Question

如圖所示，水平放置的氣缸內封閉了一定質量的理想氣體，氣缸的側壁為光滑絕緣體，缸底M及活塞D均為導體并用導線按圖連接，活塞面積S=2cm2。電鍵斷開時，DM間距l(xiāng)1=5μm，閉合電鍵后，活塞D與缸底M分別帶有等量異種電荷，并各自產生勻強電場（D與M間的電場為各自產生的電場的疊加）。在電場力作用下活塞D發(fā)生移動，穩(wěn)定后，DM間距l(xiāng)2=4μm，此時電流表讀數為0.75A，電壓表讀數為2V，已知R4＝4Ω，大氣壓強，活塞移動前后氣體溫度不變。

（1）求出活塞受到的電場力大小F；

（2）求出活塞D所帶電量q；

（3）一段時間后，一個電阻發(fā)生故障，安培表讀數變?yōu)?.8A，伏特表讀數變?yōu)?.2V，請判斷是哪個電阻發(fā)生了故障？是短路還是斷路？筒內氣體壓強變大還是變��？

（4）能否求出R1、電源電動勢E和內阻r的值？ 如果能，求出結果，如果不能，說明理由。

Answer 1

（1），解得      （2分）

活塞受到的氣體壓強差為：

活塞受力平衡，電場力大�。�            （2分）

（2）D與M間的電場強度：    （1分）

因為E是D與M所帶的等量異種電荷產生的合場強，所以M所產生的場強：EM =E/2，

由,得                （2分）

（3）R3斷路；筒內氣體壓強變大                          （2分）

（4）R3斷路后，伏特表的讀數就是R1兩端的電壓，因此有：

                                           （1分）

由                      （2分）

可得：……（1分）

因為R2未知，所以不能求出r的值……（1分）。