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如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将理想气体封闭在圆筒内，筒的侧壁为绝缘体，下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm2．闭合电键前，DM间距l1=5μm，闭合电键
网友投稿 2022-11-29 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将理想气体封闭在圆筒内，筒的侧壁为绝缘体，下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm
2
．闭合电键前，DM间距l
1
=5μm，闭合电键后，活塞D与下底M分别带有等量异种电荷，并各自产生匀强电场（D与M间的电场为各自产生的电场的叠加）．在电场力作用下活塞D发生移动．稳定后，DM间距l
2
=4μm，此时安培表读数为0.75A，伏特表读数为2V．
（1）求出活塞受到的电场力大小F（大气压强
p
0
=1.0×1
0
5
Pa
，活塞移动前后气体温度不变）；
（2）求出活塞D所带电量q；
（3）一段时间后，一个电阻发生故障，安培表读数变为0.8A，伏特表读数变为3.2V，请判断是哪个电阻发生了故障？是短路还是断路？筒内气体压强变大还是变小？
（4）已知R
3
=4Ω，能否求出R
1
、电源电动势E和内阻r的阻值？如果能，求出结果，如果不能，说明理由．
◎ 答案
（1）筒内气体发生等温变化，则有 p
0
l
1
=p
1
l
2
，
解得
p
1
=5
p
0
/4=1.25×1
0
5
Pa
活塞受到的气体压强差为：
△p=
p
1
-
p
0
=2.5×1
0
4
Pa
活塞受力平衡，则活塞所受的电场力大小：F=△pS=5N
（2）D与M间的电场强度：E=
U
l
2
=5×10
5
V/m
因为E是D与M所带的等量异种电荷产生的合场强，所以M所产生的场强：E
M
=
1
2
E
由
E
M
=
F
q
，得q=
F
E
M
=2×10
-5
C
（3）R
2
断路；D与M间的电压增大，活塞受到的电场力增大，活塞向下移动，筒内气体压强变大．
（4）R
2
断路后，伏特表的读数就是R
1
两端的电压，因此有：
R
1
=
U
2
I
2
=4Ω
由
E=
U
2
+
I
2
(r+
R
4
)
可得：
E=4V
因为R
4
未知，所以不能求出r的值
答：
（1）活塞受到的电场力大小F为5N；
（2）活塞D所带电量q是2×10
-5
C；
（3）R
2
断路；D与M间的电压增大，活塞受到的电场力增大，活塞向下移动，筒内气体压强变大．
（4）已知R
3
=4Ω，能求出R
1
，R
1
是4Ω．能求出电源电动势E，不能求出内阻r．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将理想气体封闭在圆筒内，筒的侧壁为绝缘体，下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm2．闭合电键前，DM间距l1=5μm，闭合电键…”主要考查了你对 【电势能】，【闭合电路欧姆定律】，【气体的压强】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/400472.html
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