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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,一对很大的竖直放置的平行金属板可以绕M、N左右转动,其之间存在一水平匀强电场。有一长为l的轻质细绝缘棒OA处于电场中,其一端可绕O点在竖直平面内自由转动,另一端A处固定一带电-q、质量为m的小球a,质量为2m的绝缘不带电小球b固定在OA棒中点处。滑动变阻器电阻足够大,当变阻器滑片在P点处时,棒静止在与竖直方向成30°角的位置,已知此时BP段的电阻为R,M、N两点间的距离为d。试求:(重力加速度为g)

(1)求此时金属板间电场的场强大小E;

(2)若金属板顺时针旋转α=30°(图中虚线表示),并移动滑片位置,欲使棒静止在与竖直方向成30°角的位置,BP段的电阻应调节为多大?

(3)若金属板不转动,将BP段的电阻突然调节为R,则小球b在摆动过程中的最大动能是多少?

正确答案

见解析

解析

(1)小球和棒力矩平衡:

金属板间电场的场强大小

(2)金属板间电势差U1=E1d=

金属板旋转30°后平衡,

, 板旋转后,板距d′=d cos30°,U2=E′d′=

金属板间电势差与变阻器BP电阻成正比,因此 

(3)BP段的电阻调节为R后,

设小球动能最大时,细线与竖直角度为θ,即摆动过程中的平衡位置,根据力矩平衡得到:,tgθ=1,θ=45°。

a的速度是b的2倍,a的质量是b的一半,所以a的动能是 b的动能2倍,设b的最大动能为Ek,对整体,根据动能定理得到:

解得:

知识点

动能定理的应用电容器的动态分析
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

21.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,闭合电键S,平行金属板内形成匀强电场.一个电荷量为q、质量为的带电粒子(不计重力)以从A点水平射入电场,且刚好以速度从B点射出,则(    )

A只增大电容器两极板间的距离,该粒子仍能以速度从B点射出

B只增大,该粒子仍能以速度从B点射出

C只增大R2,该粒子仍能以速度 从B点射出

D保持其他条件不变,改用反粒子(,m)以从B点射入,它将刚好以速度,从A点射出

正确答案

C

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知识点

带电粒子在匀强电场中的运动电容器的动态分析
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

21.如图所示电路中R1 为定值电阻、R2 为光敏电阻,电容器的两平行板水平放置。当开关S、S′闭合,并且无光照射光敏电阻R2时,一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点。当用强光照射R2时,阻值变小,则 (    )

A液滴仍静止不动

B液滴向上运动

CR2两端的电压不变

D当光照强度不变时断开S′,把电容器的上极板向上移一小段距离,则上极板的电势比A点的电势高

正确答案

B,D

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知识点

电容器的动态分析闭合电路的欧姆定律
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

18.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离   (    )

A带点油滴将沿竖直方向向上运动

BP点的电势将增大

C带电油滴的电势能将增大

D若电容器的电容减小,则极板带电量将增大

正确答案

C

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电容器的动态分析
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

19.图示为研究影响平行板电容器电容因素的实验装置。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。实验中,极板所带电荷量可以认为不变,则下列说法中正确的是(  )

A保持S不变,增大d,则θ变大

B保持S不变,增大d,则θ变小

C保持d不变,增大S,则θ变大

D保持d不变,增大S,则θ不变

正确答案

A

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知识点

电容器的动态分析
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题型:简答题
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简答题 · 19 分

25.如图,两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ,间距为L。导轨上端接有一平行板电容器,电容为C。导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒,棒可沿导轨下滑,且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑,求:

(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;

(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系。

正确答案

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电容器的动态分析法拉第电磁感应定律
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

19.A、B两块正对的金属板竖直放置,在金属板A的内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球.两块金属板接在如图所示的电路中.电路中的R1为光敏电阻,R2为滑动变阻器,R3为定值电阻.当R2的滑动触头P在滑动变阻器的某位置时闭合开关S.此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U,带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ,电源电动势E和内阻r一定.则以下说法正确的是(   )

A若将R2的滑动触头P向b端移动,则I不变,U减小

B保持滑动触头P不动,将A板向左平移少许,则I增大,U不变,小球重新达到稳定后θ变小

C保持滑动触头P不动,用更强的光照射R1,则I增大,U减小,小球重新达到稳定后θ变小

D保持滑动触头P不动,用更强的光照射R1,则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变

正确答案

C,D

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电容器的动态分析闭合电路的欧姆定律
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

18.如图电路所示,用电池给电容器充电,电路a、b之间接有一灵敏电流表,两极板间有一个电荷q处于静止状态。现将两极板的间距变大,则(    )

A电荷将向上加速运动

B电荷将向下加速运动

C电流表中将有从a到b的电流

D电流表中将有从b到a的电流.

正确答案

B,D

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知识点

电容器的动态分析
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

19.A、B两块正对的金属板竖直放置,在金属板A的内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球(可视为点电荷)。两块金属板接在如图所示的电路中,电路中的为光敏电阻(其阻值随所受光照强度的增大而减小),为滑动变阻器,为定值电阻。当的滑片P在中间时闭合电键S,此时电流表和电压表的示数分别为I和U,带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ。电源电动势E和内阻r一定,下列说法中正确的是(   )

A若将的滑动触头P向a端移动,则θ变小

B若将的滑动触头P向b端移动,则I减小,U减小

C保持滑动触头P不动,用较强的光照射,则小球重新达到稳定后θ变小

D保持滑动触头P不动,用较强的光照射,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变

正确答案

C,D

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知识点

电容器的动态分析闭合电路的欧姆定律
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

20.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地.一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离(   )

A带电油滴将沿竖直方向向上运动

BP点的电势将降低

C带电油滴的电势能将减小

D若电容器的电容减小,则极板带电量将增大

正确答案

B

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知识点

电容器的动态分析
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