【題目】真空中平行板電容器兩極板的面積均為，相距，上、下極板所帶電量分別為和．現(xiàn)將一厚度為、面積為（寬度和原來的極板相同，長度是原來極板的一半）的金屬片在上極板的正下方平行插入電容器，將電容器分成如圖所示的、、三部分．不考慮邊緣效應(yīng)．靜電力常量為．試求

（1）插入金屬片以后電容器的總電容；

（2）金屬片上表面所帶電量；

（3）、、三部分的電場強(qiáng)度；

（4）插入金屬片過程中外力所做的功．

【答案】（1）（2）（3）（4）

【解析】

（1）總電容等效為三個(gè)電容器，1、2串聯(lián)，再與3并聯(lián)。其中電容器1的極板面積為，間距設(shè)為；電容器2的極板面積為，間距為；電容器3的極板面積為，間距為。

由平行板電容器電容公式，三個(gè)電容的值分別為

，，①

電容器1和2串聯(lián)后的電容滿足②

由①②式得③電容的值滿足④

由①③④式得⑤

（2）設(shè)電容器1和3極板上的電荷量分別為和，則⑥

極板上的總電荷量為⑦

聯(lián)立⑥⑦式得，⑧

由于、串聯(lián)，所以即等于金屬片上表面所帶的電量值，電性為負(fù)。

（3）設(shè)電容器兩極板間的電壓為，有⑨

以表示中的場強(qiáng)，有⑩

由①⑧⑨⑩各式得

同理可得電容器和中的場強(qiáng)

（4）插入金屬片前，總電容為所儲存的能量為

插入金屬片后，總電容變?yōu)?/span>，總電量不變。儲存的能量變?yōu)?/span>

插入過程外力做功

由以上方程式得

負(fù)值表示插入過程中，外力方向與位移方向相反，即電容器對金屬片有吸引力。

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】如圖，A、B兩球（可視為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量均為m，固定在輕彈簧的兩端，分別用細(xì)繩懸于O點(diǎn)，其中球A處在光滑豎直墻面和光滑水平地面的交界處。已知兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，OA沿豎直方向，OAB恰好構(gòu)成一個(gè)正三角形，重力加速度為g，則下列說法正確的是

A．球A對豎直墻壁的壓力大小為

B．彈簧對球A的彈力大于對球B的彈力

C．繩OB的拉力大小等于mg

D．球A對地面的壓力不可能為零

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲，小球用不可伸長的輕繩連接繞定點(diǎn)O在豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動，小球經(jīng)過最高點(diǎn)的速度大小為v，此時(shí)繩子拉力大小為F，拉力F與速度的平方的關(guān)系如圖乙所示，圖象中的數(shù)據(jù)a和b以及重力加速度g都為已知量，以下說法正確的是（ ）

A.數(shù)據(jù)a與小球的質(zhì)量有關(guān)

B.數(shù)據(jù)b與小球的質(zhì)量無關(guān)

C.比值只與小球的質(zhì)量有關(guān)，與圓周軌道半徑無關(guān)

D.利用數(shù)據(jù)a、b和g能夠求出小球的質(zhì)量和圓周軌道半徑

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某高速列車剎車前的速度為v0＝50m/s，剎車獲得的加速度大小為a＝5 m/s2，求：

(1)列車剎車開始后20s內(nèi)的位移

(2)從開始剎車到位移為210m所經(jīng)歷的時(shí)間

(3)靜止前2秒內(nèi)列車的位移.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】現(xiàn)有一根橫截面積為S的金屬導(dǎo)線，通過的電流為I，設(shè)每個(gè)金屬原子可貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子。已知該金屬的密度為，摩爾質(zhì)量為M，電子的電荷量絕對值為e，阿伏加德羅常數(shù)為，下列說法正確的是（ ）

A.單位體積的導(dǎo)電的電子數(shù)為

B.單位質(zhì)量的導(dǎo)電的電子數(shù)為

C.該導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率為

D.該導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率為

E.該導(dǎo)線中自由電子熱運(yùn)動的平均速率約為真空中光速大小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，質(zhì)量為m的長木板A靜置在光滑水平面上，通過輕繩對木板A始終施加一個(gè)恒定的水平拉力T，當(dāng)木板A運(yùn)動距離為s時(shí)速度達(dá)到，此時(shí)在木板A的最左端輕放一質(zhì)量為4m的物塊B（可視為質(zhì)點(diǎn)），最終B恰好未從木板A上滑落。A、B間的動摩擦因數(shù)，且認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g。求：

(1)木板速度達(dá)到時(shí)，輕繩拉力T的功率；

(2)木板A的長度；

(3)當(dāng)物塊B輕放在木板A的最左端時(shí)，立即對B施加一個(gè)水平向左的恒力F，其他條件不變，在保證物塊B能滑離木板A的前提下，求恒力F的最小值和A、B間因摩擦而產(chǎn)生的最大熱量。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖是某同學(xué)在做“測定勻加速直線運(yùn)動的加速度”實(shí)驗(yàn)中的一條紙帶，每相鄰兩個(gè)點(diǎn)中間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50赫茲的電源上．則：

（1）相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為_______ s.

（2）打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB=________m/s．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

（3）小車的加速度a=_____m/s2．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，將橡皮條的一端固定在豎直放置的木板上，另一端系上兩根細(xì)繩OA、OB，O為兩細(xì)繩與橡皮條的結(jié)點(diǎn)，細(xì)繩OA跨過釘在木板上的光滑的釘子C，下端掛重力已知的鉤碼，細(xì)繩OB用一個(gè)彈簧測力計(jì)勾住，如圖所示，可以通過改變鉤碼的個(gè)數(shù)和彈簧測力計(jì)的拉力調(diào)整橡皮條與兩細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)O的位置。

(1)某同學(xué)認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中必須注意以下幾項(xiàng)，其中正確的是（______）

A．只用彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩拉橡皮條時(shí)結(jié)點(diǎn)O達(dá)到的位置，應(yīng)與鉤碼、彈簧測力計(jì)同時(shí)拉時(shí)相同

B．用鉤碼、彈簧測力計(jì)同時(shí)拉時(shí)只需要記下兩細(xì)繩的方向、鉤碼重力和彈簧測力計(jì)的示數(shù)

C．在使用彈簧測力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測力計(jì)與木板平面平行

D．兩細(xì)繩夾角必須成120°，便于算出兩細(xì)繩的合力進(jìn)行驗(yàn)證

(2)圖中OC與橡皮條延長線的夾角為α，細(xì)繩OB與橡皮條延長線的夾角為β，α＋β<90°，下列操作正確的是（______）

A．減少鉤碼個(gè)數(shù)后，為使結(jié)點(diǎn)位置不變，應(yīng)減小β，同時(shí)增大彈簧測力計(jì)的拉力

B．減少鉤碼個(gè)數(shù)后，為使結(jié)點(diǎn)位置不變，應(yīng)增大β，同時(shí)增大彈簧測力計(jì)的拉力

C．保持鉤碼個(gè)數(shù)不變，將釘子向右移動一些，為使結(jié)點(diǎn)位置不變，應(yīng)減小β，同時(shí)減小彈簧測力計(jì)的拉力

D．保持鉤碼個(gè)數(shù)不變，將釘子向右移動一些，為使結(jié)點(diǎn)位置不變，應(yīng)增大β，同時(shí)增大彈簧測力計(jì)的拉力

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一電流表，其內(nèi)阻Rg=10.0Ω，如果將它與一阻值R0=44990Ω的定值電阻串聯(lián)，便可成為一量程U0=50V的電壓表。現(xiàn)把此電流表改裝成一塊雙量程的電壓表，兩個(gè)量程分別為U01=5V和U02=10V。當(dāng)用此電壓表的5V擋去測量一直流電源兩端的電壓時(shí)，電壓表的示數(shù)為4.50V；當(dāng)用此電壓表的10V擋去測量該電源兩端的電壓時(shí)，電壓表的示數(shù)為4.80V。問此電源的電動勢為多少？

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