题目内容

【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】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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