高中物理第二章 静电场的应用本章综合与测试优质ppt课件

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一、选择题1.如图1所示，四个质量均为m、带电荷量均为＋q的微粒a、b、c、d距离地面的高度相同，以相同的水平速度被抛出，除了a微粒没有经过电场外，其他三个微粒均经过电场强度大小为E的匀强电场(mg＞qE)，这四个微粒从被抛出到落地所用的时间分别是ta、tb、tc、td，不计空气阻力，则A.tb＜ta＜tc＜td B.tb＝tc＜ta＝tdC.ta＝td＜tb＜tc D.tb＜ta＝td＜tc
解析　根据四个微粒所受静电力的情况可以判断出，竖直方向上的加速度大小关系为ab＞aa＝ad＞ac，
2.某电容式话筒的原理示意图如图2所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板.对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中A.P、Q构成的电容器的电容增大B.P上电荷量保持不变C.M点的电势比N点的低D.M点的电势比N点的高
解析　由平行板电容器的电容C＝ 可知，当P、Q之间的距离d增大时，电容器的电容C减小，选项A错误；而电容器两极板之间的电势差不变，根据Q＝CU可知，电容器两极板上的电荷量减小，选项B错误；
此时电容器放电，故M点的电势高于N点的电势，选项C错误，D正确.
3.(2017·江苏卷)如图3所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P′点，则由O点静止释放的电子A.运动到P点返回 B.运动到P和P′点之间返回C.运动到P′点返回 D.穿过P′点
可知将C板向右平移到P′点，B、C两板间的电场强度不变，由O点静止释放的电子仍然可以运动到P点，并且会原路返回，故选项A正确.
4.(多选)如图4所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，指出下列对电子运动的描述中哪句是正确的(设电源电压均为U)A.电子到达B板时的动能是eUB.电子从B板到达C板时动能变化量为零C.电子到达D板时动能是3eUD.电子在A板和D板之间做往复运动
解析　电子在A、B之间做匀加速运动，且eU＝ΔEk，选项A正确；电子在B、C之间做匀速运动，选项B正确；
电子在C、D之间做匀减速运动，到达D板时，速度减为零，然后向C运动，电子在A板和D板之间做往复运动，选项C错误，D正确.
5.(2020·河北鸡泽一中期末)如图5所示，平行板电容器与电压恒定的直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态，现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将降低C.极板间的场强不变D.极板带电荷量将增加
解析　将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据E＝ 得知板间场强减小，油滴所受的静电力减小，则油滴将向下运动，故A、C错误.
场强E减小，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U＝Ed分析可知，P点与下极板间电势差将减小，而P点的电势高于下极板的电势，则知P点的电势将降低，故B正确.根据Q＝UC，由于电势差不变，电容器的电容减小，故极板带电荷量减小，故D错误.
6.(多选)如图6所示，一平行板电容器的电容为C，两极板M、N间距离为d，电源电压为E，两板间a、b、c三点的连线构成一等腰直角三角形.三角形的两直角边长均为L，其中ab边与两板平行，以下说法正确的是A.电容器所带电荷量为CE
解析　电容器两端的电压U＝E，故电容器的带电荷量Q＝CE，故A正确；
因电容器与电源相连，故电容器两端的电压不变，增大两板间的距离时，电场强度减小，故a、c两点间的电势差减小，故D错误.
7.水平放置的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个质量相等的电荷M和N同时分别从极板A的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇，如图7所示.若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是A.电荷M的比荷大于电荷N的比荷B.两电荷在电场中运动的加速度相等C.从两电荷进入电场到两电荷相遇，电场力对电荷 M做的功等于电场力对电荷N做的功D.电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同
解析　若两板间电压为U，间距为d，板长为L，两电荷质量均为m，则由题意：vNt＋vMt＝L①
由①式分析得vM、vN不一定相同，D错误；
8.(多选)(2020·十堰市上学期期末)如图8所示，竖直正对的平行板电容器带等量异种电荷，带正电的右板与静电计相连，左板接地.假设两极板所带电荷量不变，电场中P点固定一带正电的点电荷，下列说法正确的是A.若仅将左板上移少许，则静电计指针偏角θ变小B.若仅将左板右移少许，则静电计指针偏角θ变小C.若仅将左板上移少许，则P点电势升高D.若仅将左板右移少许，则P点处的点电荷电势能增大
解析　两极板所带的电荷量不变，若仅将左板上移少许，
由Q＝CU可知，U增大，所以静电计指针偏角θ变大，故A错误；
电容增大，由Q＝CU可知，U减小，则静电计指针偏角θ变小，故B正确；若仅将左板上移少许，根据以上分析知，电容C减小，
左极板接地，由沿电场线的方向电势降低可知P点的电势为正，根据UP左＝UP＝Ed可得，P点电势升高，故C正确；若仅将左板右移少许，两极板所带的电荷量不变，则E不变，根据UP左＝UP＝Ed可得，P点电势降低，则由Ep＝qφ可得P点处的点电荷电势能减小，故D错误.
9.(多选)(2020·夏津一中期末)如图9所示，沿水平方向放置的平行金属板a和b，分别与电源的正、负极相连，两板的中央沿竖直方向各有一个小孔，今有一个带正电的液滴，自小孔的正上方的P点由静止自由落下，先后穿过两个小孔后的速度为v1.若使a板不动，保持开关S断开或闭合，b板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍然从P点由静止自由落下，先后穿过两个小孔后的速度为v2，在不计空气阻力的情况下，下列说法正确的是A.若开关S保持闭合，向下移动b板，则v2>v1B.若开关S闭合一段时间后再断开，向下移动b板，则v2>v1C.若开关S保持闭合，无论向上或向下移动b板，则v2＝v1D.若开关S闭合一段时间后再断开，无论向上或向下移动b板， 则v2解析　由于两极板接在电源两端，若S保持闭合，无论向上还是向下移动b板时，两板间的电压不变，故克服电场力做功不变，液滴下落高度也不变，故重力做功不变，则总功不变，由动能定理可得v2＝v1，A错误，C正确；
若开关S闭合一段时间后再断开，两极板所带电荷量不变，向上移动b板，两板间电势差增大，重力做功不变，克服电场力做功增加，由动能定理可知，液滴速度变小，即v2v1，B正确，D错误.
10.(2020·浙江7月选考)如图10所示，一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中.已知MN与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达MN连线上的某点时
解析　粒子在电场中只受静电力，F＝qE，方向向下，如图所示.粒子的运动为类平抛运动.水平方向做匀速直线运动，有x＝v0t竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，
则速度方向与竖直方向夹角不为30°，故B、D错误；
11.(多选)如图11甲，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示.t＝0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～ 时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出.微粒运动过程中未与金属板接触.重力加速度的大小为g.关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是
把微粒的运动分解，水平方向：做速度为v0的匀速直线运动；
二、非选择题12.加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用.如图12所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极.质子从K点沿轴线进入加速器并
依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变，设质子进入漂移管B时速度为8×106 m/s，
进入漂移管E时速度为1×107 m/s，电源频率为1×107 Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的 .质子的荷质比取1×108 C/kg.求：
(1)漂移管B的长度；
解析　设质子进入漂移管B的速度为vB，电源频率、周期分别为f、T，漂移管B的长度为L，
联立①②并代入数据得L＝0.4 m
(2)相邻漂移管间的加速电压.
解析　设质子进入漂移管E时速度为vE，相邻漂移管间的加速电压为U，电场力对质子所做的功为W.质子从漂移管B运动到E电场力做功W′，质子的电荷量为q、质量为m，则W＝qU ③W′＝3W ④
联立③④⑤式并代入数据得U＝6×104 V
13.如图13所示，长为l的轻质细线固定在O点，细线的下端系住质量为m、电荷量为＋q的小球，小球的最低点距离水平面的高度为h，在小球最低点与水平面之间高为h的空间内分布着场强为E、水平向右的匀强电场.固定点O的正下方 处有一小障碍物P，现将小球从细线处于水平状态由静止释放.(重力加速度为g，小球可以看成质点)(1)细线在刚要接触障碍物P时，小球的速度是多大？
(2)细线在刚要接触障碍物P和细线刚接触到障碍物P时，细线的拉力发生多大变化？
解析　细线在刚要接触障碍物P时，设细线的拉力为FT1，
细线在刚接触到障碍物P时，设细线的拉力为FT2，
可解得FT2－FT1＝2mg
(3)若细线在刚要接触障碍物P时断开，小球运动到水平面时的动能为多大？
解析　细线断开后小球在竖直方向做自由落体运动，