Q1,油滴运动时间为t,再将滑片从该位置迅速向下滑动到另一位置,使电容器上的电荷量又变化了Q2,当油滴又运动了2t的时间,恰好回到原来的静止位置.设油滴在运动过程中未与极板接触,滑动变阻器滑动所用时间与电容器充电、放电所用时间均忽略不计.求:Q1与Q2的比值.

 

(1)此时电容器两极板间的电压为. (2)油滴带负电,油滴所带电荷量q与质量m的比值为. (3)Q1与Q2的比值为4:9. 【解析】 试题分析:(1)根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流,由欧姆定律求出电容器两极板间的电压; (2)处在电容器中的油滴A恰好静止不动,受到的重力与电场力平衡.电容器上板带正电,分析油滴的电性.根据平衡条件求出油滴所带电荷量q与质量m的比值. (3)设电容器原来的电量为Q,将滑动变阻器的滑片P由中点迅速向上滑到某位置,使电容器上的电荷量增加了Q1,油滴在电场中向上做初速度为零的匀加速直线运动,求出现在的电量,根据牛顿第二定律求出加速度,由位移公式和速度公式分别求出油滴向上运动的位移和时间.将滑片从该位置迅速向下滑动到另一位置,使电容器上的电荷量又减少了Q2,再根据牛顿第二定律和运动学公式得出油滴向下运动的位移,联立两个位移关系式求出电量之比. 【解析】 (1)电路中的电流I= 平行板电容器两端的电压U==. (2)电容上板速写正电,油滴处于静止状态,电场力向上,则油滴带负电.对油滴受力分析,得F电﹣mg=0,即 =mg,所以=. (3)设电容器的电容为C,极板原来具有的电荷量为Q,电容器上的电量变化Q1后,油滴在电场中向上做初速度为零的匀加速直线运动,t秒末油滴的速度为v1、位移为s,板间的电压 U1= 根据牛顿第二定律得 F电1﹣mg=ma1, 根据运动学公式得s=a1t2,v1=a1t 电容器上的电量又变化了Q2后,油滴在电场中向上做匀减速直线运动,2t秒末位移为﹣s. 极板间的电压为U2= 根据牛顿第二定律得 mg﹣F电2=ma2,mg﹣=ma2 根据运动学公式得﹣s=2v1t﹣a2(2t)2 解得:=. 答:(1)此时电容器两极板间的电压为. (2)油滴带负电,油滴所带电荷量q与质量m的比值为. (3)Q1与Q2的比值为4:9. 【点评】本题是电容器、电路和电场知识的综合应用.带电粒子在电场中运动时分析受力情况,根据牛顿定律和运动学公式结合处理是基本的方法.  
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考点分析:
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如图所示,绝缘水平面上的AB区域宽度为d,带正电、电量为q的小滑块以大小为v0的初速度从A点进入AB区域,当滑块运动至区域的中点C时,速度大小为vC=满分5 manfen5.comv0,从此刻起在AB区域内加上一个水平向左的匀强电场,电场强度E保持不变,并且AB区域外始终不存在电场.

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(1)求滑块受到的滑动摩擦力大小;

(2)若加电场后小滑块受到的电场力与滑动摩擦力大小相等,求滑块离开AB区域时的速度;

(3)要使小滑块在AB区域内运动的时间到达最长,电场强度E应满足什么条件?并求这种情况下滑块离开AB区域时的速度.

 

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研究性学习小组成员陈俊宇同学,在中秋节放假期间,自备了如下实验器材,用来测量一电池组的电动势和内阻:

待测电池组(E≈3V,r≈1Ω);    电压表(0﹣3V,RV≈10KΩ);

电阻箱(0﹣9999Ω);       保护电阻(R0=5Ω);开关一只,导线若干.

(1)实验中在改变变阻器阻值的过程中,发现电压表的读数变化不明显,于是该同学对其中的一根导线重新做了调整,使得电压表的读数变化明显,则如图甲所示的电路中需要调整的一根导线是      (用字母编号表示),这根导线调整后应接在      (用字母编号表示)之间.

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(2)根据调整后的实物图,请在如图乙所示的方框中,画出实验电路原理图.

(3)根据以上重新调整后的实验原理和方法,通过改变电阻箱的阻值,得到了多组电阻箱的阻值R和电压表示数U,为使得到的图线是直线,该同学作出了图象,如图丙所示.

请根据图象求出电池组的电动势E=      V,内阻r=      Ω.(计算结果保留三位有效数字)

 

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某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律.在气垫导轨上安装了两光电门1、2,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连.

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①实验时要调整气垫导轨水平.不挂钩码和细线,接通气源,释放滑块,如果滑块      ,则表示气垫导轨已调整至水平状态.

②不挂钩码和细线,接通气源,滑块从轨道右端向左运动的过程中,发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间.实施下列措施能够达到实验调整目标的是

A.调节P使轨道左端升高一些

B.调节Q使轨道右端降低一些

C.遮光条的宽度应适当大一些

D.滑块的质量增大一些

E.气源的供气量增大一些

③实验时,测出光电门1、2间的距离L,遮光条的宽度d,滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m.由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t1、t2,则系统机械能守恒成立的表达式是       

 

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如图所示,劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上,另一端与置于水平面上的质量为m的小物体接触(未连接),如图中O点,弹簧水平且无形变.用水平力F缓慢向左推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0,如图中B点,此时物体静止.撤去F后,物体开始向右运动,运动的最大距离距B点为3x0,C点是物体向右运动过程中弹力和摩擦力大小相等的位置,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.则(  )

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A.撤去F时,物体的加速度最大,大小为满分5 manfen5.com﹣μg

B.物体先做加速度逐渐变小的加速运动,再做加速度逐渐变大的减速运动,最后做匀减速运动

C.从B→C位置物体弹簧弹性势能的减少量大于物体动能的增加量

D.撤去F后,物体向右运动到O点时的动能最大

 

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如图所示,在绝缘水平面上,相距为L的A、B两点分别固定着等量正点电荷.O为AB连线的中点,C、D是AB连线上两点,其中AC=CO=OD=DB=满分5 manfen5.com.一质量为m电量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能E0从C点出发,沿直线AB向D点运动,滑块第一次经过O点时的动能为3E0,到达D点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,则下列说法正确的是(  )

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A.小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ=满分5 manfen5.com

B.C、O两点间的电势差UCO=满分5 manfen5.com

C.C、O两点间的电势差UCO=满分5 manfen5.com

D.小滑块运动的总路程s=满分5 manfen5.com

 

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