(20分) 能的转化与守恒是自然界普遍存在的规律,如:电源给电容器的充电过程可以等效为将电荷逐个从原本电中性的两极板中的一个极板移到另一个极板的过程. 在移动过程中克服电场力做功,电源的电能转化为电容器的电场能.实验表明:电容器两极间的电压与电容器所带电量如图所示.
(1)对于直线运动,教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法.请你借鉴此方法,根据图示的Q-U图像,若电容器电容为C,两极板间电压为U,证明:电容器所储存的电场能为.
(2)如图所示,平行金属框架竖直放置在绝缘地面上.框架上端接有一电容为C的电容器.框架上一质量为m、长为L的金属棒平行于地面放置,离地面的高度为h.磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面相垂直.现将金属棒由静止开始释放,金属棒下滑过程中与框架接触良好且无摩擦.开始时电容器不带电,不计各处电阻.
求:a. 金属棒落地时的速度大小 b. 金属棒从静止释放到落到地面的时间
高三物理计算题中等难度题
(20分) 能的转化与守恒是自然界普遍存在的规律,如:电源给电容器的充电过程可以等效为将电荷逐个从原本电中性的两极板中的一个极板移到另一个极板的过程. 在移动过程中克服电场力做功,电源的电能转化为电容器的电场能.实验表明:电容器两极间的电压与电容器所带电量如图所示.
(1)对于直线运动,教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法.请你借鉴此方法,根据图示的Q-U图像,若电容器电容为C,两极板间电压为U,证明:电容器所储存的电场能为.
(2)如图所示,平行金属框架竖直放置在绝缘地面上.框架上端接有一电容为C的电容器.框架上一质量为m、长为L的金属棒平行于地面放置,离地面的高度为h.磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面相垂直.现将金属棒由静止开始释放,金属棒下滑过程中与框架接触良好且无摩擦.开始时电容器不带电,不计各处电阻.
求:a. 金属棒落地时的速度大小 b. 金属棒从静止释放到落到地面的时间
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能的转化与守恒是自然界普遍存在的规律,如:电源给电容器的充电过程可以等效为将电荷逐个从原本电中性的两极板中的一个极板移到另一个极板的过程. 在移动过程中克服电场力做功,电源的电能转化为电容器的电场能.实验表明:电容器两极间的电压与电容器所带电量如图所示.
(1)对于直线运动,教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法.请你借鉴此方法,根据图示的Q-U图像,若电容器电容为C,两极板间电压为U,求电容器所储存的电场能.
(2)如图所示,平行金属框架竖直放置在绝缘地面上.框架上端接有一电容为C的电容器.框架上一质量为m、长为L的金属棒平行于地面放置,离地面的高度为h.磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面相垂直.现将金属棒由静止开始释放,金属棒下滑过程中与框架接触良好且无摩擦.开始时电容器不带电,不计各处电阻.
求a. 金属棒落地时的速度大小
b. 金属棒从静止释放到落到地面的时间
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能量守恒是自然界基本规律,能量转化通过做功实现。研究发现,电容器存储的能最表达式为=,其中U为电容器两极板间的电势差.C为电容器的电容。现将一电容器、电源和某定值电阻按照如图所示电路进行连接。已知电源电动势为,电容器电容为,定值电阻阻值为R,其他电阻均不计,电容器原来不带电。现将开关S闭合,一段时间后,电路达到稳定状态。求:在闭合开关到电路稳定的过程中,该电路因电磁辐射、电流的热效应等原因而损失的能量。
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电容器充电后就储存了能量,某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系。他从等效的思想出发,认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压u随电荷量q变化的图像(如图所示)。按照他的想法,下列说法正确的是( )
A. u-q图线的斜率越大,电容C越大
B. 搬运Δq的电量,克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积
C. 对同一电容器,电容器储存的能量E与两极间电压U成正比
D. 若电容器电荷量为Q时储存的能量为E,则电容器电荷量为Q/2时储存的能量为E/2
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电容器充电后就储存了能量,某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系。他从等效的思想出发,认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压u随电荷量q变化的图像(如图所示)。按照他的想法,下列说法正确的是( )
A. u-q图线的斜率越大,电容C越大
B. 搬运Δq的电量,克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积
C. 对同一电容器,电容器储存的能量E与两极间电压U成正比
D. 若电容器电荷量为Q时储存的能量为E,则电容器电荷量为Q/2时储存的能量为E/2
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按图甲所示连接电路,当开关S闭合时,电源将使电容器两极板带上等量异种电荷,这一个过程叫做电容器充电。已知电容器的电容为C,电源电动势大小为E。
(1)求充电结束后电容器所带的电荷量Q。
(2)为了检验第(1)问结果是否正确,在图甲中用电流传感器观察到充电时,电路中电流随时间变化的i t曲线如图乙所示,其中为已知量。类比是一种常用的研究方法,对于直线运动,我们学习了用v t图像求位移的方法。请你借鉴此方法,估算充电结束后电容器所带的电荷量的大小。
(3)电容器在充电过程中,两极板间的电压u随所带电荷量q增多而增大,储存的能量增大。请在图丙中画出电容器充电过程中的u q图像,并借助图像求出充电结束后电容器储存的能量E0。
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能量守恒是自然界基本规律,能量转化通过做功实现。如图所示,平行板电容器水平放置,上板正中央有一小孔,两极板间的距离为d,电势差为U。一质量为m、带电量为+q的小球从小孔正上方某处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零。重力加速度为g(空气阻力忽略不计)。求:小球释放位置距离上极板的高度h。
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如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,正极板与静电计相连,两极板间有一个正检验电荷固定在P点,若正极板保持不动,将负极板缓慢向左平移一小段距离的过程中,静电计带电量的变化可忽略,以C表示电容器的电容,表示极板单位面积所带电荷量(也称面电荷密度)、U表示P点与负极板间的电势差,W表示正检验电荷的电势能。各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是
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能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃,它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一.下列说法中正确的是( )
A.因为能量是守恒的,所以不需要节约能源
B.不同形式的能量之间可以相互转化
C.因为能量是守恒的,所以不可能发生能源危机
D.能量可以被消灭,也可以被创生
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下列说法正确的是( )
A. 能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的
B. 能量守恒表明,节约能源是无意义的
C. 随着科技的发展,永动机是可以制成的
D. 能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律
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