精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
如图,一质量不计,可上下移动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封有理想气体.筒的侧壁为绝缘体,上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积S=2cm2.在电键K断开时,两室中气体压强均为p0=240Pa,ND间距l1=1μm,DM间距l2=3μm.将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量导种电荷,并各自产生匀强电场,在电场力作用下活塞D发生移动.稳定后,ND间距l1′=3μm,DM间距l2′=1μm,活塞D所带电量的绝对值q=ε0SE(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量ε0=8.85×10-12C2/Nm2).求:精英家教网
(1)两室中气体的压强(设活塞移动前后气体温度保持不变);
(2)活塞受到的电场力大小F;
(3)M所带电荷产生的场强大小EM和电源电压U;
(4)使滑片P缓慢地由B向A滑动,活塞如何运动,并说明理由.
分析:(1)分别对两气室中由玻意耳定律列式,由前后体积的变化可求得气室中的气体压强;
(2)对活塞分析,活塞受力平衡,则由平衡关系可求得电场力;
(3)由电场强度公式可求得M点的电场强度,由电场的叠加可求得M产生的场强;
(4)由滑片的移动可知两电场的变化,则可得出活塞受电场力的变化,根据受力关系可得出活塞的运动情况.
解答:解:(1)电键未合上时两室中气体压强为p0
设电键合上后,两室中气体压强分别为p1、p2
由玻意耳定律p0l1S=p1l1′S,
p1=
p0
3
=80Pa,
p0l2S=p2l2′S,
p2=3p0=720Pa.
两室中压强分别为80Pa和720Pa;
(2)活塞受到的气体压强差为△p=p2-p1=640Pa,
活塞在气体压力和电场力作用下处于平衡,电场力F=△pS=0.128N.
电场力为0.128N;
(3)活塞受到的电场力大小F=qEM,其中活塞带电量q=ε0SE,E由D、M所带等量导号电荷共同产生.
根据电场叠加原理,M产生的场强大小EM=
E
2
,所以F=2e0SEM2
EM=6×106V/m,U=El2′=12V,
M产生的场强为6×106V/m;电源电压为12V;
(4)活塞向上移动;
当滑片P由B向A滑动时,DM间电压减小场强减小,DN间场强变大,活塞受到向下的电场力减小,电场力与气体压力间的平衡被破坏,活塞向上移动.
点评:本题要求学生能正确审题,从题目中找出所需信息,再利用所学的物理规律列式计算,对学生的分析问题、解决问题能力要求较高.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

(2011?静安区二模)如图,一质量不计,可上下自由移动的活塞将理想气体封闭在圆筒内,筒的侧壁为绝缘体,下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积S=2cm2.闭合电键前,DM间距l1=5μm,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量异种电荷,并各自产生匀强电场(D与M间的电场为各自产生的电场的叠加).在电场力作用下活塞D发生移动.稳定后,DM间距l2=4μm,此时安培表读数为0.75A,伏特表读数为2V.
(1)求出活塞受到的电场力大小F(大气压强p0=1.0×105Pa,活塞移动前后气体温度不变);
(2)求出活塞D所带电量q;
(3)一段时间后,一个电阻发生故障,安培表读数变为0.8A,伏特表读数变为3.2V,请判断是哪个电阻发生了故障?是短路还是断路?筒内气体压强变大还是变小?
(4)已知R3=4Ω,能否求出R1、电源电动势E和内阻r的阻值?如果能,求出结果,如果不能,说明理由.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

如图,一质量不计,可上下移动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封有理想气体。筒的侧壁为绝缘体,上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积S=2cm2。在电键K断开时,两室中气体压强均为p0=240Pa,ND间距l1=1mm,DM间距l2=3mm。将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量导种电荷,并各自产生匀强电场,在电场力作用下活塞D发生移动。稳定后,ND间距l1’=3mm,DM间距l2’=1mm,活塞D所带电量的绝对值qe0SE(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量e0=8.85´10-12C2/Nm2)。求:

(1)两室中气体的压强(设活塞移动前后气体温度保持不变);

(2)活塞受到的电场力大小F

(3)M所带电荷产生的场强大小EM和电源电压U

(4)使滑片P缓慢地由B向A滑动,活塞如何运动,并说明理由。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

(14分)如图,一质量不计,可上下自由活动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封闭有理想气体,筒的侧壁为绝缘体,上底N,下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积。在电键K断开时,两室中气体压强均为,ND间距,DM间距,将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量异种电荷,并各自产生匀强电场,在电场力作用下活塞D发生移动。稳定后,ND间距,DM间距,活塞D所带电量的绝对值(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量)求:

两室中气体的压强(设活塞移动前后气体温度保持不变);

活塞受到的电场力大小F;

M所带电荷产生的场强大小和电源电压U;

使滑片P缓慢地由B向A滑动,活塞如何运动,并说明理由。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:2010年高考试题(上海卷)解析版 题型:计算题

 如图,一质量不计,可上下移动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封有理想气体。筒的侧壁为绝缘体,上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积S=2cm2。在电键K断开时,两室中气体压强均为p0=240Pa,ND间距l1=1mm,DM间距l2=3mm。将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量导种电荷,并各自产生匀强电场,在电场力作用下活塞D发生移动。稳定后,ND间距l1’=3mm,DM间距l2’=1mm,活塞D所带电量的绝对值qe0SE(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量e0=8.85´10-12C2/Nm2)。求:

(1)两室中气体的压强(设活塞移动前后气体温度保持不变);

(2)活塞受到的电场力大小F

(3)M所带电荷产生的场强大小EM和电源电压U

(4)使滑片P缓慢地由B向A滑动,活塞如何运动,并说明理由。

 

 

 

 

 

 

查看答案和解析>>

同步练习册答案