如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将圆筒分为上下两室，两室中分别封闭有理想气体。筒的侧璧为绝缘体，上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm2在电键-00教育-零零教育信息网

如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将圆筒分为上下两室，两室中分别封闭有理想气体。筒的侧璧为绝缘体，上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm2在电键

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 电场强度的定义式/2022-11-28 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将圆筒分为上下两室，两室中分别封闭有理想气体。筒的侧璧为绝缘体，上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm²在电键K断开时，两室中气体压强均为p₀= 240Pa，ND 间距l₁=1μm，DM间距l₂=3μm。将变阻器的滑片P滑到左端B，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，在电场力作用下活塞D发生移动，稳定后，ND间距l₁ˊ=3μm，DM间距l₂ˊ=1μm，活塞D所带电量的绝对值q=

SE（式中E为D与M所带电荷产生的合场强，常量

=8.85×10^-12C²/N·m²）求：
（1）两室中气体的压强（设活塞移动前后气体温度保持不变）；
（2）活塞受到的电场力大小F；
（3）M所带电荷产生的场强大小E_M和电源电压U；
（4）使滑片P缓慢地由B向A滑动，活塞如何运动，并说明理由。

◎ 答案

解：（1）电键未合上时两室中气体压强为P₀，设电键合上后，两室中气体压强分别为p₁、p₂，
由玻意耳定律
P₀l₁S=p1_l1'S，

P₀l₂S=p₂l₂'S，p₂=3p₀=3×240=720Pa
（2）活塞受到的气体压强差为△P=P₂-P₁=720-80=640Pa
活塞在气体压力和电场力作用下处于平衡，电场力F=△pS=640×2×10^-4=1.28×10^-1N
（3）活塞受到的电场力大小F=qE_M
其中活塞所带电量q=

SE，E由D、M所带等量异号电荷共同产生，
根据电场叠加原理，M产生的场强大小

所以F=qE_M=2

SE_M²

6×10⁶V/m
E=2E_M=1.2×10⁷V/m
U=El₂'=1.2×10⁷×1×10^-6=12v
（4）当滑片P由B向A滑动时，DM间场强减小，DN间场强变大，活塞受到向下的电场力减小，电场力与气体压力间的平衡被破坏，活塞向上运动。

◎ 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圆筒分为上下两室，两室中分别封闭有理想气体。筒的侧璧为绝缘体，上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm2在电键…”主要考查了你对【电场强度的定义式】，【气体的压强】，【玻意耳定律（等温定律）】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。