【題目】按圖甲所示連接電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電源將使電容器兩極板帶上等量異種電荷，這一個(gè)過(guò)程叫做電容器充電。已知電容器的電容為C，電源電動(dòng)勢(shì)大小為E。

（1）求充電結(jié)束后電容器所帶的電荷量Q。

（2）為了檢驗(yàn)第（1）問(wèn)結(jié)果是否正確，在圖甲中用電流傳感器觀察到充電時(shí)，電路中電流隨時(shí)間變化的i t曲線如圖乙所示，其中為已知量。類比是一種常用的研究方法，對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，我們學(xué)習(xí)了用v t圖像求位移的方法。請(qǐng)你借鑒此方法，估算充電結(jié)束后電容器所帶的電荷量的大小。

（3）電容器在充電過(guò)程中，兩極板間的電壓u隨所帶電荷量q增多而增大，儲(chǔ)存的能量增大。請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫(huà)出電容器充電過(guò)程中的u q圖像，并借助圖像求出充電結(jié)束后電容器儲(chǔ)存的能量E0。

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）充電結(jié)束時(shí)，電容器兩端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)電容的定義可求電量；

（2）電容器所帶的電荷量等于i-t圖線和橫、縱軸所圍的面積，根據(jù)圖線求出面積即為電容器所帶的電荷量；

（3）電容器儲(chǔ)存的能量為u q圖線與橫軸之間的面積。做出u q圖線求出面積即可。

（1）充電結(jié)束時(shí)，電容器兩端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即：U = E

根據(jù)電容的定義：，得：

（2）充電結(jié)束后電容器所帶的電荷量等于i-t圖線和橫、縱軸所圍的面積。

圖乙中每一小格的面積為：

圖線下約22小格，面積為：S = 21S0

所以電容器所帶的電量：

（3）根據(jù)以上電容的定義可知：，畫(huà)出u q圖像如答圖。

由圖像可知，穩(wěn)定后電容器儲(chǔ)存的能量E0為u q圖線與橫軸之間的面積：，

代入得：

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器（最大阻值大于）。閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)R的阻值，使電路中的電流為I，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 此時(shí)電源的輸出功率為EI

B. 此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值

C. 此時(shí)電源的路端電壓為

D. 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，當(dāng)時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗的電功率最大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)．如圖所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過(guò)半球頂點(diǎn)與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點(diǎn)，OM=ON=2R．已知M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，則N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為( )

A. B.

C. D.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50 Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶如圖所示，他在紙帶上便于測(cè)量的地方選取第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在這點(diǎn)下標(biāo)明A，第六個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明B，第十一個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明C，第十六個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明D，第二十一個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明E．測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊不清，他只測(cè)得AC長(zhǎng)為14.56cm，CD長(zhǎng)為11.15cm，DE長(zhǎng)為13.73cm．

(1)為了探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，該同學(xué)所取的計(jì)數(shù)點(diǎn)個(gè)數(shù)__________（填字母序號(hào)）．

A．偏少　　　B．偏多　　　C．合適

(2)若小車是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由該同學(xué)所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出小車的加速度a＝__________m/s2，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度vA＝__________m/s．（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】(10分)如圖，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，橫截面積S=1.0×l0-3m2、質(zhì)量m=2kg、厚度不計(jì)的活塞與氣缸底部之間封閉了一部分理想氣體，此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離l=36cm，在活塞的右側(cè)距離其d=14cm處有一對(duì)與氣缸固定連接的卡環(huán)。氣體的溫度t=27℃，外界大氣壓強(qiáng)p0＝l.0×105Pa。現(xiàn)將氣缸開(kāi)口向上豎直放置 (g取10m/s2)

(1)求此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離h；

(2)如果將缸內(nèi)氣體加熱到600K，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，水平軌道與半徑為r的半圓弧形軌道平滑連接于S點(diǎn)，兩者均光滑且絕緣，并安裝在固定的豎直絕緣平板上．在平板的上下各有一塊相互正對(duì)的水平金屬板P、Q，兩板間的距離為d．半圓軌道的最高點(diǎn)T、最低點(diǎn)S、及P、Q板右側(cè)邊緣點(diǎn)在同一豎直線上．裝置左側(cè)有一半徑為L的水平金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面區(qū)域內(nèi)有豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一根長(zhǎng)度略大于L的金屬棒一端置于圓環(huán)上，另一端與過(guò)圓心O1的豎直轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓環(huán)邊緣和轉(zhuǎn)軸處引出導(dǎo)線分別與P、Q連接，圖中電阻阻值為R，不計(jì)其它電阻．右側(cè)水平軌道上有一帶電量為+q、質(zhì)量為的小球1以速度向左運(yùn)動(dòng)，與前面靜止的、質(zhì)量也為的不帶電小球2發(fā)生碰撞，碰后粘合在一起共同向左運(yùn)動(dòng)，小球和粘合體均可看作質(zhì)點(diǎn)，碰撞過(guò)程沒(méi)有電荷損失，設(shè)P、Q板正對(duì)區(qū)域間才存在電場(chǎng)．重力加速度為g．

(1)計(jì)算小球1與小球2碰后粘合體的速度大小v；

(2)若金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，計(jì)算圖中電阻R消耗的電功率P；

(3)要使兩球碰后的粘合體能從半圓軌道的最低點(diǎn)S做圓周運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)T，計(jì)算金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的范圍．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ傾斜放置，兩導(dǎo)軌間距離為L=1.0m，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌的M、P兩端連接阻值為的電阻，金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并用細(xì)線通過(guò)光滑定滑輪與重物相連，金屬棒ab的質(zhì)量m=0.20kg，電阻，重物的質(zhì)量M=0.60kg，如果將金屬棒和重物由靜止釋放，金屬棒沿斜面上滑的距離與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖乙所示，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，，求：

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大�。�

（2）在0.6s內(nèi)通過(guò)電阻R的電量；

（3）在0.6s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】（1）質(zhì)量是20g的子彈，以400m/s的速度射入質(zhì)量是300g、靜止在光滑水平桌面上的木塊，并留在木塊中。在此過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能是_____J，子彈對(duì)木塊的沖量大小為_____N·s

（2）某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

①在實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中，選用如圖乙所示的起點(diǎn)O與相鄰點(diǎn)之間距離約為2mm的紙帶來(lái)進(jìn)行計(jì)算。圖中A、B、C、D、E、F，G為七個(gè)相鄰的原始點(diǎn)，F點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)。設(shè)相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，下列表達(dá)式可以用在本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算F點(diǎn)速度的是_____

A.vF=g(nT) B. C. D.

②測(cè)量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h，并計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v，然后以v2/2為縱軸、以下落距離h為橫軸作圖，畫(huà)出的圖象應(yīng)是_____

③進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)存在較大誤差，為此設(shè)計(jì)出用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電門(mén)B時(shí)，通過(guò)與之相連的毫秒計(jì)時(shí)器（圖中未面出）記錄擋光時(shí)間t，用毫米刻度尺測(cè)出AB之間的距離h，用游標(biāo)卡尺測(cè)得小鐵球的直徑d，重力加速度為g，如果d、t、h、g存在關(guān)系式______，則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。比較兩個(gè)方案，改進(jìn)后的方案相比原方案的系統(tǒng)誤差減小了主要是因?yàn)?/span>______

（3）實(shí)際電壓表內(nèi)固并不是無(wú)限大，可等效為理想電流表與較大的電阻的串聯(lián)�，F(xiàn)要測(cè)量一只量程已知的電壓表的內(nèi)阻，器材如下：

A.待測(cè)電壓表（0-3V，內(nèi)阻約3kΩ待測(cè)）

B.電流表（0-3A，內(nèi)阻0.1Ω）

C.電池組（電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻不計(jì)）

D.滑動(dòng)變阻器

E.變阻箱（可以讀出電阻值，0-9999Ω）

F.開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。

某同學(xué)利用上面所給器材，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作；

①該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)電路。為了更準(zhǔn)確地測(cè)出該電壓表內(nèi)阻的大小，你認(rèn)為其中相對(duì)比較合理的是______（填“甲”或“乙”）電路

②用你選擇的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合電鍵5，調(diào)節(jié)變阻箱的阻值，記錄需要直接測(cè)量的物理量：電壓表的讀數(shù)和_______（填上文字和符號(hào)）

③由所測(cè)物理量選擇下面適當(dāng)坐標(biāo)軸，能作出相應(yīng)的直線圖線，最方便的計(jì)算出電壓表內(nèi)阻的是______

（A）U-I （B） （C） （D）U-R

④設(shè)直線圖像的斜率為k，截距為b，請(qǐng)寫(xiě)出待測(cè)電壓表內(nèi)阻表達(dá)式Rv=_______。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，PQRS為一正方形導(dǎo)線框，它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面，MN線與線框的邊成45°角，E、F分別為PS和PQ的中點(diǎn)．關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，正確的說(shuō)法是

A. 當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大

B. 當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大

C. 當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大

D. 當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大

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