【題目】如圖1所示，有一個(gè)連接在電路中的平行板電容器，平行板間為真空，其電容為C，兩極板之間的距離為d，極板的面積為s，電源的電動(dòng)勢為E, 靜電力常量為k，忽略邊緣效應(yīng).

(1)開關(guān)S閉合，電路達(dá)到穩(wěn)定, 求平行板電容器極板上所帶的電荷量。

(2)保持開關(guān)S閉合, 將一塊表面形狀以及大小和平行板電容器極板完全相同、厚度略小于d（可近似為d）的絕緣電介質(zhì)板插入平行板電容器兩極板之間，如圖2所示。已知：插入電介質(zhì)后的平行板電容器的電容，式中εr 為大于1的常數(shù)。求電介質(zhì)板插入平行板電容器的過程中，通過開關(guān)S的電量。并說明該電流的方向.

(3)電路在情境(1)的狀態(tài)下,斷開開關(guān)S，保持電容器的電荷量不變。有一塊厚度為d/2的導(dǎo)體板，其表面形狀大小和該平行板電容器的極板完全相同。在外力F的作用下，該導(dǎo)體板能夠沿著下極板的內(nèi)側(cè)緩慢地進(jìn)入到如圖3所示的位置。不計(jì)摩擦阻力.

a.求兩極板間P點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小E1；

b.在電場中，將單位體積內(nèi)所蘊(yùn)藏的電場能量叫做能量密度，用we表示。已知，式中E場為電場強(qiáng)度.求該導(dǎo)體板進(jìn)入電場的全過程中，外力F所做的功WF.

【答案】(1) Q=CE (2)CE(εr),通過開關(guān)S的電流方向是自左向右 (3),

【解析】

（1）極板上的電量Q : Q = CU = CE

（2）該電介質(zhì)板插入平行板電容器后，極板的電荷量Q1：

Q1 =C＇E =εr C E

所以該電介質(zhì)板插入平行板電容器的過程中，通過開關(guān)S的電量為：

Q1 =εr C EC E= C E（εr ）

通過開關(guān)S的電流方向是自左向右。

（3） a．因?yàn)闃O板帶電荷量Q保持不變，插入導(dǎo)體板之后，電容兩極板之間的距離變?yōu)?/span>，所以電容變?yōu)?/span>2C。

根據(jù)電容的定義式：，可知：此時(shí)極板之間的電壓變?yōu)樵瓉淼?/span>，即電壓U =。

故得極板間勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度，也即P點(diǎn)的電場強(qiáng)度：

b．根據(jù)已知的勻強(qiáng)電場的能量密度概念和公式，分析可知：在電場強(qiáng)度不變的前提下，勻強(qiáng)電場中蘊(yùn)藏的電場能和勻強(qiáng)電場的空間體積成正比。所以，在插入導(dǎo)體板后勻強(qiáng)電場中所蘊(yùn)藏的能量：， 而

根據(jù)功和能的概念和關(guān)系得：

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】現(xiàn)要較準(zhǔn)確地測量量程為0～3V、內(nèi)阻大約為3kΩ的電壓表V1的內(nèi)阻Rv，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：

電流表A1（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）

電流表A2（量程0～1mA，內(nèi)阻約100Ω）

電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）；

定值電阻R1（阻值200Ω）；

定值電阻R2（阻值2kΩ）；

滑動(dòng)變阻器R3（最大阻值100Ω，最大電流1.5A）

電源E1（電動(dòng)勢6V，內(nèi)阻約0.5Ω）

電源E2（電動(dòng)勢3V，內(nèi)阻約0.5Ω）；

開關(guān)S，導(dǎo)線若干

（1）選用上述的一些器材，甲、乙兩個(gè)同學(xué)分別設(shè)計(jì)了圖甲、乙兩個(gè)電路。

在圖甲的電路中，電源選擇E1，則定值電阻R應(yīng)該選擇___；在圖乙的電路中，電源選擇E2，電流表應(yīng)該選擇___。（填寫對(duì)應(yīng)器材的符號(hào)）

（2）根據(jù)圖甲電路，多次測量得到多組電手表V1和V2的讀數(shù)U1、U2，用描點(diǎn)法得到U1﹣U2圖象，若圖象的斜率為k1，定值電阻的阻值為R，則電壓表V1的內(nèi)阻RV＝___；根據(jù)圖乙電路，多次測量得到多組電壓表V1和電流表A的讀數(shù)U1'、I，用描點(diǎn)法得到可U1′﹣I圖象，若圖象的斜率為k2，則電壓表V1的內(nèi)阻RV′＝___。（用題中所給字母表示）

（3）從實(shí)驗(yàn)測量精度的角度分析，用圖___電路較好；原因是___。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】利用電場來控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng),在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。如圖1所示為電子槍的結(jié)構(gòu)示意圖,電子從熾熱的金屬絲中發(fā)射出來,在金屬絲和金屬板之間加一電壓U0,發(fā)射出的電子在真空中加速后,沿電場方向從金屬板的小孔穿出做直線運(yùn)動(dòng)。已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不計(jì)電子重力及電子間的相互作用力。設(shè)電子剛剛離開金屬絲時(shí)的速度為零。

（1）求電子從金屬板小孔穿出時(shí)的速度v0的大小;

（2）示波器中的示波管是利用電場來控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。如圖2所示,Y和Y'為間距為d的兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電極,兩板長度均為L,極板右側(cè)邊緣與屏相距x,OO'為兩極板間的中線并與屏垂直,O點(diǎn)為電場區(qū)域的中心點(diǎn)。接(1),從金屬板小孔穿出的電子束沿OO'射入電場中,若兩板間不加電場,電子打在屏上的O'點(diǎn)。為了使電子打在屏上的P點(diǎn),P與O'相距h,已知電子離開電場時(shí)速度方向的反向延長線過O點(diǎn)。則需要在兩極板間加多大的電壓U;

（3）某電子槍除了加速電子外，同時(shí)對(duì)電子束還有會(huì)聚作用，其原理可簡化為圖3所示。一球形界面外部空間中各處電勢均為φ1，內(nèi)部各處電勢均為φ2（φ2>φ1），球心位于z軸上O點(diǎn)。一束靠近z軸且關(guān)于z軸對(duì)稱的電子流以相同的速度v1平行于z軸射入該界面，由于電子只受到法線方向的作用力，其運(yùn)動(dòng)方向?qū)l(fā)生改變，改變前后能量守恒。

①試推導(dǎo)給出電子進(jìn)入球形界面后速度大�。�

②類比光從空氣斜射入水中，水相對(duì)于空氣的折射率計(jì)算方法n，若把上述球形裝置稱為電子光學(xué)聚焦系統(tǒng)，試求該系統(tǒng)球形界面內(nèi)部相對(duì)于外部的折射率。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，根據(jù)磁通量發(fā)生變化的方式不同可以將感應(yīng)電動(dòng)勢分為“動(dòng)生電動(dòng)勢”和“感生電動(dòng)勢”兩種。

（1）如圖所示，相互平行的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為L。導(dǎo)體棒ab垂直放置在兩導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌的左端接一阻值為R的定值電阻，其它電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在豎直向下勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。現(xiàn)對(duì)導(dǎo)體棒ab施加一水平向右的恒力F，使其由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)體棒未滑出導(dǎo)軌。求：

a．ab棒的速度大小為v時(shí)，其所受安培力的大小FA；

b．ab棒運(yùn)動(dòng)過程中能達(dá)到的最大速度vm。

（2）如圖所示，空間內(nèi)存在著均勻分布的有界磁場，磁場的某個(gè)橫截面是以O為圓心、r0為半徑的圓。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻增強(qiáng)，設(shè)。將一半徑為r（r< r0）的金屬圓環(huán)放在磁場中，圓環(huán)所在平面與磁場垂直，圓心與O點(diǎn)重合。

a．求圓環(huán)中感生電動(dòng)勢大小ε；

b．圓環(huán)處感生電場場強(qiáng)的大小E。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用圖1所示的電路測定一節(jié)蓄電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。蓄電池的電動(dòng)勢E約為2V，內(nèi)阻r比較小，為了實(shí)驗(yàn)的方便，電路中串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R0.

(1)現(xiàn)有蓄電池、電流表（量程0~0.6A）、滑動(dòng)變阻器（0~20Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干，以及下面的器材：

A.電壓表（0~3V）

B.電壓表（0~15V）

C.定值電阻（2Ω）

D.定值電阻（10Ω）

實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用_______；R0應(yīng)選用________（選填相應(yīng)器材前的字母）.

(2)圖2是實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，已連接了部分導(dǎo)線.請根據(jù)圖1，補(bǔ)充完成實(shí)物間的連線________.在閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于最_______端 (選填“左”或“右”).

(3)某位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)做出如圖3所示的U-I圖線，可得出蓄電池的電動(dòng)勢E=____V，圖線的斜率k=_____Ω，電源內(nèi)電阻r =_______Ω.

(4)采用圖1電路測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是（_______）

A.電流表的分壓作用

B.電流表的分流作用

C.電壓表的分流作用

D.電壓表的分壓作用

(5)某位同學(xué)在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)：開關(guān)斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為零，電壓表卻還有較大示數(shù)；閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，電壓表和電流表示數(shù)能夠正常變化，獲得多組數(shù)據(jù).那么，這種閉合開關(guān)時(shí)所獲得的多組數(shù)據(jù)_________（選填“可以”或“不可以”）用于求電動(dòng)勢和內(nèi)阻.結(jié)合圖2，簡要說明“開關(guān)斷開時(shí)，電壓表還有較大示數(shù)”的原因_________.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，圓形區(qū)域半徑為R，區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，P為磁場邊界上的最低點(diǎn)．大量質(zhì)量均為m，電荷量絕對(duì)值均為q的帶負(fù)電粒子，以相同的速率從P點(diǎn)射入磁場區(qū)域，速度方向沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向．粒子的軌道半徑為2R，A、C為圓形區(qū)域水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn)，粒子重力不計(jì)，空氣阻力不計(jì)，則

A. 粒子射入磁場的速率為

B. 粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)動(dòng)的最長時(shí)間為

C. 不可能有粒子從C點(diǎn)射出磁場

D. 若粒子的速率可以變化，則可能有粒子從A點(diǎn)水平射出

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩個(gè)閉合圓形線圈A、B的圓心重合，放在同一水平面內(nèi)，線圈A中通以如下面右圖所示的變化電流，t=0時(shí)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針（如圖中箭頭所示）．在t1~t2時(shí)間內(nèi)，對(duì)于線圈B，下列說法中正確的是（ ）

A. 線圈B內(nèi)有順時(shí)針方向的電流，線圈有擴(kuò)張的趨勢

B. 線圈B內(nèi)有順時(shí)針方向的電流，線圈有收縮的趨勢

C. 線圈B內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流，線圈有擴(kuò)張的趨勢

D. 線圈B內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流，線圈有收縮的趨勢

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，水平面OABC與水平皮帶CD平滑相切，右端有一個(gè)半徑為R的光滑半圓其它所在處的摩擦因數(shù)均為，圖中，其中CD略為大于R，物體P和Q的質(zhì)量均為m（可看成質(zhì)點(diǎn)），P帶了電荷量為q的正電荷，且電荷量不會(huì)轉(zhuǎn)移，皮帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶速率恒，現(xiàn)給物體P一個(gè)水平向左的初始速度，然后經(jīng)彈簧反彈后與物體Q發(fā)生正碰并粘在一起（除碰彈簧無機(jī)械能損失外，其它碰撞都不反彈），恰好能不脫離圓弧且能再次返回到皮帶上，當(dāng)物體第一次離開皮帶后，在皮帶所在處（CD處）加上豎直向下的勻強(qiáng)電場E，qE=2mg，試求：

（1）物體P的初始速度和彈簧的最大彈性勢能分別多大？

（2）物體最終能否回到圓弧上，如能求出物體在圓弧上最終所能達(dá)到的高度；如不能，求出物體最終所在的位置。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，有一光滑的導(dǎo)熱性能良好的活塞C將容器分成A，B兩室，A室體積為V0，B室的體積是A室的兩倍，A，B兩室分別放有一定質(zhì)量的理想氣體。A室上連有一U形管(U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì))，當(dāng)兩邊水銀柱高度差為19cm時(shí)，兩室氣體的溫度均為T1=300K。若氣體的溫度緩慢變化，當(dāng)U形管兩邊水銀柱等高時(shí)，求：(外界大氣壓等于76cm汞柱)

（1）此時(shí)氣體的溫度為多少?

（2）在這個(gè)過程中B氣體的內(nèi)能如何變化?做功情況如何?從外界吸熱還是放熱?(不需說明理由)

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同步練習(xí)冊答案