分析 (1)将R等效为电源内阻,则当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,即滑动变阻器消耗的功率最大,根据闭合电路欧姆定律结合功率公式求解;
(2)带正电的粒子进入水平放置的平行金属板内,做类平抛运动,竖直方向做初速度为0的匀加速运动,由推论可求出在前$\frac{t}{2}$时间内和在后$\frac{t}{2}$时间内竖直位移之比,由动能定理求出电场力做功.
解答 解:(1)将R等效为电源内阻,则当内外电阻相等时,滑动变阻器消耗的功率最大,
即R′=R+r=4+1=5Ω时,滑动变阻器的功率最大,
最大功率${P}_{m}=\frac{{E}^{2}}{(R+r+R′)^{2}}R′=\frac{1{0}^{2}}{100}×5=5W$
(2)设粒子在前$\frac{t}{2}$时间内和在后$\frac{t}{2}$时间内竖直位移分别为y1、y2,极板间距离为d,
由y=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$和匀变速直线运动的推论可知y1:y2=1:3,
得:y1=$\frac{1}{8}$d,y2=$\frac{3}{8}d$,
则在前$\frac{t}{2}$时间内,电场力对粒子做的功为:W1=q•$\frac{1}{8}$U=$\frac{1}{8}$qU,
在后$\frac{t}{2}$时间内,电场力对粒子做的功为:W2=q•$\frac{3}{8}$U=$\frac{3}{8}$qU.
电容器两端的电压与R′的电压,根据闭合电路欧姆定律可知,
U=$\frac{1}{2}E=5V$
则W2=$\frac{3}{8}$qU=$\frac{3}{8}×0.8×5=1.5J$
答:(1)当滑动变阻器R′接入电路中的阻值为5Ω时,其消耗的功率最大,最大值是5W;
(2)在后$\frac{t}{2}$时间内,电场力对粒子做的功为1.5J.
点评 第一问主要考查了闭合电路欧姆定律及功率公式的直接应用,知道当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,第二问是类平抛运动,要熟练掌握其研究方法:运动的合成与分解,并要抓住竖直方向初速度为零的匀加速运动的一些推论,研究位移和时间关系.
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A. | 汤姆孙通过对阴极射线的研究,发现了电子,从而揭示了原子是有复杂结构的 | |
B. | 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,发现了质子,实现了人类第一次原子核的人工转变 | |
C. | 普朗克通过对黑体辐射的研究,第一次提出了光子的概念 | |
D. | 德布罗意首先提出了物质波的猜想,而电子衍射实验证实了他的猜想 | |
E. | 玻尔建立了量子理论,成功解释了各种原子发光现象 |
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A. | “用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于油酸溶液体积除以相应油酸膜 的面积 | |
B. | 载人飞船绕地球运动时容器内的水呈球形,这是因为液体表面具有收缩性的表现 | |
C. | 运动小球在水平粗糙平面做减速运动停下后,不会自发地内能减小,动能增加而加速,是因为这违反了能量守恒定律 | |
D. | 一定质量的理想气体经历等压膨胀过程,气体分子密度将减小、分子平均动能将增大 | |
E. | 气球的吹气口套在矿泉水的瓶口,气球放在瓶内,很难把气球吹大.这一现象可以用玻意耳定律解释 | |
F. | 冷藏矿泉水的瓶身总是湿漉漉的,这是瓶内的水分子不断向瓶外运动的结果 |
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A. | 若θ<90°且sinθ=$\frac{qE}{mg}$,则ε、W一定不变 | |
B. | 若45°<θ<90°且tanθ=$\frac{qE}{mg}$,则ε一定减小,W一定增加 | |
C. | 若0°<θ<45°且tanθ=$\frac{qE}{mg}$,则ε一定减小,W一定增加 | |
D. | 若0°<θ<45°且tanθ=$\frac{qE}{mg}$,则ε可能减小,W可能增加 |
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A. | 电压表的示数增大 | B. | R2中电流减小 | ||
C. | 小灯泡的功率减小 | D. | 电路的路端电压降低 |
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A. | 路程是标量,即位移的大小 | |
B. | 惯性是物体在匀速直线运动或静止时才表现出来的性质 | |
C. | 牛顿第一定律说明了力是改变物体运动状态的原因 | |
D. | 人推自行车在水平路面上前进,前轮受的摩擦力向后,后轮受的摩擦力向前 |
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A. | M点电势为零,N点电场强度为零 | |
B. | M点电场强度为零,N点电势为零 | |
C. | Q1带正电,Q2带负电,且Q2电荷量的绝对值较小 | |
D. | Q1带负电,Q2带正电,且Q2电荷量的绝对值较小 |
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