题目内容

8．一电路如图所示，电源电动势E=24V，内阻r=2Ω，电阻R1=2Ω，R2=28Ω，R3=8Ω，C为平行板电容器，其电容C=3.0×10-12F，虚线到两极板间距离相等，极板长L=0.20m，两极板的间距d=0.01m．
（1）若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R3的总电荷量为多少？
（2）若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0=2.0m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？（要求写出计算和分析过程，g取10m/s2）

分析 （1）开关S断开时，电容器的电压等于电源的电动势，从而算出电容器的电量；当开关闭合时，由串联电路分压规律求出电容器的电压，再算出电容器的电量，电容器电量的变化量等于流过R3的总电荷量．
（2）当断开时带电微粒的电场力与重力相平衡，开关S闭合后，由重力与电场力的合力从而求出加速度大小，求出微粒的侧向位移，再进行判断．

解答 解：（1）S断开时：电容器的电压 UC=24V
S闭合时：电容器的电压 UC′=$\frac{{R}_{2}}{{R}_{2}+{R}_{1}+r}$E=$\frac{28}{28+2+2}$×24V=21V
则流过R3的总电荷量为 Q=C（UC-UC′）=3.0×10-12×3=9.0×10-12C
（2）S断开时，微粒应做匀速直线运动，则有 $\frac{q{U}_{C}}{d}$=mg
S闭合时，有 $\frac{q{U}_{C}′}{d}$=$\frac{7}{8}$mg
根据牛顿第二定律得：
  mg-$\frac{q{U}_{C}′}{d}$=ma，可得 a=1.25m/s2．
设微粒射出电场时侧向位移为 y，则 y=$\frac{1}{2}a（\frac{L}{{v}_{0}}）^{2}$=$\frac{1}{160}$m
因为y＞$\frac{d}{2}$，因此微粒将打在下极板上，即粒子不能从电场中射出．
答：
（1）流过R3的总电荷量为9.0×10-12C．
（2）粒子不能从电场中射出．

点评 本题是欧姆定律与牛顿运动定律的综合应用，要能熟练运用运动的分解法，将类平抛运动分解成两个相互垂直的简单直线运动的合成，由动力学的基本方法研究．

练习册系列答案
相关题目
18．带电量q为2×10-15C的电荷放入电场中A点，电荷所受的电场力F大小为3×10-15N，求A点的电场强度E的大小．
19．如图所示，在竖直平面上有一个光滑细圆管，圆管由$\frac{5}{8}$圆弧组成，圆心为O点，B、O、C连接水平，圆弧的半径r=$\frac{5\sqrt{2}}{2}$m．质量m=1 kg的小球位于圆心O点的正上方P点，以初速度v0做平抛运动，恰好能垂直OA从A点进入细圆管．取重力加速度g=10m/s2．
（1）求小球的初速度大小v0；
（2）以B、O、C所在的水平面为重力势能的零势面，求小球在C点时的机械能．
16．某物体运动的速度与时间关系如图所示，由图象可知（　　）
A．该物体做匀减速运动B．它的初速度为30m/s
C．加速度为10m/s2D．前20s内的位移600m
3．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如在竖直向上抛物体时，先平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，然后物体离开手掌，上升到最高点（忽略空气阻力）．对此现象分析正确的是（　　）
A．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度
B．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度
C．物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态
D．物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态
13．如图所示，有一小磁针静止在条形磁铁的上方，试标出小磁针的极性．
20．伽利略在研究自由落体运动时通过猜想和数学运算得出，物体下落的位移与时间的二次方成正比，即x∝t2．为了验证这个关系，伽利略用铜球在不同倾角的斜面上运动进行研究．他在这里使用斜面的目的是为了更容易测量铜球运动的（　　）
A．加速度B．时间C．瞬时速度D．平均速度
8．用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关系．木板上固定两个完全相同的遮光条A、B，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力C相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上，轨道放在水平桌面上，P为小桶（内有沙子），滑轮质量、摩擦不计，重力加速度g．

（1）实验中轨道应倾斜一定角度，这样做目的是CD．
A．为了使释放木板后，木板能匀加速下滑
B．为了增大木板下滑的加速度
C．可使得细线拉力做的功等于合力对木板做的功
D．可使得木板在未施加拉力时能匀速下滑
（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度d=0.170cm．
（3）实验主要步骤如下：
①测量木板、遮光条的总质量M，测量两遮光条的距离L；按甲图正确连接器材．
②将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F及遮光条B、A先后经过光电门的时间为t1、t2．则遮光条B、A通过光电门的过程中木板动能的变化量△Ek=$\frac{1}{2}M[{（\frac{d}{{t}_{2}}）}^{2}-{（\frac{d}{{t}_{1}}）}^{2}]$，合外力对木板做功W=FL．（用字母M、t1、t2、d、L、F表示）．
③在小桶中增加沙子，重复②的操作．
④比较W、△Ek的大小，得出实验结论．
（4）若在本实验中轨道水平放置，其它条件和实验步骤不变，假设木板与轨道之间的动摩擦因数为μ．测得多组F、t1、t2的数据，并得到F与$\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}$-$\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}$的关系图象如图丙．已知图象在纵轴上的截距为b，直线的斜率为k，求解μ=$\frac{b{d}^{2}}{2gLk}$（用字母b、d、L、k、g表示）．
9．表中是某同学为“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验所测的几组数据：
弹力F/N2.22.42.62.83.0
弹簧的伸长x/cm2.55.07.410.112.5
（1）请你在图中的坐标纸上作出F-x图线：

（2）若弹簧的原为40cm，写出弹力F与弹簧总长度L的函数表达式：F=8（L-0.4）（以N和m为单位）．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网