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高中三年级物理

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    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,筒的侧壁为绝缘体,上底N,下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积。在电键K断开时,两室中气体压强均为,ND间距,DM间距,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,DM间距,活塞D所带电量的绝对值(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量)。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。

    本题信息:2012年专项题物理计算题难度极难 来源:马凤霞
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本试题 “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,筒的侧壁为绝缘体,上底N,下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面...” 主要考查您对

共点力的平衡

电场强度的定义式

玻意耳定律(等温定律)

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 共点力的平衡
  • 电场强度的定义式
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共点力:

作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力。

平衡状态:

物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态,是加速度等于零的状态。

共点力作用下的物体的平衡条件:

物体所受的合外力为零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡问题,则平衡条件应为:∑Fx=0,∑Fy=0。

解决平衡问题的常用方法:

隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等。
图解法分析分力与合力的关系:

当两个分力成一定的夹角α(α<180)时,增大其中一个分力或使两个分力都增大,合力的变化情况如何呢?这个问题可以用数学公式推导分析,也可以用函数图像数形结合分析,但最简捷有效的方法是图解法。为了便于分析合力的变化,设,借助辅助参考圆来进行分析。如图所示,F1、F2的共点在圆心,而且开始时F1、F2的合力为F,大小恰好为圆的半径。

(1)当保持力F2不变,只增大F1时,如图所示,合力,的大小可能出现三种情况:减小、不变或增大,即 。我们可以得到这样的结论:当两个力F1、F1夹角α保持不变,在增大其中一个分力时,它们的合力大小可能减小、不变或增大。
 
(2)当两个分力F1、F2都增大时,如图所示,合力F 的大小也有可能出现三种情况:减小、不变或增大,即,我们也可以得到这样的结论:当两个力F1、F2夹角α保持不变,在同时增大两个分力时,它们的合力F大小可能减小、不变或增大。


整体法与隔离法:

(1)整体法:当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法。运用整体法解题的基本步骤是:
①明确研究的系统和运动的全过程;
②画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图;
③选用适当的物理规律列方程求解。
(2)隔离法:为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法。运用隔离法解题的基本步骤是:
①明确研究对象或过程、状态;
②将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从全过程中隔离出来;
③画出某状态下的受力图或运动过程示意图;
④选用适当的物理规律列方程求解。隔离法和整体法常常需交叉运用,从而优化解题思路和方法,使解题简捷明了。
受力分析的一般顺序:

(1)明确研究对象,研究对象可以是质点、结点、物体、物体系。
(2)找出所有接触点。
(3)按顺序分析物体受力。一般先分析场力(重力、电场力、磁场力等不接触力).再依次对每一接触点分析弹力、摩擦力。
(4)找出每个力的施力物体。(防“多”分析力)
(5)看受力与运动状态是否相符。(防“漏”力、 “错”力)
(6)正确画出受力图。注意不同对象的受力图用隔离法分别画出,对于质点和不考虑力对物体的形变和转动效果的情况,可将各力平移至物体的重心上,即各力均从重心画起。

受力分析的步骤:

第一步:隔离物体。隔离物体就是把被分析的那个物体或系统单独画出来,而不要管其周围的其他物体,这是受力分析的基础。
第二步:在已隔离的物体上画出重力和其他已知力。重力是一个已知力,可首先把它画出来。另外,物体往往在重力及其他主动力作用下才与其他物体产生挤压、拉伸以及相对运动等,进而产生弹力和摩擦力,所以还要分析其他主动力。第三步:查找接触点和接触面。就是查找被分析物体与其他物体的接触点和接触面。弹力和摩擦力是接触力,其他物体对被分析物体的弹力和摩擦力只能通过接触点和接触面来作用,这就是说寻找物体所受的弹力(拉力、压力、支持力等)和摩擦力只能在被分析物体与其他物体相接触的点和面上找。查找接触点和接触面要全,每个接触点或面上最多有两个力(一个弹力,一个摩擦力)。
第四步:分析弹力(拉力、压力、支持力等)。在被分析物体与其他物体的接触处,如果有形变(挤压或拉伸),则该处就有弹力,反之则没有。在确定弹力存在以后,其方向就比较容易确定了。
第五步:分析摩擦力。摩擦力分静摩擦力和滑动摩擦力,它们的产生条件是两物体接触处不光滑,除挤压外还要有相对滑动的趋势或相对滑动。因此分析接触面上有无摩擦力,首先要看接触面是否光滑(这是题目中的已知条件),其次看有无弹力,然后再进行摩擦力的判断:接触面上有相对滑动时有滑动摩擦力,其大小,方向跟物体的相对运动方向相反;接触面上无相对滑动但有相对滑动趋势时有静摩擦力,它的大小和方向总是跟迫使物体产生相对滑动趋势的外力有关。

受力分析中的技巧:

(1)研究对象的受力图,通常只画出根据性质命名的力,不要把按效果分解的分力或合力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解。
(2)区分内力和外力。对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成了外力,要画在受力图上。
(3)在难以确定物体的某些受力情况时,可先根据 (或确定)物体的运动状态,再运用平衡条件或牛顿运动定律来判定未知力。也就是说在分析物体受力时要时刻结合研究对象所处的运动状态,同时对不易确定的力。可结合牛顿第三定律来分析其反作用力是否存在以及方向如何等情况。

电场强度:



计算场强的四种方法:

 1.计算电场强度的常用方法——公式法
(1)是电场强度的定义式,适用于任何电场,电场中某点的场强是确定值,其大小和方向与试探电荷无关,试探电荷q充当“测量工具”的作用。
(2)要是真空中点电荷电场强度的计算式,E 由场源电荷Q和某点到场源电荷的距离r决定。
(3)是场强与电势差的关系式,只适用于匀强电场,注意式中的d为两点间的距离在场强方向的投影。
2.计算多个电荷形成的电场强度的方法——叠加法
当空间的电场由几个点电荷共同激发的时候,空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和,其合成遵循矢量合成的平行四边形定则。
3.计算特殊带电体产生的电场强度的方法
(1)补偿法对于某些物理问题,当直接去解待求的A很困难或没有条件求解时,可设法补上一个B,补偿的原则是使A+B成为一个完整的模型,从而使A+B变得易于求解,而且,补上去的B也必须容易求解。这样,待求的A便可从两者的差值中获得,问题就迎刃而解了,这就是解物理题时常用的补偿法。用这个方法可算出一些特殊的带电体所产生的电场强度。
(2)微元法在某些问题中,场源带电体的形状特殊,不能直接求解场源带电体在空间某点所产生的总电场,此时可将场源带电体分割,在高中阶段,这类问题中分割后的微元常有部分微元关于待求点对称,这就可以利用场的叠加及对称性来解题。
4.计算感应电荷产生的电场强度的常用方法—— 静电平衡法根据静电平衡时导体内部场强处处为零的特点,外部场强与感应电荷产生的场强(附加电场)的合场强为零,可知,这样就可以把复杂问题变简单了。


玻意耳定律:

1.概念:一定质量的某种气体,在温度不变的条件下其压强与体积变化时的关系,叫做气体的等温变化
2.规律:一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强跟体积成反比—— 玻意耳定律3.公式:
4.图像:
图线为双曲线,同一气体的两条等温线比较,双曲线顶点离坐标原点远的温度高,即图线为过原点的直线,同一气体比较,斜率()大的温度高,即
5.条件:m一定,p不太大,T不太低
6.微观解释:一定质量的理想气体,分子的总数是一定的,在温度保持不变时,分子的平均动能保持不变,气体的体积减小到原来的几分之一,气体的密度就增大到原来的几倍,因此压强就增大到原来的几倍,反之亦然,所以气体的压强与体积成反比。


液柱移动问题的求解方法:

液柱移动问题的分析方法
(1)假设推理法:根据题设条件,假设发生某种特殊的物理现象或物理过程,运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理,得出正确的答案。巧用假设推理法可以化繁为简,化难为易,简捷解题。
(2)温度不变情况下的液柱移动问题的特点是:在保持温度不变的情况下改变其他题设条件,从而引起封闭气体液柱的移动,或液面的升降,或气体体积的增减。解决这类问题通常假设液柱不移动,或液面不升降,或气体体积不变,然后从假设出发,运用玻意耳定律等有关知识进行推论,求得正确答案。
(3)用液柱或活塞隔开两部分气体,当气体温度变化时,液柱或活塞是否移动?如何移动? 此类问题的特点是:气体的状态参量p、V、T都发生了变化,直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难,通常先进行气体状态的假设,然后应用查理定律可以简单地求解:其一般思路为:
①先假设液柱或活塞不发生移动,两部分气体均做等容变化:
②对两部分气体分别应用查理定律的分比形式,求出每部分气体压强的变化量△p,并加以比较。
a.如果液柱两端的横截面积相等,且△p均大于零,意味着两部分气体的压强均增大,则液柱向△p值较小的一方移动;若△p均小于零,意味着两部分气体的压强均减小,则液柱向压强减小量较大的一方(即|△p|较大的一方)移动;若△p相等,则液柱不移动。
b.如果液柱两端的横截面积不相等,则应考虑液柱两端的受力变化(△pS)。,若△p均大于零,则液往向△pS较小的一方移动;若△p均小于零,则液桂向|△pS|值较大的一方移动;若△p等于零,则液柱不移动。


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