【知识点详解】
1. 库仑定律:题目中的第一题涉及到库仑定律,这是物理学中描述电荷间相互作用的基本定律。两个电荷之间的作用力与它们的电荷量乘积成正比,与它们之间的距离平方成反比,且同性相斥,异性相吸。公式为 F = k * (|Q1*Q2|) / r^2,其中F是力,k是库仑常数,Q1和Q2是电荷量,r是距离。题目中提到的金属小球接触后再分开,它们的电荷会平均分配,因此库仑力会发生相应变化。
2. 场强公式:第二题考察了电场强度的三个基本公式。公式① E=F/q 是定义式,适用于任何电场;公式② E=kQ/r^2 是点电荷产生的电场强度公式,只适用于点电荷;公式③ E=U/d 是匀强电场中电势差与电场强度的关系,适用于匀强电场。
3. 电势能和动能转换:第三题涉及电势能和动能的变化。带电小球在电场中下落,电场力做功导致电势能减少,动能增加。根据能量守恒,电势能的减少量等于动能的增加量加上其他能量形式的变化量。题目中给出了重力加速度和忽略空气阻力的条件,可以计算电势能和动能的具体变化。
4. 电场力做功:第四题考察电场力对电荷做功的情况。电场力做功与电荷路径上的电势差有关。由于题目中给出的电荷分布,电势沿直线变化,因此电场力所做的功取决于电荷移动的路径,从而判断电场力做功的正负和功的大小。
5. 电容式传感器:第五题涉及电容式传感器的工作原理。电容的电荷量与电势差成正比,而电容与两极板的距离和面积以及介电常数有关。当液面高度h变化时,会影响电容器的电容,从而改变通过电流计的电流。题目中电流计指针左偏,表明电荷量在增加,电容增大,据此可以推断h的变化。
6. 平行板电容器中的粒子运动:第六题考察带电粒子在电场中的运动。粒子在电场中受到电场力的作用,其运动状态可以通过动能定理分析。粒子在电场中运动的时间和通过的距离可以用来计算电场力在不同阶段做的功。
7. 电源和电阻的功率关系:第七题涉及电源和负载电阻的功率关系。从功率与电阻的关系曲线可以看出电源的输出特性和效率。最大功率点是电源输出功率和负载电阻的关系,而电源效率是指电源输出功率与电源总功率的比值。
8. 电场中的动力学问题:第八题考察带电粒子在非均匀电场中的运动。小环在电场中受到电场力的作用,同时因为其质量,还受到重力的影响。通过分析小环的速度变化和电场力做功,可以确定小环在不同位置的速度和动能变化。
这些题目涵盖了高中物理中的基础概念,包括电场、电势、电势能、电场力、电容器、动能定理、功率和带电粒子在电场中的运动等知识点。解题时需要灵活运用这些知识,结合题目给出的条件进行分析和计算。