靜電場同步檢測16

第一章8基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．(河南省實驗中學(xué)2014～2015學(xué)年高二檢測)關(guān)于平行板電容器的電容，下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232196)(D)A．電容器不帶電時，其電容為零B．電容器帶電荷量越多，其電容越大C．電容器兩極板間電壓越低，其電容越小D．電容器的電容只由它本身的性質(zhì)決定解析：電容器的電容與電容器是否帶電、帶電荷量多少以及兩板間有無電壓均無關(guān)，只與兩極板間距、正對面積以及電介質(zhì)有關(guān)，也就是說電容器的電容只由它本身的性質(zhì)決定，故選項A、B、C錯誤，D正確。2．(黑龍江哈爾濱一中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期期中)傳感器是自動控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護、交通運輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域。如圖所示為幾種電容式傳感器，其中通過改變電容器兩極板間距離而引起電容變化的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232197)(C)解析：A選項改變的是介質(zhì)，B、D選項改變的是正對面積，C選項改變的是兩板間的距離，故C正確。3．某一電容器標(biāo)注的是“400V22μF”(如圖)，則下列說法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232198)(B)A．該電容器可在400V以下電壓時正常工作B．該電容器只能在400V電壓時正常工作C．電壓是200V時，電容是11μFD．使用時只需考慮工作電壓，不必考慮電容器的引出線與電源的哪個極相連解析：每一個電容器都有它的耐壓值，電容器可以在耐壓值及其以下正常工作，所以選項A正確，選項B錯誤；電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是由電容器本身的性質(zhì)決定的，所以電容不變，選項C錯誤；有的電容器是有極性的，分正負極，所以選項D錯誤。4．(北京大學(xué)附中河南分校2015～2016學(xué)年高二檢測)一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷(電量很小)固定在P點，如圖所示。以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，Ep表示正電荷在P點的電勢能，若保持負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232199)(C)A．U變小，E變小 B．E變大，Ep變大C．U變小，Ep不變 D．U不變，Ep不變解析：由題意知：電容器的帶電量Q不變，板間距離減小，根據(jù)電容的決定式知電容C增大。由公式U＝eq\f(Q,C)知，板間電壓U變小。由推論公式E＝eq\f(4πkQ,εrS)分析，可知板間電場強度E不變，則由U＝Ed知，P與負極板間的電勢差不變，則P點的電勢不變，正電荷在P點的電勢能不變，故C正確，ABD錯誤，故選C。5．(吉林一中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測)如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合開關(guān)S，電容器充電，這時懸線偏離豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232200)(AB)A．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ變大B．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ不變C．保持S閉合，懸線燒斷，則小球在電場中將做自由落體運動D．?dāng)嚅_S，懸線燒斷，則小球在電場中將作變加速曲線運動解析：保持S閉合，電容器兩端電壓不變，將A板向B板靠近，由E＝U/d可以判斷電場強度變大，θ增大，選項A正確；斷開S，電荷量Q不變，將A板向B板靠近，由U＝Q/C、E＝U/d和C＝eq\f(εrS,4πkd)可以判斷電場強度不變，則θ不變，選項B正確。懸線燒斷，小球?qū)⒀貞揖€拉力的反方向做勻加速直線運動，C、D選項錯誤。6．(福建龍巖一中2015～2016學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示為某一電容器中所帶電量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線，若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V，對電容器來說正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232201)(BD)A．是充電過程B．是放電過程C．該電容器的電容為5.0×10－2D．電容器的電量變化量為0.02C解析：由Q＝CU知，U降低，Q減小，故為放電過程，A錯B對；由C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(0.2,40)F＝5×10－3F，可知C錯；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4C＝0.02C，D正確。二、非選擇題7．如圖所示，一平行板電容器接在U＝12V的直流電源上，電容C＝3.0×10－10F，兩極板間距離d＝1.20×10－3m，取g＝10m/s2，求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232202)(1)該電容器所帶電荷量。(2)若板間有一帶電微粒，其質(zhì)量為m＝2.0×10－3kg，恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則微粒帶電荷量為多少？帶何種電荷答案：(1)3.6×10－9C(2)2.0×10－6C解析：(1)由公式C＝eq\f(Q,U)得：Q＝CU＝3.0×10－10×12C＝3.6×10－9C(2)若帶電微粒恰在極板間靜止，則qE＝mg，而E＝eq\f(U,d)，則q＝eq\f(mgd,U)＝eq\f(2.0×10－3×10×1.20×10－3,12)C＝2.0×10－6C能力提升一、選擇題(單選題)1．(綿陽市南山中學(xué)2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期期中)在一塊半導(dǎo)體基板上陳列了10萬顆金屬顆粒，每一顆粒充當(dāng)電容器的一極，外表面絕緣，手指貼在其上構(gòu)成電容器的另一極，這就組成了指紋傳感器．當(dāng)手指的指紋一面與絕緣表面接觸時，由于指紋深淺不同，對應(yīng)的峪和嵴與顆粒間形成一個個電容大小不同的電容器，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232203)(C)A．指紋的嵴處與半導(dǎo)體基板上對應(yīng)的金屬顆粒距離近，電容小B．指紋的峪處與半導(dǎo)體基板上對應(yīng)的金屬顆粒距離遠，電容大C．對每個電容感應(yīng)顆粒都充電至某一參考電壓，在手指靠近時，各金屬電極所帶電荷量增大D．對每個電容感應(yīng)顆粒都充電至某一參考電壓，在手指遠離時，各金屬電極均處于充電狀態(tài)解析：指紋的嵴處與半導(dǎo)體基板上對應(yīng)的金屬顆粒距離近，則d小，根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)知電容大，指紋的峪處與半導(dǎo)體基板上對應(yīng)的金屬顆粒距離遠，d大，則電容小，故AB錯誤。手指靠近時，電容增大，根據(jù)Q＝CU知，各金屬電極電量增大，故C正確。在手指遠離時，電容減小，根據(jù)Q＝CU知，電量減小，各金屬電極處于放電狀態(tài)，故D錯誤。2．(黃石二中高二檢測)如圖所示，平行板電容器中懸浮一帶電微粒P，今把A、B兩半方形金屬盒相對插入，當(dāng)A、B合攏時，對微粒運動情況的判斷正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232204)(B)A．向上運動 B．向下運動C．仍保持靜止 D．條件不足，無法判斷解析：帶電微粒在勻強電場中懸浮，說明重力與靜電力平衡，若兩個金屬盒相對插入，當(dāng)它們合攏時，金屬盒有靜電屏蔽的作用，其內(nèi)部場強將變?yōu)榱悖詭щ娢⒘⒉皇莒o電力作用，在重力作用下做自由落體運動，故B正確。3．如圖所示，把一個平行板電容器接在電壓U＝10V的電源上，現(xiàn)進行下列四步操作：①閉合S；②在兩板中央插入厚為eq\f(d,2)的金屬板；③斷開S；④抽出金屬板。則此時電容器兩板間的電勢差為eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232205)(D)A．0 B．10VC．5V D．20V解析：每一步操作造成的影響如下：①閉合S，電源對電容器充電，直至電壓為U。設(shè)電容為C，則帶電荷量Q1＝CU②插入厚為eq\f(d,2)的金屬板，相當(dāng)于極板間距減小了eq\f(d,2)，此時電容器帶電量Q2＝C′U＝2Q1③斷開S，A、B兩極板的電荷量保持不變，即Q3＝Q2＝2Q1④抽出金屬板，電容器的電容仍為C，而電荷量為2Q1，所以兩板間電勢差為eq\f(2Q1,C)＝2U＝20V。故正確答案選D。4．(廣東佛山一中2015～2016學(xué)年高二上學(xué)期期中)一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地。兩板間有一個正試探電荷固定在P點，如圖所示，以C表示電容器的電容、E表示兩極板間的電場強度、φ表示P點的電勢，Ep表示正電荷在P點的電勢能，若正極板保持不動，將負極板緩慢向右平移一小段距離x0的過程中，各物理量與負極板移動距離x的關(guān)系圖象正確的是圖中的eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232206)(C)解析：由平行板電容器的電容C＝eq\f(εrS,4πkd)可知d減小時，C變大，但不是一次函數(shù)，選項A錯誤；在電容器兩極板所帶電荷量一定的情況下，U＝eq\f(Q,C)，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)，與x無關(guān)，選項B錯誤；在負極板接地的情況下，設(shè)P點最初的電勢為φ0，則平移后P點的電勢為φ＝φ0－Ex0，選項C正確；正電荷在P點的電勢能Ep＝qφ＝q(φ0－Ex0)，顯然選項D錯誤。二、非選擇題5．(福建福州八中2015～2016學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示，M、N為水平放置、互相平行的兩大塊金屬板，間距d＝35cm，已知N板電勢高，兩板間電壓U＝3.5×104V。現(xiàn)有一質(zhì)量m＝7.0×10－6kg，電荷量q＝6.0×10－10C的帶負電的油滴，由下板N下方距N為h＝15cm的O處豎直上拋，經(jīng)N板中間的P進入電場，欲使油滴到達上板Q點時速度恰為零，問油滴上拋的初速度v0為多大？eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232207)答案：油滴上拋的初速度為4m/s解析：對于油滴運動全程，由動能定理得：－mg(d＋h)－qU＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得：v0＝eq\r(\f(2gd＋h＋2qU,m))＝eq\r(\f(2×10×0.35＋0.15＋2×6×10－10×3.5×104,7×10－6))＝4m/s。6．如圖，一平行板電容器的兩個極板豎直放置，在兩極板間有一帶電小球，小球用一絕緣輕線懸掛于O點。先給電容器緩慢充電，使兩極板所帶電荷量分別為＋Q和－Q，此時懸線與豎直方向的夾角為π/6。再給電容器緩慢充電，直到懸線和豎直方向的夾角增加到π/3，且小球與兩極板不接觸。求第二次充電使電容器正極板增加的電荷量。eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232208)答案：2Q解析：設(shè)電容器電容為C，第一次充電后兩極板之間的電壓為U＝eq\f(Q,C) ①兩極板之間電場的場強為E＝eq\f(U,d) ②式中d為兩極板間的距離。按題意，當(dāng)小球偏轉(zhuǎn)角θ1＝eq\f(π,6)時，小球處于平衡位置。設(shè)小球質(zhì)量為m，所帶電荷量為q，則有FTcosθ1＝mg ③FTsinθ1＝qE ④式中FT為此時懸線的張力。聯(lián)立①②③④式得tanθ1＝eq\f(qQ,mgCd) ⑤設(shè)第二次充電使正極板上增加的電荷量為ΔQ，此時小球偏轉(zhuǎn)角θ2＝eq\f(π,3)，則tanθ2＝eq\f(qQ＋ΔQ,mgCd) ⑥聯(lián)立⑤⑥式得eq\f(tanθ1,tanθ2)＝eq\f(Q,Q＋ΔQ) ⑦代入數(shù)據(jù)解得ΔQ＝2Q。沁園春·雪<毛澤東>北國風(fēng)