分析 (1)在圓筒內(nèi)封閉氣體發(fā)生等溫變化,由玻意耳定律列式,由前后體積的變化可求得氣體壓強(qiáng);對(duì)活塞分析,活塞受力平衡,則由平衡關(guān)系可求得電場(chǎng)力;
(2)由電場(chǎng)的疊加可求得M產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),由電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系,即可求得D的電量;
(3)電壓表測(cè)量電阻R3的電壓,R3斷路時(shí),電壓表讀數(shù)將增大.分析活塞如何移動(dòng),判斷筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變大;
(4)R3斷路后,伏特表的讀數(shù)就是R1兩端的電壓,求出R1的阻值.根據(jù)閉合電路歐姆定律對(duì)兩種情況列式,分析能否求出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.
解答 解:(1)筒內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化,則有 p0l1=p1l2,
代入數(shù)據(jù)解得:p1=1.25×105Pa;,
活塞受到的氣體壓強(qiáng)差為:△p=p1-p0=2.5×104Pa,
活塞受力平衡,則活塞所受的電場(chǎng)力大。
F=△pS=2.5×104Pa×2×10-4m2=5N;
(2)D與M間的電場(chǎng)強(qiáng)度:E=$\frac{U}{{l}_{2}}$=$\frac{2}{4×1{0}^{-6}}$=5×105V/m,
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=$\frac{1}{2}$E,由EM=$\frac{F}{q}$,得q=$\frac{F}{{E}_{M}}$,
代入數(shù)據(jù)解得:q=2×10-5C;
(3)R3斷路,D與M間的電壓增大,活塞受到的電場(chǎng)力增大,活塞向左移動(dòng),氣體體積減小,
氣體溫度不變,由玻意耳定律可知,氣體壓強(qiáng)變大.
(4)R3斷路后,伏特表的讀數(shù)就是R1兩端的電壓,因此有:R1=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{3.2}{0.8}$=4Ω,
把R2等效成內(nèi)阻,R2+r=1Ω,由于不知道R2,無(wú)法求出r,
由:E=U2+I2(r+R2)可知:E=3.2+0.8×(R2+r)=4V;
答:(1)活塞受到的電場(chǎng)力大小F為5N;
(2)活塞D所帶電量q是2×10-5C;
(3)R3斷路;D與M間的電壓增大,活塞受到的電場(chǎng)力增大,活塞向左移動(dòng),筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大.
(4)可以求出R1,為4Ω.能求出電源電動(dòng)勢(shì)E、不能求出內(nèi)阻r,電源電動(dòng)勢(shì)為4V.
點(diǎn)評(píng) 本題是氣態(tài)方程和電路、電場(chǎng)等等知識(shí)的綜合,要求學(xué)生能正確審題,從題目中找出所需信息,再利用所學(xué)的物理規(guī)律列式計(jì)算,對(duì)學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力要求較高.
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A. | 斧子對(duì)木樁的側(cè)向壓力大小為$\frac{F}{2sin\frac{θ}{2}}$ | |
B. | 斧子對(duì)木樁的側(cè)向壓力大小為$\frac{F}{2sinθ}$ | |
C. | 當(dāng)斧鋒夾角θ越大時(shí),斧子對(duì)木樁的側(cè)向壓力越大 | |
D. | 當(dāng)斧鋒夾角θ越小時(shí),斧子對(duì)木樁的側(cè)向壓力越大 |
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