【题目】如图所示,一平行板电容器跟一电源相接,当S闭合时,平行板电容器极板、间的一带电液滴恰好静止。(1)若将两板间距离增大为原来的两倍,那么液滴的运动状态如何变化;(2)若先将S断开,再将两板间距离增大为原来的两倍,液滴的运动状态又将如何变化。
【答案】(1)液滴将向下做初速度为零,加速度为的匀加速直线运动。(2)处于静止状态
【解析】
带电液滴静止时,所受的电场力和重力平衡,qE=mg,液滴带负电,由于液滴所受重力不变,液滴运动状态随电场力的变化而变化,由于电场力,因此只要分析出场强的变化情况即可。
(1)S闭合时,不变,由E=知,将两板间距离d增大为原来的两倍,板间的电场强度E将减小为原来的,合外力
所以液滴的加速度,方向向下,液滴将向下做初速度为零,加速度为的匀加速直线运动。
(2)S断开,电容器的电荷量保持不变,当d=2d时,由公式E=、C=和平行板电容器电容的决定式C=知,,即将S断开,再将两板间距离增大为原来的两倍,板间的电场强度E=E,因此,液滴受力情况不变,仍处于静止状态。
答:(1)液滴将向下做初速度为零,加速度为的匀加速直线运动。(2)处于静止状态
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【题目】如图甲所示,玻璃管竖直放置,AB段和CD段是两段长度均为l1=25 cm的水银柱,BC段是长度为l2=10 cm的理想气柱,玻璃管底部是长度为l3=12 cm的理想气柱.已知大气压强是75 cmHg,玻璃管的导热性能良好,环境的温度不变.将玻璃管缓慢旋转180°倒置,稳定后,水银未从玻璃管中流出,如图乙所示.试求旋转后A处的水银面沿玻璃管移动的距离.
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【题目】如图所示,宽度L=0.5 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4 T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布.将质量m=0.1 kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并与框架接触良好.以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标.金属棒从处以的初速度,沿x轴负方向做的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用.求:
(1)金属棒ab运动0.5 m,框架产生的焦耳热Q;
(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系;
(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4 s过程中通过ab的电荷量q,某同学解法为:先算出经过0.4 s金属棒的运动距离x,以及0.4 s时回路内的电阻R,然后代入求解.指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果.
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【题目】如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以E表示两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则
A. θ增大,E增大 B. θ增大,Ep不变
C. θ减小,Ep增大 D. θ减小,E不变
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【题目】“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化如下:如图甲所示,辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面,圆心为O,外圆弧面AB的半径为L,电势为φ1,内圆弧面CD的半径为,电势为φ2。足够长的收集板MN平行于边界ACDB,O到MN板的距离OP为L。假设太空中漂浮着质量为m、电荷量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到AB圆弧面上,并被加速电场从静止开始加速,不计粒子间的相互作用和其他星球对粒子引力的影响。
(1)求粒子到达O点时速度的大小;
(2)如图乙所示,在边界ACDB和收集板MN之间加一个半圆形匀强磁场,圆心为O,半径为L,磁场方向垂直纸面向内,则发现从AB圆弧面收集到的粒子有2/3能打到MN板上(不考虑过边界ACDB的粒子再次返回),求所加磁场磁感应强度B0的大小;
(3)随着所加磁场大小的变化,试定量分析收集板MN上的收集效率η与磁感应强度B的关系。
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【题目】“世纪工程”﹣港珠澳大桥已于2018年10月24日9时正式通车,大桥主桥部分由约为6.7km海底隧道和22.9km桥梁构成,海底隧道需要每天24小时照明,而桥梁只需晚上照明。假设该大桥的照明电路可简化为如图所示电路,其中太阳能电池供电系统可等效为电动势为E、内阻为r的电源,电阻R1、R2分别视为隧道灯和桥梁路灯,已知r小于R1和R2,则下列说法正确的是( )
A.夜间,电流表示数为
B.夜间,开关K闭合,电路中电流表、电压表示数均变小
C.夜间,由于用电器的增多,则太阳能电池供电系统损失的电功率增大
D.当电流表示数为I则太阳能电池供电系统输出电功率为EI
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【题目】如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则
A.发电机输出交流电的电压有效值是500V
B.降压电器上交流电的频率是50Hz
C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小
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【题目】在如图所示的坐标系中,x轴水平,y轴垂直,x轴上方空间只存在重力场,第Ⅲ象限存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面向里的匀强磁场,在第Ⅳ象限由沿x轴负方向的匀强电场,场强大小与第Ⅲ象限存在的电场的场强大小相等.一质量为m,带电荷量大小为q的质点a,从y轴上y=h处的P1点以一定的水平速度沿x轴负方向抛出,它经过x=﹣2h处的P2点进入第Ⅲ象限,恰好做匀速圆周运动,又经过y轴上的y=﹣2h的P3点进入第Ⅳ象限,试求:
(1)质点a到达P2点时速度的大小和方向;
(2)第Ⅲ象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小;
(3)说明质点a从P3进入第Ⅳ象限后的运动情况(不需要说明理由)
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【题目】如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距。现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图, 已知。求:
(1)棒ab离开磁场右边界时的速度;
(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能;
(3)满足什么条件时,棒ab进入磁场后一直做匀速运动。
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