Question

（2013?普陀區(qū)二模）如圖所示，一質(zhì)量不計(jì)，可上下自由移動(dòng)的活塞將理想氣體封閉在圓筒內(nèi)，筒的側(cè)壁為絕緣體，下底M及活塞D均為導(dǎo)體并按圖連接，活塞面積S=0.2cm²．閉合電鍵前，DM間距l(xiāng)₁=6μm，閉合電鍵后，活塞D與下底M分別帶有等量異種電荷，并各自產(chǎn)生勻強(qiáng)電場（D與M間的電場為各自產(chǎn)生的電場的疊加）．在電場力作用下活塞D發(fā)生移動(dòng)．穩(wěn)定后，DM間距l(xiāng)₂=4μm，此時(shí)安培表讀數(shù)為0.75A，伏特表讀數(shù)為4V．（大氣壓強(qiáng)為1.0×10⁵Pa，活塞移動(dòng)前后氣體溫度不變，導(dǎo)線對(duì)活塞D的作用力不計(jì)）．以下說法正確的是（　　）

A．穩(wěn)定后，圓筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變?yōu)?.0×10⁵Pa

B．穩(wěn)定后，活塞D受到的電場力大小F=1N

C．穩(wěn)定后，活塞D所帶電量q=2×10^-6C

D．一段時(shí)間后，安培表讀數(shù)變?yōu)?.8A，伏特表讀數(shù)變?yōu)?.2V，經(jīng)分析可能是R₂斷路

Answer 1

分析：解答本題應(yīng)抓住：
（1）在圓筒內(nèi)封閉氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律列式，由前后體積的變化可求得氣體壓強(qiáng)；
（2）對(duì)活塞分析，活塞受力平衡，則由平衡關(guān)系可求得電場力；
（3）由電場的疊加可求得M產(chǎn)生的場強(qiáng)，由電場力與場強(qiáng)的關(guān)系，即可求得D的電量；
（4）根據(jù)歐姆定律分析R₂斷路時(shí)，電壓表和電流表讀數(shù)的變化．

解答：解：A、電鍵未合上時(shí)，圓筒內(nèi)封閉氣體壓強(qiáng)為p₀．
設(shè)電鍵合上后，兩室中氣體壓強(qiáng)分別為p₁，
由玻意耳定律p₀l₁S=p₂l₂S，
則得p₂=

p0l1

l2

=

1×105×6

4

=1.5×10⁵Pa．故A錯(cuò)誤．
B、穩(wěn)定后，活塞D受到的氣體壓強(qiáng)差為△p=p₂-p₀=0.5×10⁵Pa，
活塞在氣體壓力和電場力作用下處于平衡，電場力F=△pS=0.5×10⁵×0.2×10^-4N=1N．故B正確．
C、穩(wěn)定后，DM間的場強(qiáng)E=

U

d

=

4

4×10-6

N/C=10⁶N/C
E由D、M所帶等量導(dǎo)號(hào)電荷共同產(chǎn)生，根據(jù)電場疊加原理，M產(chǎn)生的場強(qiáng)大小E_M=

E

2

活塞D受到的電場力大小F=qE_M，則得
   q=

F

EM

=

1

0.5×106

C=2×10^-6C
D、若R₂斷路，R₃的電流接近為零，電壓表測量R₁的電壓．外電路總電阻增大，干路電流減小，電源內(nèi)阻和R₄的電壓增大，則電壓表和電流表的示數(shù)都增大，故R₂斷路是可能的，故D正確．
故選：BCD

點(diǎn)評(píng)：本題是氣態(tài)方程和電路、電場等等知識(shí)的綜合，要求學(xué)生能正確審題，從題目中找出所需信息，再利用所學(xué)的物理規(guī)律列式計(jì)算，對(duì)學(xué)生的分析問題、解決問題能力要求較高．