Question

如圖，一質(zhì)量不計(jì)，可上下自由移動(dòng)的活塞將理想氣體封閉在圓筒內(nèi)，筒的側(cè)壁為絕緣體，下底M及活塞D均為導(dǎo)體并按圖連接，活塞面積S=2cm2。閉合電鍵前，DM間距l(xiāng)1=5μm，閉合電鍵后，活塞D與下底M分別帶有等量異種電荷，并各自產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)（D與M間的電場(chǎng)為各自產(chǎn)生的電場(chǎng)的疊加）。在電場(chǎng)力作用下活塞D發(fā)生移動(dòng)。穩(wěn)定后，DM間距l(xiāng)2=4μm，此時(shí)安培表讀數(shù)為0.75A，伏特表讀數(shù)為2V。

（1）求出活塞受到的電場(chǎng)力大小F（大氣壓強(qiáng)，活塞移動(dòng)前后氣體溫度不變) ；

（2）求出活塞D所帶電量q；

（3）一段時(shí)間后，一個(gè)電阻發(fā)生故障，安培表讀數(shù)變?yōu)?.8A，伏特表讀數(shù)變?yōu)?. 2V，請(qǐng)判斷是哪個(gè)電阻發(fā)生了故障？是短路還是斷路？筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大還是變��？

（4）已知R3＝4Ω，能否求出R1、電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的阻值？ 如果能，求出結(jié)果，如果不能，說(shuō)明理由。 

 

Answer 1

略

解析:解：

（1），解得   （2分）

活塞受到的氣體壓強(qiáng)差為：

活塞受力平衡，電場(chǎng)力大小：        （2分）

（2）D與M間的電場(chǎng)強(qiáng)度：   （1分）

因?yàn)镋是D與M所帶的等量異種電荷產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)，所以M所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)：EM =E/2，

由,得               （2分）

（3）R2斷路；筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大                        （2分）

（4）R2斷路后，伏特表的讀數(shù)就是R1兩端的電壓，因此有：

                                        （1分）

由                     （1分）

可得：                              （2分）

因?yàn)镽4未知，所以不能求出r的值                   （1分）。