新课标人教版2013届高三物理总复习一轮课时作业6-23

新课标人教版2013届高三物理总复习一轮课时作业6-23

课时作业23　静电现象　电容器及其电容 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′)‎ ‎1．描述对给定的电容器充电时，电量Q、电压U，电容C之间的相互关系图象如图所示，其中错误的是 (　　)‎ 答案：A 图1‎ ‎2．如图1所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是 (　　)‎ A．两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大 B．两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大 C．与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关 D．以上解释都不正确 解析：设电子质量为m，电荷量为e，两板间距为d，则 ·t2＝d　解得t＝d　即t∝d 又　eU＝mv2－0得v＝与d无关．‎ 图2‎ 答案：C ‎3．如图2所示，水平放置的两个平行的金属板A、B带等量的异种电荷，A板带负电荷，B板接地．若将A板向上平移到虚线位置，在A、B两板中间的一点P的电场强度E和电势φ的变化情况是 (　　)‎ A．E不变，φ改变　　　　　 B．E改变，φ不变 C．E不变，φ不变 D．E改变，φ改变 解析：当将A板向上平移到虚线位置时，意味着平行板之间的距离拉大，由C＝ 知，电容C减小，由题意知电容上的带电量不变，由Q＝CU可知，U必变大；由U＝Ed，所以Q＝CU＝U＝Ed＝知，E不变，由于P点到B板的距离不变，故PB之间的电压不变，故应选C.‎ 答案：C 图3‎ ‎4．空间中有一个孤立的带负电的金属球，电荷量为 q，球半径为R.球外a、b两点距球心的距离分别为2R和4R，如图3所示．已知在带电金属球的电场中这两点的电场强度分别为Ea、Eb，电势分别为φa、φb，关于这个电场有以下判断：①Ea>Eb　②φa>φb　③若在a点引入一个带正电、电荷量也是q的点电荷，则该点电荷受到的电场力应是F＝qEa，其中Ea是没有引入点电荷时金属球在a点所产生的场强　④若把该正点电荷从a点移到b点，电势能一定增大，上述四个选项中包含全部正确说法的是 (　　)‎ A．①②③ B．①③‎ C．①③④ D．①④‎ 解析：对于带电金属球可以将其所带的电荷等效为集中在球心上，看成点电荷形成的电场，根据库仑定律知Ea>Eb，故①是正确的；由于金属球带负电荷，a点的电势低于b点的电势，故②不正确；当在a点引入一个正电荷时，由于电荷间的相互作用会引起电荷在金属球上的重新分布，这时a点的场强已经不是Ea了，故③错误；将正点电荷从a点移到b点电场力做负功，电势能一定增大，④正确，综上所述，选项D是正确的．‎ 答案：D ‎5．下列说法正确的是 (　　)‎ A．平行板电容器一板带电＋Q，另一板带电－Q，则此电容器不带电 B．由公式C＝可知，电容器的电容随带电量Q的增加而变大 C．平行板电容器保持带电量不变而增大两极板间距时，两板间电压要减小 D．电容器的带电量与两极板间的电势差成正比 答案：D 图4‎ ‎6．如图4所示，D是一只理想二极管，AB是平行板电容器，在电容器两极板间有一带电微粒P处于静止状态，当两极板A和B间的距离增大一些的瞬间(两极板仍平行)，带电微粒P的运动及电容器的电压、电量情况是 (　　)‎ A．带电量减小 B．因与电源相连，所以电压不变 C．电场强度增大 D．P仍静止不动 答案：D 图5‎ ‎7．(2010·临沂模拟)如图5所示，从F处释放一个无初速的电子向B板方向运动，指出下列对电子运动的描述中错误的是(设电源电动势为U) (　　)‎ A．电子到达B板时的动能是U eV B．电子从B板到达C板动能变化量为零 C．电子到达D板时动能是3U eV D．电子在A板和D板之间做往复运动 答案：C ‎8．如图6所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N.今有一带电质点，自A板上方 图6‎ 相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达小孔N时速度恰好为零，然后沿原路返回．若保持两极板间的电压不变，则 (　　)‎ A．把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回 B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落 C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回 D．把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落 解析：质点到达N孔时速度恰好为零，根据动能定理得：mg·2d－qU＝0.当上下移动A板时，质点到达N孔处的总功仍然是零(重力和电场力的功均不变)，所以质点仍然恰好到达N孔，A正确，B错误；如果向上移动B板，质点到达N孔时重力的功减小，而电场力的功不变(仍然为W＝－qU)，则质点动能为负，说明此时质点不能达到N孔就要返回，C正确；同理，如果向下移动B板，质点到达N孔时重力的功增大，而电场力的功不变，则质点动能为正，此时质点将不能返回，而是继续穿过电场，在重力作用下向下加速运动，D正确．综上所述，正确选项是A、C、D.‎ 答案：ACD 二、计算题(3×12′＝36′)‎ 图7‎ ‎9．电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的．油滴实验的原理如图7所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况．两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力．‎ ‎(1)调节两金属板间的电势差u＝U时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动．该油滴所带电荷量q为多少？‎ ‎(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u＝U时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带电荷量Q.‎ 解析：(1)油滴匀速下落过程中受到的电场力和重力平衡，可见所带为负电荷，即＝m1g，解得q＝.‎ ‎(2)油滴加速下落，若油滴带负电荷，电荷量为Q1，油滴受电场力方向向上，设此时的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律，得m‎2g－Q1＝m‎2a1，而d＝a1t2.解得Q1＝(g－)．‎ 若油滴带正电荷，电荷量为Q2，油滴受电场力方向向下，设此时的加速度大小为a2，根据牛顿第二定律，得：‎ m‎2g＋Q2＝m‎2a2，解得该电荷量为Q2＝(－g)．‎ 答案：(1)　(2)(g－)或(－g)‎ 图8‎ ‎10．如图8所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电．现有质量为m、带电量为＋q的小球在B板下方距离为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差UAB应为多大？‎ 解析：由题意知，带电小球在运动过程中必受重力作用，当进入两板间时将同时受重力和电场力两个力的作用，可用两种方法求解．‎ 解法一：小球运动分两个过程，在B板下方时仅受重力作用，做竖直上抛运动；进入电场后受向下的电场力和重力作用，做匀减速直线运动．‎ 对第一个运动过程　v＝v－2gH①‎ 对第二个运动过程，加速度大小为a＝②‎ 按题意h为在电场中减速运动的最大位移，故有h＝，整理得 v＝2gh＋③‎ 由①②③联立解得E＝ 由U＝Ed可得A、B间电势差为UAB＝ 解法二：将动能定理用于运动全过程，注意在全过程中重力做负功，在第二过程中电场力做负功，则由W＝ΔEk得 ‎－mg(H＋h)－qUAB＝0－mv 整理可得UAB＝ 答案：UAB＝ 图9‎ ‎11．为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘透明的有机玻璃，它的上下底面是面积A＝‎0.04 m2‎的金属板，间距L＝‎0.05 m，当连接到U＝2500 V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图9所示．现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q＝＋1.0×10－‎17 C，质量为m＝2.0×10－‎15 kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力．求合上开关后：‎ ‎(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？‎ ‎(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？‎ ‎(3)经过多长时间容器里烟尘颗粒的总动能达到最大？‎ 解析：(1)当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被全部吸附，烟尘颗粒受到的电场力F＝，L＝at2＝，t＝L＝0.02 s.‎ ‎(2)W＝NALqU＝2.5×10－4J.‎ ‎(3)设烟尘颗粒下落距离为x Ek＝mv2·NA(L－x)，‎ 当x＝时，Ek达到最大，x＝at.‎ t1＝＝L＝0.014 s.‎ 答案：(1)0.02 s　(2)2.5×10－4J　(3)0.014 s