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【题目】电容为C的平行板电容器竖直放置,正对面积为S,两极板间距为d,充电完成后两极板之间电压为U,断开电路,两极板正对区域视为匀强电场,其具有的电场能可表示为。如果用外力使平行板电容器的两个极板间距缓慢变为2d,下列说法正确的是(  )

A.电容变为原来的两倍B.电场强度大小变为原来的一半

C.电场能变为原来的两倍D.外力做的功大于电场能的增加量

【答案】C

【解析】

A.极板间距变为原来两倍,根据可知电容减半,A错误;

B.电荷量和极板正对面积不变,则

电场强度大小不变,B错误;

C.当开关断开后,电容器极板的电荷量Q不变,根据

电容减半,两极板间电压加倍,根据

可知,电场能加倍,C正确;

D.电路断开,没有电流和焦耳热产生,极板的动能不变,则外力做的功等于电场能的增加量,D错误。

故选C

练习册系列答案
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【题目】2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在北京和张家口举行,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图为助滑道为着陆坡。运动员从助滑道上的点由静止滑下,然后从点沿水平方向飞出,最后在着陆坡上着陆。已知,点与点的高度差为,着陆坡的倾角为,运动员的质量为,重力加速度为。将运动员和滑雪板整体看作质点,不计一切摩擦和空气阻力,求:

(1)运动员经过点时的速度大小v

(2)运动员从飞出到着陆的时间

(3)运动员的着陆点到点的距离

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【题目】如图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置,曲面AB与水平面相切于B点且固定.带有遮光条的小物块自曲面上面某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点,P为光电计时器的光电门,已知当地重力加速度为g

1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,则遮光条的宽度d=______cm

2)实验中除了测定遮光条的宽度外,还需要测量的物理量有_____

A.小物块质量m B.遮光条通过光电门的时间t

C.光电门到C点的距离s D.小物块释放点的高度h

3)为了减小实验误差,同学们采用图象法来处理实验数据,他们根据(2)测量的物理量,建立图丙所示的坐标系来寻找关系,其中合理的是_____

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【题目】用轻杆通过铰链相连的小球ABCDE处于竖直平面上,各段轻杆等长,其中小球AB的质量均为2m,小球CDE的质量均为m。现将AB两小球置于距地面高h处,由静止释放,假设所有球只在同一竖直平面内运动,不计一切摩擦,则在下落过程中(  )

A.小球ABCDE组成的系统机械能守恒

B.小球B的机械能一直减小

C.小球B落地的速度小于

D.当小球A的机械能最小时,地面对小球C的支持力大于mg

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【题目】如图所示,一个内壁光滑、导热性能良好的汽缸竖直吊在天花板上,开口向下。质量与厚度均不计、导热性能良好的活塞横截面积为S2×103 m2,与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体,此时活塞与汽缸底部之间的距离h24 cm,活塞距汽缸口10 cm。汽缸所处环境的温度为300 K,大气压强p01.0×105 Pa,取g10 m/s2。现将质量为m4 kg的物块挂在活塞中央位置上。

1)活塞挂上重物后,活塞下移,求稳定后活塞与汽缸底部之间的距离。

2)若再对汽缸缓慢加热使活塞继续下移,活塞刚好不脱离汽缸,加热时温度不能超过多少?此过程中封闭气体对外做功多少?

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【题目】如图甲所示为利用多用电表的电阻挡研究电容器的充、放电的实验电路图。多用电表置于×1k挡,电源电动势为,内阻为,实验中使用的电解电容器的规格为“”。欧姆调零后黑表笔接电容器正极,红表笔接电容器负极。

(1)充电完成后电容器两极板间的电压________(选填“大于”“等于”或“小于”)电源电动势,电容器所带电荷量为________C

(2)如图乙所示,充电完成后未放电,迅速将红、黑表笔交换,即黑表笔接电容器负极,红表笔接电容器正极,发现电流很大,超过电流表量程,其原因是___________

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【题目】大小相同的三个小球(可视为质点)abc静止在光滑水平面上,依次相距l等距离排列成一条直线,在c右侧距cl处有一竖直墙,墙面垂直小球连线,如图所示。小球a的质量为2mbc的质量均为m。某时刻给a一沿连线向右的初动量p,忽略空气阻力、碰撞中的动能损失和碰撞时间。下列判断正确的是(  )

A.c第一次被碰后瞬间的动能为

B.c第一次被碰后瞬间的动能为

C.ab第二次碰撞处距竖直墙的距离为

D.ab第二次碰撞处距竖直墙的距离为

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【题目】食双星是一种双星系统,两颗恒星互相绕行的轨道几乎在视线方向,这两颗恒星会交互通过对方,造成 双星系统的光度发生周期性的变化。双星的光变周期就是它们的绕转周期。如大熊座 UX星,光变周期为 4 小时43 分,该双星由 A 星和 B 星组成,A 星为 2.3 个太阳质量,B 星为 0.98 个太阳质量,A 星的表面物质开始受 B 星的引力离开 A 星表面流向 B 星表面,短时间内可认为两星之间距离不发生变化,不考虑因核反应产生的质量 亏损。关于该过程描述正确的是(

A.光变周期将变小B.光变周期不变

C.A 星的线速度将增大D.B 星的线速度增大

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【题目】电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置,在不同的电源中,非静电力做功的本领也不相同,物理学中用电动势E来表明电源的这种特性。在电磁感应现象中,感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源,在电源内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。

1)如图1所示,固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,金属框两平行导轨间距为l。金属棒MN在外力的作用下,沿框架以速度v向右做匀速直线运动,运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为e。请根据电动势定义,推导金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势E1

2)英国物理学家麦克斯韦认为,变化的磁场会在空间激发感生电场,感生电场与静电场不同,如图2所示它的电场线是一系列同心圆,单个圆上的电场强度大小处处相等,我们把这样的电场称为涡旋电场。在涡旋电场中电场力做功与路径有关,正因为如此,它是一种非静电力。如图3所示在某均匀变化的磁场中,将一个半径为x的金属圆环置于半径为r的圆形磁场区域,使金属圆环与磁场边界是相同圆心的同心圆,从圆环的两端点ab引出两根导线,与阻值为R的电阻和内阻不计的电流表串接起来,金属圆环的电阻为,圆环两端点ab间的距离可忽略不计,除金属圆环外其他部分均在磁场外。已知电子的电荷量为e,若磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+ktk>0且为常量)。

a.若xr,求金属圆环上ab两点的电势差Uab

b.若xr大小关系未知,推导金属圆环中自由电子受到的感生电场力x的函数关系式,并在图4中定性画出F2-x图像。

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