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

◎ 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=2cm2。闭合电键前,DM间距l1=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l2=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,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R3=4Ω,能否求出R1、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

解:(1),解得
活塞受到的气体压强差为:
活塞受力平衡,电场力大小:
(2)D与M间的电场强度:
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:EM=E/2
,得
(3)R2断路;筒内气体压强变大
(4)R2断路后,伏特表的读数就是R1两端的电压,因此有:

可得:
因为R4未知,所以不能求出r的值

◎ 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  【电场强度的定义式】,【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。

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