【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.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、、三部分的電場強度;

4)插入金屬片過程中外力所做的功.

【答案】1234

【解析】

1)總電容等效為三個電容器,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,三個電容的值分別為

,,

電容器12串聯(lián)后的電容滿足

由①②式得③電容的值滿足

由①③④式得

2)設(shè)電容器13極板上的電荷量分別為,則

極板上的總電荷量為

聯(lián)立⑥⑦式得,

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

表示中的場強,有

由①⑧⑨⑩各式得

同理可得電容器中的場強

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)質(zhì)量均為m,固定在輕彈簧的兩端,分別用細繩懸于O點,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O在豎直面內(nèi)圓周運動,小球經(jīng)過最高點的速度大小為v,此時繩子拉力大小為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)ab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、bg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v050m/s,剎車獲得的加速度大小為a5 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)每個金屬原子可貢獻一個自由電子。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始終施加一個恒定的水平拉力T,當(dāng)木板A運動距離為s時速度達到,此時在木板A的最左端輕放一質(zhì)量為4m的物塊B(可視為質(zhì)點),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)木板速度達到時,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,立即對B施加一個水平向左的恒力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動的加速度實驗中的一條紙帶,每相鄰兩個點中間還有四個點未畫出.打點計時器接在頻率為50赫茲的電源上.則:

1)相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為_______ s.

2)打B點時小車的速度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】驗證力的平行四邊形定則實驗中,將橡皮條的一端固定在豎直放置的木板上,另一端系上兩根細繩OA、OBO為兩細繩與橡皮條的結(jié)點,細繩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,細繩OB用一個彈簧測力計勾住,如圖所示,可以通過改變鉤碼的個數(shù)和彈簧測力計的拉力調(diào)整橡皮條與兩細繩的結(jié)點O的位置。

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

A.只用彈簧測力計通過細繩拉橡皮條時結(jié)點O達到的位置,應(yīng)與鉤碼、彈簧測力計同時拉時相同

B.用鉤碼、彈簧測力計同時拉時只需要記下兩細繩的方向、鉤碼重力和彈簧測力計的示數(shù)

C.在使用彈簧測力計時要注意使彈簧測力計與木板平面平行

D.兩細繩夾角必須成120°,便于算出兩細繩的合力進行驗證

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

A.減少鉤碼個數(shù)后,為使結(jié)點位置不變,應(yīng)減小β,同時增大彈簧測力計的拉力

B.減少鉤碼個數(shù)后,為使結(jié)點位置不變,應(yīng)增大β,同時增大彈簧測力計的拉力

C.保持鉤碼個數(shù)不變,將釘子向右移動一些,為使結(jié)點位置不變,應(yīng)減小β,同時減小彈簧測力計的拉力

D.保持鉤碼個數(shù)不變,將釘子向右移動一些,為使結(jié)點位置不變,應(yīng)增大β,同時增大彈簧測力計的拉力

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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,F(xiàn)把此電流表改裝成一塊雙量程的電壓表,兩個量程分別為U01=5VU02=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,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,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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