新课标人教版2013届高三物理总复习一轮课时作业23

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新课标人教版2013届高三物理总复习一轮课时作业23

新课标人教版2013届高三物理总复习一轮课时作业 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.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
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