【題目】電容器作為儲能器件,在生產(chǎn)生活中有廣泛的應用。對給定電容值為C的電容器充電,無論采用何種充電方式,其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像都相同。
(1)請在圖1中畫出上述u–q圖像。類比直線運動中由v–t圖像求位移的方法,求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep。
(___________)
______
(2)在如圖2所示的充電電路中,R表示電阻,E表示電源(忽略內(nèi)阻)。通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進行兩次充電,對應的q–t曲線如圖3中①②所示。
a.①②兩條曲線不同是______(選填E或R)的改變造成的;
b.電容器有時需要快速充電,有時需要均勻充電。依據(jù)a中的結(jié)論,說明實現(xiàn)這兩種充電方式的途徑。
__________________
(3)設想使用理想的“恒流源”替換(2)中電源對電容器充電,可實現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加。請思考使用“恒流源”和(2)中電源對電容器的充電過程,填寫下表(選填“增大”、“減小”或“不變”)。
“恒流源” | (2)中電源 | |
電源兩端電壓 | ____ | ____ |
通過電源的電流 | ____ | ____ |
【答案】 R 要快速度充電時,只要減小圖2中的電阻R;要均勻充電時,只要適當增大圖2中的電阻R即可 增大 不變 不變 減小
【解析】
由電容器電容定義式得到圖象,類比圖象求位移求解電量,由圖3斜率解決兩種充電方式不同的原因和方法;根據(jù)電容器充電過程中電容器兩極板相當于電源解答
(1)由電容器電容定義式可得:,整理得:,所以圖象應為過原點的傾斜直線,如圖:
由題可知,兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能即為圖線與橫軸所圍面積,即,當兩極間電壓為U時,電荷量為,所以;
(2)a.由于電源內(nèi)阻不計,當電容器充滿電后電容器兩端電壓即電源的電動勢,電容器最終的電量為:,由圖可知,兩種充電方式最終的電量相同,只是時間不同,所以①②曲線不同是R造成的;
b.由圖3可知,要快速度充電時,只要減小圖2中的電阻R,要均勻充電時,只要適當增大圖2中的電阻R即可;
(3)在電容器充電過程中在電容器的左極板帶正電,右極板帶負電,相當于另一電源,且充電過程中電量越來越大,回路中的總電動勢減小,當電容器兩端電壓與電源電動勢相等時,充電結(jié)束,所以換成“恒流源”時,為了保證電流不變,所以“恒流源兩端電壓要增大,通過電源的電流不變,在(2)電源的電壓不變,通過電源的電流減小。
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【題目】如圖所示,一根輕質(zhì)的絕緣彈簧將光滑絕緣水平面上兩個相同的不帶電金屬小球A、B(可以視為質(zhì)點)連接起來,F(xiàn)用另一大小相同的帶電金屬小球C分別與A和B依次接觸之后移去小球C,A、B均平衡時彈簧的形變量為x1;然后再將剛才移走的小球C與A接觸之后再次移去小球C,A、B再次達到平衡時彈簧的形變量為x2。已知彈簧始終處在彈性限度以內(nèi),則可能為
A. B. C. D. 2
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【題目】如圖所示,某運動員先雙手撐住吊環(huán),然后身體下移,雙臂緩慢張開到如圖所示位置,則在兩手之間的距離增大的過程中,吊環(huán)的兩根繩的拉力 FT(兩個拉力大小相等)及它們的合力F的大小變化情況為
A. FT減小,F 減小 B. FT增大,F 增大
C. FT增大,F 不變 D. FT 減小,F 增大
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【題目】在如圖所示的電路中,閉合開關(guān)S,當滑動變阻器的滑片P向下滑動時,四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化,電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示,電表示數(shù)變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列判斷正確的是( )
A. 不變, 不變
B. 變大, 變大
C. 變大,不變
D. 不變, 不變
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【題目】如圖所示,直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流的變化的特性圖線,曲線Ⅲ是一個小燈泡的伏安特性曲線。曲線Ⅲ與直線Ⅰ、Ⅱ相交點的坐標分別為、。如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接,則下列說法正確的是( )
A. 電源1與電源2的內(nèi)阻之比是
B. 電源1與電源2的電動勢之比是
C. 在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡的電阻之比是
D. 在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡消耗的功率之比是
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【題目】某同學將一個電源分別跟R1和R2串聯(lián)進行實驗,電阻兩端的電壓隨電流變化關(guān)系和電源的路端電壓隨電流變化關(guān)系如圖所示,下列說法中錯誤的是( 。
A. 定值電阻R1=3Ω,R2=0.75Ω
B. 電源電動勢E=9V,內(nèi)阻r=1Ω
C. 接R1時,電源的輸出功率為12W
D. 接R2時,電源的輸出功率為12W
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【題目】如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2:3,兩端共接有六只相同的小燈泡L1、L2、L3、L4、L5和L6(電阻恒定不變),變壓器的原線圈接有輸出電壓U恒定的交流電源,六只小燈泡均發(fā)光。下列說法正確的是( )
A. L1、L2、L3三只燈泡亮度一定相同
B. 小燈泡L2一定比L4亮
C. 交流電源輸出電壓U是小燈泡L4兩端電壓的4.5倍
D. L1消耗的功率是L2消耗燈泡的2.25倍
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【題目】如圖所示,光滑水平面上放一個質(zhì)量為M足夠長的木板,開始M靜止,現(xiàn)在有一個質(zhì)量為m的滑塊以速度v0滑上M,m和M間的動摩擦因數(shù)為,以下說法正確的是( )
A. 如果增大M,則m和M相對運動的時間變長,因摩擦而產(chǎn)生的熱量增加
B. 如果增大m,則m和M相對運動的時間變短,m在M上滑行的距離變大
C. 如果增大動摩擦因數(shù),則因摩擦而產(chǎn)生的熱量不變
D. 如果增大初速度v0,則因摩擦而產(chǎn)生的熱量增加
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【題目】如圖所示,從A點以V0的水平速度拋出一質(zhì)量m=1kg的小物塊(可視為質(zhì)點),當物塊運動至B點時,恰好沿切線方向進入光滑圓弧軌道BC,經(jīng)圓孤軌道后滑上與C點等高靜止在光滑水平面的長木板上,圓弧軌道C端切線水平。已知長木板的質(zhì)量M=4kg,A、B兩點距C點的高度分別為H=0.6m、h=0.15m,R=0.75m,物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)。求:
(1)水平拋出速度V0?
(2)長木板至少為多長,才能保證小物塊不滑出長木板?
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