電容是物理學中重要的物理量。如圖1所示,空氣中水平放置的平行板電容器A充滿電后,僅改變電容器A兩極板間的距離d。電容器A的電容C也隨之變化。多次實驗后,作出一條斜率為p的直線,如圖2所示。不考慮邊緣效應(yīng)。
(1)回答下列問題。
a.若開關(guān)保持斷開狀態(tài),分析當板間距d變化時,兩極板間電場強度的大小E如何變化。
b.根據(jù)電場強度的定義、電場強度可疊加的性質(zhì),證明當電容器A所帶電荷量為q時,下極板對上極板電場力的大小F=q22p。
(2)用電容器A制成靜電天平,其原理如圖3所示:空氣中,平行板電容器的下極板固定不動,上極板接到等臂天平的左端。當電容器不帶電時,天平恰好保持水平平衡,兩極板間的距離為d。當天平右端放一個質(zhì)量為m的砝碼時,需要在電容器的兩極板間加上電壓U,使天平重新水平平衡。
某同學提出若用電壓表(可視為理想表)讀出上述電壓,則可推知所加砝碼的質(zhì)量。因此,他準備將圖4中該電壓表表盤(示意圖)上的電壓值改換為相應(yīng)的質(zhì)量值。他已經(jīng)完成了部分測量,請在圖4的表盤上標上2V和3V對應(yīng)的質(zhì)量值,并給出一種擴大該靜電天平量程的方法。
(3)如圖5所示,將電容器A的下極板同定不動,上極板由一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)絕緣彈簧懸掛住。當兩極板均不帶電時,極板間的距離為d0。保持兩極板始終水平正對且不發(fā)生轉(zhuǎn)動,當兩極板間所加電壓為U時,討論上極板平衡位置的個數(shù)N的情況。
q
2
2
p
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:186引用:3難度:0.4
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1.用電流傳感器觀察電容器的放電過程,傳感器與計算機相連,還能顯示出電流隨時間變化的I-t圖像。按照圖甲所示連接電路。電源用直流8V左右,電容器可選幾十微法的電解電容器。
先使開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,這個過程可在短時間內(nèi)完成。然后把開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流信息傳入計算機,屏幕上顯示出電流隨時間變化的I-t圖像(圖乙)。一位同學得到的I-t圖像如圖丙所示,電源電壓是8V(已知電流I=)。qt
(1)在圖丙中畫一個豎立的狹長矩形(在圖丙的最左邊),它的面積的物理意義是什么?
(2)怎樣根據(jù)I-t圖像估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量?試著算一算。
(3)如果要測繪充電時的I-t圖像,請把圖丁中電路圖補充完整;得到的I-t圖像可能是什么形狀的?發(fā)布:2024/6/30 8:0:9組卷:4引用:2難度:0.6 -
2.某實驗小組做“探究影響平行板電容器的因素”的實驗,裝置如圖所示,下面有甲、乙、丙、丁四位同學做四種不同情況的實驗,( )
A.甲同學只將電容器b板向下平移,電容C增大,靜電計指針的張角變大 B.乙同學只在極板間插入有機玻璃板,電容C減小,靜電計指針的張角變小 C.丙同學只將a、b之間的間距拉大些,電容C減小,靜電計指針的張角變小 D.丁同學只在極板間插入金屬板,電容C增大,靜電計指針的張角變小 發(fā)布:2024/10/19 7:0:2組卷:58引用:2難度:0.8 -
3.電容器是一種重要的電學元件,在電工和電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛。使用如圖甲所示電路觀察電容器的充電和放電過程。電路中的電流傳感器(不計內(nèi)阻)與計算機相連,可以顯示電流隨時間的變化。直流電源電動勢為E,實驗前電容器不帶電.先將開關(guān)K撥到“1”給電容器充電,充電結(jié)束后,再將其撥到“2”,直至放電完畢。計算機顯示的電流隨時間變化的i-t曲線如圖乙所示。則下列說法正確的是( ?。?br />
A.乙圖中陰影部分的面積S1=S2 B.乙圖中陰影部分的面積S1<S2 C.由甲、乙兩圖可判斷阻值R1>R2 D.由甲、乙兩圖可判斷阻值R1=R2 發(fā)布:2024/11/25 2:30:1組卷:217引用:4難度:0.5
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