20xx年高中物理必修三第十章静电场中的能量(三十六).docx

20xx年高中物理必修三第十章静电场中的能量(三十六)1单选题1、图示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程中（）A膜片与极板间的电容增大B极板所带电荷量增大C膜片与极板间的电场强度增大D电阻R中有电流通过答案：DA根据公式C=S4kd可知，膜片与极板距离增大，膜片与极板间的电容减小，A错误；BD根据公式QCU可知膜片与极板距离增大，电容减小，电压不变，则极板所带电荷量减小，因此电容器要通过电阻R放电，B错误，D正确；C根据场强公式E=Ud可知，膜片与极板距离增大，膜片与极板间的电场强度减小，C错误。故选D。2、平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现仅将两极板间距离减小，则引起的变化情况是（）AU变小BC变小CQ变大DE不变答案：CA电容器保持与直流电源两极连接，充完电后，电压U保持不变，A错误；B根据C=S4kd当极板间距离减小时，电容C增大，B错误；C根据Q=CU结合上述，电容增大，则Q变大，C正确；D根据E=Ud极板间距离减小，极板间电压不变，则场强E变大，D错误。故选C。3、在人类认识自然的历程中，科学的物理思想与方法对物理学的发展起到了重要作用，下列关于物理思想和方法的说法中正确的是（）A用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强E=Fq、电容C=QU、加速度a=Fm都是采用比值法定义B在探究加速度、力和质量三者之间的关系时运用了控制变量法，探究影响向心力大小的因素时也用了这个方法C在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时，用点电荷来代替物体的方法叫微元法D伽利略在研究自由落体运动时，通过测量物体自由落体运动的时间和位移计算出自由落体运动的加速度答案：BA场强E=Fq和电容C=QU是采用比值法定义的，加速度a=Fm是加速度的决定式，a=vt才是加速度的比值定义式，选项A错误；B在探究加速度、力和质量三者之间的关系时运用了控制变量法，探究影响向心力大小的因素也用了控制变量法；B正确；C在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时，用点电荷代替物体的方法叫理想模型法，故C错误；D伽利略通过斜面实验研究匀变速直线运动，再外推到自由落体运动，没有得到重力加速度的数值，故D错误。故选B。4、在真空中有水平放置的两个平行、正对金属平板，板长为l，两板间距离为d，在两极板间加一交变电压如图乙，质量为m，电荷量为e的电子以速度v0（v0接近光速的120）从两极板左端中点沿水平方向连续不断地射入两平行板之间。若电子经过两极板间的时间相比交变电流的周期可忽略不计，不考虑电子间的相互作用和相对论效应，则在任意0.2s内（）A当Ummd2v2el2时，将没有电子能从极板的右端射出C当Um=2md2v2el2时，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1：2D当Um=2md2v2el2时，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1:(2-1)答案：DAB电子进入极板后，水平方向上不受力，做匀速直线运动，竖直方向上受到电场力作用，当电子恰好飞出极板时有l=v0td2=12at2a=eUmmd解得Um=md2v2el2当Ummd2v2el2时，在0.2s时间内，极板间电压U12gt2故重力做的功为WG=mgh=12mgat212mg2t2故A错误；BC由题可知，小球由A点运动到C点的过程中，动能不变，其中重力做正功，电场力一定做负功，小球的电势能增加，由于正电荷在电势高的地方电势能大，则C点电势一定高于A点电势，且AC连线不是等势线，一定与电场线不垂直，故BC错误；D小球受到电场力和重力且均为恒力，合力也为恒力且与v0不共线，小球做匀变速曲线运动，故D正确。故选D。6、C1和C2两空气电容器串联以后接电源充电。在电源保持联接的情况下，在C2中插入一电介质板，则（）AC1极板上电荷增加，C2极板上电荷增加BC1极板上电荷减少，C2极板上电荷增加CC1极板上电荷增加，C2极板上电荷减少DC1极板上电荷减少，C2极板上电荷减少答案：AC1和C2两空气电容器串联以后接电源充电，稳定后两电容器所带电荷量相同；在C2中插入一电介质板，由C=rS4kd可知，C2电容量增大，在电源保持联接的情况下，电势差不变，由C=QU可知，C2极板上电荷增加，稳定后两电容器所带电荷量相同，C1极板上电荷增加。故选A。7、以下关于电场性质的叙述，正确的是（）A电场线越密的地方，电势越高B电场中某点的场强大小数量上等于单位电量的电荷在该点所受电场力的大小C电场中同一等势面上的各点电势和场强均相同D正点电荷或负点电荷形成的电场，都有离点电荷越近，场强越小的规律答案：BA电场线越密的地方，场强越大，但是电势不一定越高，例如距离负点电荷越近的地方，电势越低，故A错误；B根据E=Fq可知，电场中某点的场强大小数量上等于单位电量的电荷在该点所受电场力的大小，故B正确；C电场中同一等势面上的各点电势相同，但是场强不一定相同，故C错误；D正点电荷或负点电荷形成的电场，离点电荷越近，电场线越密集，则场强越大，故D错误。故选B。8、某电场等势面分布情况如图所示，则（）A在A点的电势比在B点的电势大B电子在A点和B点受到的电场力大小相等C电子在e等势面时的电势能比在c等势面时的电势能小D电子从b等势面移到d等势面，电势能增加10eV答案：CAAB两点在一个等势面上，电势相同，故A错误；BA点的等势面密，电场强，电场力大些，故B错误；C把电子从e等势面移到c等势面，电场力做负功，电势能增加，故C正确；D从b等势面移到d等势面电场力做正功电势能减小。故D错误。故选C。9、关于电容器的电容，下列说法正确的是（）A电容器所带的电荷越多，电容就越大B电容器两极板间的电压越高，电容就越大C电容器所带电荷增加一倍，电容就增加一倍D电容由电容器本身的属性决定答案：D电容器的电容是由电容器本身属性决定的，与它所带的电荷量以及两板间电压均无关，选项ABC错误，D正确。故选D。10、如图，a、b是正点电荷电场中的一条电场线上的二点，二点的电势和电场强度分别为a、b和Ea、Eb，则他们的大小关系是（）Aab，EaEbBab，EaEbCa=b，Ea=EbDaEb答案：AAB假设电场线的方向向右，则正电荷在a的左侧，所以a点的电场强度大，即EaEb；沿电场线方向电势降低，可以比较电势高低，根据电场线方向可知ab，选项A正确，B错误；C沿着电场线电势会逐渐降低，a、b是正点电荷电场中的一条电场线上的二点，两点的场强和电势不可能相等，选项C错误；D若电场线的方向向左，则正电荷在b的右侧，所以b点的电场强度大，即EbEa；沿电场线方向电势降低，可以比较电势高低，根据电场线方向可知a0）、质量为m的粒子，某时刻起从第三象限不同位置连续以相同的初速度v0沿x轴正方向射入匀强电场。若粒子只能从坐标原点进入第一象限，其他粒子均被坐标轴上的物质吸收并导出而不影响原来的电场分布。不计粒子的重力及它们间的相互作用。下列说法正确的是（）A能进入第一象限的粒子，在匀强电场中的初始位置分布在一条直线上B到达坐标原点的粒子速度越大，入射速度方向与y轴的夹角越大C能打到荧光屏上的粒子，进入O点的动能必须大于或等于qUD若Umv022q，荧光屏各处均有粒子到达而被完全点亮答案：CDA能进入第一象限的粒子，必须有x0v0t，y0qE2mt2所以有y0qE2mv02x02在匀强电场中的初始位置分布在一条抛物线上，选项A错误；B因为sinv0v，所以到达坐标原点的粒子速度越大，入射速度方向与y轴的夹角越小，选项B错误；C能打到荧光屏上的粒子末动能必须大于或等于零，即12mv2qU0则12mv2qU选项C正确；D若U0到达O点的粒子均可到达荧光屏，到达O点的粒子速度方向满足090，荧光屏各处均有粒子到达而被完全点亮，选项D正确。故选CD。14、两个等量同种正点电荷固定于光滑绝缘水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为2103C、质量为0.1kg的小物块（可视为质点）从C点静止释放，其在水平面内运动的vt图象如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线），则下列说法正确的是（）A由C到A的过程中物块的电势能逐渐减小BB、A两点间的电势差UBA=5VC由C点到A点电势逐渐降低DB点为中垂线上电场强度最大的点，场强为100N/C答案：ACDA由vt图象可知，由C到A的过程中，物块的速度一直增大，电场力对物块做正功，电势能一直减小，故A正确；B由vt图象可知，A、B两点的速度分别为vA=6ms，vB=4ms再根据动能定理得qUAB=12mvB2-12mvA2解得UAB=-500V故UBA=500V故B错误；C两个等量同种正点电荷连线中垂线上电场强度方向由O点沿中垂线指向外侧，故由C点到A点的过程中电势逐渐降低，故C正确；D小物块在B点的加速度最大，为am=47-5m/s2=2m/s2所受的电场力最大为Fm=mam=0.12N=0.2N则场强最大值为Em=Fmq=0.2210-3N/C=100N/C故D正确。故选ACD。15、如图所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O。下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是（）AO点的电场强度为零BO点的电势为零C从O点沿x轴正方向，电场强度不断减小D从O点沿x轴负方向，电势不断降低答案：ADA若将圆环分成若干小段，每小段和与它关于O点对称的小段在O点产生的场强大小相等，方向相反，合场强为零。由对称性知，整个圆环在O点产生的场强为零，故A正确；BD圆环在O点右侧产生的场强沿x轴正方向，根据对称性可知，圆环在O点左侧产生的场强沿x轴负方向，x轴上O点的电势最高，不为零；根据沿着电场线方向电势不断降低，所以，从O点沿x轴负方向，电势不断降低，故B错误，D正确；C圆环在O点产生的场强为零，在无穷远处产生的场强为零，所以从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，故C错误。故选AD。小提示：解题时首先通过微元法将圆环分成若干小段，每小段可看成点电荷，然后再根据对称性得出整个圆环在O点产生的场强为零，再分析O点右侧的场强方向和O点左侧的场强方向。对于形状规则的带电体，其在空间形成的电场具有对称性，求解空间某点的场强时常用对称法。16、下列说法中正确的是（）A元电荷是一种理想模型B静电力常量的单位是NC2/m2C=Epq是电势的比值定义式D匀强电场的电场线是一组间距相等的平行线答案：CDA元电荷是自然界中最小的带电量，而不是一种理想模型，A错误；B根据库仑定律F=kq1q2r2，可得k=Fr2q1q2由此可知，静电力常量的单位是Nm2/C2，B错误；C=Epq是电势的比值定义式，C正确；D匀强电场的电场强度大小和方向处处相同，匀强电场的电场线是一组间距相等的平行线，D正确。故选CD。17、如图所示，A、B、C为匀强电场中的三点，它们的连线构成一直角三角形，其中AC边与电场线垂直，A=60，C=30，D点为AC边的中点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在B点，下列说法正确的是（）AA、C两点的电势相等BA、D两点的电势相等C将电子沿直线从A点移动到D点，电场力做正功D将电子沿直线从A点移动到C点，电势能先减小后增大答案：BDAAC处于匀强电场的同一等势线上，但由于C点离正点电荷的距离较远，则C点电势更低，A错误；B将一正的试探电荷q，从A点沿直线移动到D点，匀强电场不做功，由于A，D两点到Q距离相等，点电荷Q对该试探电荷做的总功为零，试探电荷电势能不变，因此A、D两点电势相等，B正确；CA、D两点的电势相等，则电子沿直线从A点移动到D点，电场力做功为零，C错误；D将电子沿直线从A点移动到C点，匀强电场的电场力对电子不做功，但点电荷Q的电场中，电场力先做正功，后做负功，因此电势能先减小后增大，D正确。故选BD。18、如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的P点以相同的水平初速度垂直于E进入电场，它们分别落在A、B、C三点，则可判断（）A落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电B三小球在电场中运动时间相等C三小球到达正极板时的动能关系是EkAEkBEkCD三小球在电场中运动的加速度关系是：aCaBaA答案：ADABD在平行金属板间不带电小球、带正电小球和带负电小球的受力如图所示三小球在水平方向都不受力，做匀速直线运动，则落在板上时水平方向的距离与下落时间成正比，即tAtBtC由于竖直位移相同，根据h=12at2知aAaBaC则结合牛顿第二定律知，落在A点的小球带正电，B球不带电，C球带负电，故AD正确，B错误；C根据动能定理W合=EkEk0三球所受合力关系FAFBFC三球的初动能相等，可知EkAEkBEkC故C错误。故选AD。19、如图，在等量异种电荷的电场中，A、B、C、D四点在正方形的四个顶点上，O点位于正方形的中心，已知A、B两点的电势差为U0，电荷量为q的带电粒子在电场中移动，下列说法正确的是（）A带电粒子在A、B、C、D四点所受的电场力相同B带电粒子在A、C两点具有的电势能相等C将带电粒子从无穷远处移到B点电场力做功qU02D将带电粒子从无穷远处移到C点电场力做功qU02答案：BCA由两个等量异种点电荷所形成电场的对称性可知，A、B、C、D四点场强大小相等，方向不都相同，所以同一个带电粒子在四个点受到的电场力不都相同，故选项A错误。B由等势面的对称性可知，A、C两点电势相等，故同一个带电粒子在两点的电势能相等，故选项B正确；CD由于等量异种点电荷连线中垂线上的电势等于无穷远处的电势（取无穷远处的电势为零），又A、B和C、D关于该中垂线对称，它们之间的电势差为U0，故有A=C=U02B=D=-U02由电场力做功的公式W=qU得，把带电粒子从无穷远处分别移到B、C两点电场力做的功为WB=qU02WC=-qU02故C正确，D错误。故选BC。20、如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则（）AA、B两点的电场强度方向与x轴同向BA、B两点的电场强度方向与x轴反向CA点的电场强度EA大于B点的电场强度EBDA点的电场强度EA小于B点的电场强度EB答案：ADAB由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线的分布，如图所示则可知A、B两点处的电场强度方向与x轴同向。故A正确，B错误；CD由电场线的疏密可知，A点处的电场强度EA小于B点处的电场强度EB。故C错误，D正确。故选AD。填空题21、某地强风的风速约为v=20m/s，空气密度=1.3kg/m3。如果风力发电机把通过横截面积为S=20m2的风的动能的30%转化为电能，则单位时间内吹过风力发电机的空气质量为_kg，发电机的发电功率等于_W。答案：520312001单位时间内吹过风力发电机的空气质量m=vtSt=vS=20201.3kg=520kg2发电机的发电功率P=12mv2T其中T=1s，解得P=31200W22、阅读材料：“为了清除烟气中的煤粉灰尘，可采用如图所示的静电除尘装置，它是由金属管A和在管中轴线上由重锤悬挂一根金属丝B组成，A接到高压电源正极且接地，B接到高压电源负极，AB间将形成很强的电场，管道有上下两个通道。”（1）由以上信息你能推断出灰尘被吸附在_表面（“A”或B”），这样设计的优点是_；（2）烟气中的煤粉灰尘带_电荷（选填：“正”“负”），“接地”的含义表示_；（3）靠近金属丝附近的电场强度_（“较强”或“较弱”），煤尘颗粒此处具有的电势能_（“较大”或“较小”）。（4）若该管道内的电场中另有M、N两点的电势是M=800V，N=-200V，电荷量为q=-1.510-8C的煤尘颗粒由M点运动到N点，电势差UMN=_V，电场力对电荷做了_J的功，其动能_（选填“增加”或“减少”）了_J。答案：A方便清理负用导线将金属管A与大地相连较强较大1000-1.510-5减少1.510-5（1）12空气被电离成正离子和电子，电子较轻，灰尘吸附电子后带负电，因此吸附在A表面，这样的优点是吸附在管道壁方便清理。（2）3烟气中的煤粉灰尘吸附电子带负电。4接地的含义为用导线将金属管A与大地相连。（3）5由题可知圆形金属管A内壁四周都有指向金属丝的电场线，形成的是类辐射电场，因此可知金属丝周围的电场线较密集，则场强较大。6因为金属丝接到高压电源负极，该处电势较低，而煤尘颗粒带负电，所以在此处具有的电势能较大。（4）78910由M点运动到N点，电势差为UMN=M-N=1000V由M点运动到N点，煤尘颗粒的电势能增大，电场力做负功为W=UMNq=-1.510-5J电场力做负功，动能减小，减小的动能为增加的电势能大小，即Ek=1.510-5J23、如图1所示，示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，已知电子电量为e、质量为m。（1）电子枪内的加速电压为U0，静止电子经过电子枪的末速度大小为_。（2）如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的极板Y应带_电，设YY偏转电压为UY，电子进入偏转电场的速度为v0，YY偏转极板长为L，两极板间距为d，则电子射出YY偏转电场时，偏转距离为_。（3）如果在偏转电极XX上加如图2所示的电压，同时在偏转电极YY上加如图3所示的电压，试在图4中画出所观察到的波形图。()答案：2U0em正UYeL22mdv02（1）1电子枪内的加速电压为U0，根据动能定理，静止电子经过电子枪的末速度大小为U0e=12mv2解得v=2U0em（2）2荧光屏上P点出现亮斑，则说明电子向Y极板偏转，所以极板Y应带正电。3从开始进入到出射时间为t=Lv0电子在偏转电场中的加速度为a=UYdem=UYemd所以偏转距离为x=12at2=12UYemd(Lv0)2=UYeL22mdv02（3）4偏转电极XX加图示电压，电子水平向随时间均匀偏转，为水平方向的一条横线，由图可知刚开始电压最大，偏离中心点距离最大，并且偏向X端。当在偏转电极YY上加如图所示的电压，则电子在竖直方向偏转，在一个周期内的竖直方向偏离中心的位移满足正弦图像，且根据图像可得，电压从小到大，所以偏离中心点距离从小变大，且偏向Y端，所以两个偏转电场叠加的图像如下。24、如图所示，平行板电容器的两个极板与水平面成一定角度，两极板与一直流电源相连（图中电源省略）。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线向左通过电容器，则在此过程中，该粒子的动能逐渐_（填“不变”、“增大”或“减小”），电势能逐渐_（填“不变”、“增大”或“减小”），机械能逐渐_（填“不变”、“增大”或“减小”）。答案：增大减小增大1带电粒子恰能沿图中所示水平直线向左通过电容器，则在此过程中，该粒子受到的合力方向沿水平方向，由于电场力方向与极板垂直，根据平行四边形定则可知，该粒子受到的电场力方向偏向左上方，合力方向与粒子运动方向相同，所以合力对该粒子做正功，粒子的动能逐渐增大；23由于只有电场力对粒子做功，且电场力方向偏向左上方垂直于极板，所以电场力对粒子做正功，则粒子的电势能减小，机械能增大。25、某实验小组研究电容器的充电过程。将电容器与电动势E=100V的电源、阻值R=1996.0的定值电阻、内阻RA=1.2的电流传感器连接成如图甲所示电路。现闭合开关S为电容器充电，电流传感器接计算机显示出电流I随时间t变化的图像。（1）由I-t图像数据计算，闭合开关S瞬间，定值电阻R两端的电压为_V，充电过程中，定值电阻两端的电压逐渐_（选填“变大”或“变小”），电源的内阻为_；（2）充电过程中，电容器的电容_（选填“变大”“不变”或“变小”）。由图像可知，充电完毕后，电容器所带电量_（选填“大于”“等于”或“小于”）0.02C。答案：99.8变小2.8不变小于（1）1由I-t图像数据计算，闭合开关S瞬间，定值电阻R两端的电压为UR=I0R=0.051996V=99.8V23充电过程中，定值电阻两端的电压逐渐变小，电源的内阻为r=EI0-R-RA=(1000.05-1996-1.2)=2.8（2）4充电过程中，电容器的电容不变。5根据q=It可知，电容器带电量等于I-t图像的面积，则由图像可知，充电完毕后，电容器所带电量小于120.050.8C=0.02C.23