【知识点详解】
1. **电场中的电势与电势能**:题目中提到的正点电荷形成的电场中,电势随着离点电荷距离的增加而降低。因此,A点电势低于B点电势。电势能E_p=qφ,其中q是电荷,φ是电势。所以,同一个正电荷在电势较高的地方(B点)电势能较大,而负电荷则相反,故负电荷在A点的电势能比在B点大。
2. **电阻的伏安特性**:伏安特性曲线展示了电流与电压的关系。根据题目的描述,若β=2α,说明R1的斜率是R2斜率的一半,所以R1的阻值是R2的3倍,即R1:R2=3:1。
3. **电源的UI图线**:电源的UI图线与电阻的UI图线交点表示外部电路消耗的功率最大。根据图线,电源的输出功率等于两条直线交点的纵坐标值,而内电阻可以通过电源的UI图线斜率求得。如果交点坐标为4W,则电源输出功率为4W,内电阻可以通过功率公式P=(E^2)/(4r)计算,其中E是电动势,r是内阻,解得内阻r=0.5Ω。
4. **电路中的动态变化**:滑动变阻器滑片向b端移动,相当于接入电路的电阻减小。在电阻减小的情况下,若电源电压不变,根据欧姆定律,电流会增大。对于电压表V,由于它并联在滑动变阻器两端,其读数会减小,因为电阻减小,分压也减小。电流表A的读数会增大,因为总电阻减小,电流增大。
5. **电荷间的相互作用**:题目中描述了一个平衡状态,PQ之间存在静电力。当P静止且不受摩擦力时,P的静电力与重力平衡,同时斜面体和地面的摩擦力也达到平衡。P的电荷量可通过库仑定律计算,而斜面体对地面的压力不仅包含P的重力分量,还可能有静电力的作用。
6. **电势差与电场力做功**:电动势表示非静电力将单位正电荷从负极移至正极所作的功。因此,蓄电池电动势2V并不意味着1s内转换2J化学能。电容的定义式是C=Q/V。电阻率与导体电阻的关系还需考虑导体的截面积和长度。根据W=qU,若电荷从A到B克服电场力做功1J,则A、B两点的电势差为1V。
7. **电场线与粒子运动**:电场线的方向代表正电荷受力方向,因此粒子沿虚线运动,说明粒子带负电。粒子在A点加速度大,因为电场线密集,电场强度大。B点电场线稀疏,粒子动能增加,电势能减少,因此B点动能较大,但电势能较低。
8. **带电粒子的运动与电势能**:粒子从静止释放到速度为零,说明电场力做负功,电势能增加。粒子带正电,因电场线向下,粒子向上运动。电势能增加意味着粒子在b点电势能高于a点。电荷在b点速度为零,因此b点场强较大。
9. **电流表的改装**:电流表读数偏低说明实际电流小于标准电流,需要减小分流电阻R的值,即在R上串联一个小电阻或减小R的阻值。
10. **电源的输出功率与负载电阻**:电源输出功率最大时,外电阻等于内电阻,即R=R0。当R=0时,电源向负载提供的功率全部消耗在内阻上,此时r上的功率最大。
**计算题部分**:
11. **电场力做功与电势差**:电势能增加意味着电场力做负功,WAB=ΔE_p=-0.1J。电势差UAB可以通过电势能变化和电荷量计算,UAB=|ΔE_p|/|q|。电场强度E可由WAB和路径长度以及角度关系求得,E=WAB/dsinθ。
12. **电源参数的确定**:电源的总功率P总和输出功率P出可以用来求解电流I=P总/R总。电源电动势E通过闭合电路欧姆定律E=I(R1+R2+内阻)计算。电源内阻通过电源输出功率和电流计算,r=(E^2-P出)/(I^2R总)。
以上就是物理期中试题中的关键知识点解析,涵盖了电场、电路、电势能、电源特性等多个方面。