2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章靜電場(chǎng)的應(yīng)用階段評(píng)價(jià)含解析粵教版必修3

PAGE9-靜電場(chǎng)的應(yīng)用(時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．對(duì)于靜電場(chǎng)及其應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是()A．圖1為靜電噴涂機(jī)原理圖，由圖可推斷微粒帶正電荷B．圖2為金屬球放入勻強(qiáng)電場(chǎng)后電場(chǎng)線(xiàn)分布圖，A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)C．圖3為模擬避雷針作用的試驗(yàn)裝置，A、B金屬柱等高，隨電壓上升，A先產(chǎn)生放電現(xiàn)象D．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身解析：選C靜電噴涂機(jī)接高壓電源的負(fù)極，所以噴出的涂料微粒帶負(fù)電荷，故A錯(cuò)誤；由題圖2可知，B點(diǎn)電場(chǎng)線(xiàn)較A點(diǎn)密集，可知A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；如題圖3中所示，A為尖頭、B為圓頭，當(dāng)金屬板M、N接在高壓電源上，因末端越尖越簡(jiǎn)單放電，故A金屬柱簡(jiǎn)單放電，選項(xiàng)C正確；元電荷是指最小的電荷量，不是指電子和質(zhì)子本身，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．下列關(guān)于電容器及其電容的敘述正確的是()A．任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，就組成了電容器B．電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和C．電容器的電容與電容器所帶電荷量成正比D．電容器A的電容比B的大，說(shuō)明A的帶電荷量比B多解析：選A任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，就組成了電容器，跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無(wú)關(guān)，故A正確；電容器所帶電荷量是單個(gè)極板上所帶電荷量的肯定值，故B錯(cuò)誤；電容是描述電容器容納電荷本事的物理量，和所帶電荷量無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；依據(jù)Q＝CU可知，電容器A的電容比B的大，A的帶電荷量不肯定比B多，故D錯(cuò)誤。3．如圖所示，讓平行板電容器帶電后，靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)肯定角度，若不變更A、B兩極板帶的電荷量而減小兩極板間的距離，同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì)，那么靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度()A．肯定增大 B．肯定減小C．肯定不變 D．可能不變解析：選B極板帶的電荷量Q不變，當(dāng)減小兩極板間距離，同時(shí)插入電介質(zhì)，則電容C肯定增大。由U＝eq\f(Q,C)可知兩極板間電壓U肯定減小，靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度也肯定減小，選項(xiàng)B正確。4．某位移式傳感器的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，平行金屬板A、B和可移動(dòng)介質(zhì)P構(gòu)成電容器，可移動(dòng)介質(zhì)P向左勻速移出的過(guò)程中()A．電容器的電容變大B．電容器的電荷量保持不變C．M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)低D．流過(guò)電阻R的電流方向從M到N解析：選D可移動(dòng)介質(zhì)P向左勻速移出的過(guò)程中，相對(duì)介電常數(shù)減小，電容器電容變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電容器的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)不變，電荷量Q＝CU減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電容器放電，電流方向M→R→N，M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。5．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將質(zhì)子和α粒子由靜止釋放，若不計(jì)重力，當(dāng)它們獲得相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間t1和α粒子經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間t2之比為()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1解析：選A由動(dòng)能定理可知qEl＝Ek，又l＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qE,2m)t2，解得t＝eq\r(\f(2mEk,q2E2))，可見(jiàn)，兩種粒子經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間之比為1∶1，故A選項(xiàng)正確。6．假如空氣中的電場(chǎng)很強(qiáng)，使得氣體分子中帶正、負(fù)電荷的微粒所受的相反的靜電力很大，以至于分子破裂，于是空氣中出現(xiàn)了可以自由移動(dòng)的電荷，那么空氣變成了導(dǎo)體。這種現(xiàn)象叫作空氣的“擊穿”。已知高鐵上方的高壓電接觸網(wǎng)的電壓為27.5kV，陰雨天時(shí)當(dāng)雨傘傘尖四周的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到2.5×104V/m時(shí)空氣就有可能被擊穿。因此乘客陰雨天打傘站在站臺(tái)上時(shí)，傘尖與高壓電接觸網(wǎng)的平安距離至少為()A．1.1m B．1.6mC．2.1m D．2.7m解析：選A依據(jù)U＝Ed可得平安距離至少為dmin＝eq\f(U,E)＝eq\f(27.5×103,2.5×104)m＝1.1m，故選A。7．人們行走時(shí)鞋子和地板由于摩擦產(chǎn)生靜電，帶電的離子會(huì)在地板表面對(duì)空氣中的灰塵產(chǎn)生吸引，對(duì)電腦機(jī)房、電子廠房等單位會(huì)造成肯定的影響。防靜電地板又叫作耗散靜電地板，當(dāng)它接地時(shí)，能夠使電荷耗散。地板在施工時(shí)，地板下面要鋪設(shè)鋁箔，鋁箔要連接到地下預(yù)埋導(dǎo)體。下列關(guān)于防靜電地板的說(shuō)法，正確的是()A．地板下面鋪設(shè)鋁箔的作用是防潮B．地板必需是絕緣體材料C．地板必需是導(dǎo)電的，如地板中含有導(dǎo)電纖維D．只要地板下面鋪設(shè)鋁箔，地板材料是絕緣的或?qū)щ姷木山馕觯哼xC地板在施工時(shí)，地板下面要鋪設(shè)鋁箔，鋁箔要連接到地下預(yù)埋導(dǎo)體，即要將地板上的靜電導(dǎo)走，所以防靜電地板必需是導(dǎo)電的，如地板中含有導(dǎo)電纖維，故選項(xiàng)C正確。8．(2024·青島三校聯(lián)考)真空中的某裝置如圖所示，其中平行金屬板A、B之間有加速電場(chǎng)，C、D之間有偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，M為熒光屏。今有質(zhì)子、氘核和α粒子均由A板從靜止起先被加速電場(chǎng)加速后垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最終打在熒光屏上。已知質(zhì)子、氘核和α粒子的質(zhì)量之比為1∶2∶4，電荷量之比為1∶1∶2，則下列推斷中正確的是()A．三種粒子從B板運(yùn)動(dòng)到熒光屏經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間相同B．三種粒子打到熒光屏上的位置相同C．偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為1∶2∶2D．偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為1∶2∶4解析：選B設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，偏轉(zhuǎn)極板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，板間距離為d，在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理得qU1＝eq\f(1,2)mv02，解得v0＝eq\r(\f(2qU1,m))，三種粒子從B板運(yùn)動(dòng)到熒光屏的過(guò)程，水平方向做速度為v0的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由于三種粒子的比荷不全相同，則v0不全相同，所以三種粒子從B板運(yùn)動(dòng)到熒光屏經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間不全相同，故A錯(cuò)誤；在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，a＝eq\f(qU2,md)，t＝eq\f(L,v0)，vy＝at，y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU2L2,2mdv02)＝eq\f(U2L2,4dU1)，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qU2L,mdv02)＝eq\f(U2L,2dU1)，可知y與粒子的種類(lèi)、質(zhì)量、電荷量無(wú)關(guān)，故三種粒子偏轉(zhuǎn)距離相同，打到熒光屏上的位置相同，故B正確；偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力做功為W＝qEy，則W與q成正比，三種粒子的電荷量之比為1∶1∶2，則電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為1∶1∶2，故C、D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)9．一平行板電容器充電后，把電源斷開(kāi)，再用絕緣工具將兩板距離拉開(kāi)一些，則()A．電容器的帶電荷量增加B．電容增大C．電容器電壓增加D．兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變解析：選CD平行板電容器充電后，把電源斷開(kāi)，其所帶電荷量不變，故A錯(cuò)誤；依據(jù)電容的確定式C＝eq\f(εrS,4πkd)，可知電容與板間距離成反比，當(dāng)把兩板拉開(kāi)一些距離，電容減小，故B錯(cuò)誤；Q不變，C減小，由電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，可知電容器電壓增加，故C正確；由電容的確定式C＝eq\f(εrS,4πkd)，電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝eq\f(U,d)，聯(lián)立可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)，可知E與d無(wú)關(guān)，所以?xún)砂彘g電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故D正確。10．如圖所示，用電池對(duì)電容器充電，電路a、b之間接有一靈敏電流表，兩極板之間有一個(gè)電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將兩極板的間距變小，則()A．電荷q帶正電B．電荷q帶負(fù)電C．電流表中將有從a到b的電流D．電流表中將有從b到a的電流解析：選BC電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到重力與電場(chǎng)力而平衡，電容器上極板帶正電，電場(chǎng)方向向下，而電場(chǎng)力方向向上，故電荷q帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤，B正確；將兩極板的間距變小，依據(jù)電容的確定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，電容增大，電容器的電壓U不變，由電容的定義式C＝eq\f(Q,U)分析得知，電容器的電荷量增大，電容器充電，而電容器上極板帶正電，則電流表中將有從a到b的電流，故D錯(cuò)誤，C正確。11．(2024·廣州檢測(cè))帶正電的微粒放在電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向隨著時(shí)間變更的規(guī)律如圖所示，微粒只在電場(chǎng)力的作用下由靜止起先運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．微粒在0～1s內(nèi)的加速度與1～2s內(nèi)的加速度相同B．微粒將沿著一條直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C．微粒做往復(fù)運(yùn)動(dòng)D．微粒在第1s內(nèi)的位移與第3s內(nèi)的位移相同解析：選BD0～1s內(nèi)和1～2s內(nèi)微粒的加速度大小相等，方向相反，A錯(cuò)誤；0～1s內(nèi)和1～2s內(nèi)微粒分別做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，依據(jù)這兩段運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性，2s的末速度為0，所以每個(gè)1s內(nèi)的位移均相同且2s以后的運(yùn)動(dòng)重復(fù)0～2s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，是單向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，B、D正確，C錯(cuò)誤。12．如圖所示，氕、氘、氚的原子核自初速度為零經(jīng)同一電場(chǎng)加速后，又經(jīng)同一勻強(qiáng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，最終打在熒光屏上，那么()A．經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)氚核做的功最多B．經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)三種原子核做的功一樣多C．三種原子核打在屏上的速度一樣大D．三種原子核都打在屏的同一位置上解析：選BD同一加速電場(chǎng)、同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，三種原子核帶電荷量相同，故在同一加速電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)它們做的功都相同，它們離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏移量相同，所以在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)它們做的功也相同，A錯(cuò)，B對(duì)；由于質(zhì)量不同，所以三種原子核打在屏上的速度不同，C錯(cuò)；再依據(jù)偏轉(zhuǎn)距離公式和偏轉(zhuǎn)角公式y(tǒng)＝eq\f(l2U2,4dU1)，tanθ＝eq\f(lU2,2dU1)知，三種原子核都打在屏的同一位置上，D對(duì)。三、非選擇題(本題共5小題，共60分)13．(8分)在測(cè)定電容器電容值的試驗(yàn)中，將電容器、電壓傳感器、阻值為3kΩ的電阻R、電源、單刀雙擲開(kāi)關(guān)按圖甲所示電路圖進(jìn)行連接。先使開(kāi)關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，充電完畢后把開(kāi)關(guān)S擲向2端，電容器放電，直至放電完畢。試驗(yàn)得到的與電壓傳感器相連接的計(jì)算機(jī)所記錄的電壓隨時(shí)間變更的u-t曲線(xiàn)如圖乙所示，圖丙為由計(jì)算機(jī)對(duì)圖乙進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后記錄了“峰值”及曲線(xiàn)與時(shí)間軸所圍“面積”的圖。(1)依據(jù)圖甲所示的電路，視察圖乙可知：充電電流與放電電流方向________(選填“相同”或“相反”)，大小都隨時(shí)間________(選填“增加”或“減小”)。(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接“1”時(shí)，上極板帶________(選填“正”或“負(fù)”)電。(3)某同學(xué)認(rèn)為：仍利用上述裝置，將電壓傳感器從電阻兩端改接在電容器的兩端，也可以測(cè)出電容器的電容值。該同學(xué)的說(shuō)法________(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)，理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)依據(jù)題圖甲所示的電路，視察題圖乙可知：充電電流與放電電流方向相反，大小都隨時(shí)間減小。(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接“1”時(shí)，是與電源連接，是充電，且上極板帶正電。(3)正確。因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)S與2連接，電容器放電的過(guò)程中，電容器C與電阻R上的電壓大小相等，因此通過(guò)對(duì)放電曲線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后記錄的“峰值Um”及曲線(xiàn)與時(shí)間軸所圍“面積S”，可應(yīng)用C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(S,RUm)計(jì)算電容值。答案：(1)相反減小(2)正(3)正確理由見(jiàn)解析14．(10分)如圖所示，一平行板電容器的兩個(gè)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(xiàn)懸掛于O點(diǎn)。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(shí)懸線(xiàn)與豎直方向的夾角為eq\f(π,6)。再給電容器緩慢充電，直到懸線(xiàn)和豎直方向的夾角增加到eq\f(π,3)，且小球與兩極板不接觸。求其次次充電使電容器正極板增加的電荷量。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)兩極板之間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為：E＝eq\f(U,d)，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(shí)，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Fcosθ1＝mg，F(xiàn)sinθ1＝qE式中F為此時(shí)懸線(xiàn)的張力聯(lián)立以上各式得tanθ1＝eq\f(qQ,mgCd)設(shè)其次次充電使正極板上增加的電荷量為ΔQ，此時(shí)小球偏轉(zhuǎn)角θ2＝eq\f(π,3)，則tanθ2＝eq\f(qQ＋ΔQ,mgCd)由以上兩式得：eq\f(tanθ1,tanθ2)＝eq\f(Q,Q＋ΔQ)代入數(shù)據(jù)解得ΔQ＝2Q。答案：2Q16.(12分)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m＝2.0×10－11kg，電荷量q＝＋1.0×10－5C的帶電微粒(重力忽視不計(jì))，從靜止起先經(jīng)U1＝100V電壓加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中。金屬板長(zhǎng)L＝20cm，兩板間距d＝10eq\r(3)cm。(1)求微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度v1；(2)若微粒射出電場(chǎng)過(guò)程的偏轉(zhuǎn)角為θ＝30°，求兩金屬板間的電壓U2。解析：(1)微粒經(jīng)加速電場(chǎng)加速后速度為v1，依據(jù)動(dòng)能定理：qU1＝eq\f(1,2)mv12，解得v1＝eq\r(\f(2qU1,m))＝1.0×104m/s。(2)微粒在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向：v1＝eq\f(L,t)，豎直方向：設(shè)加速度為a，出電場(chǎng)時(shí)豎直方向的速度為v2，a＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU2,dm)，v2＝at＝eq\f(qU2,dm)·eq\f(L,v1)，tanθ＝eq\f(v2,v1)＝eq\f(qU2L,dmv12)＝eq\f(U2L,2dU1)，所以有U2＝eq\f(2dU1,L)tanθ，代入數(shù)據(jù)解得U2＝100V。答案：(1)1.0×10416．(14分)如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L＝0.4m，兩極板間的距離d＝4×10－3m。有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩極板中心平行于極板射入，開(kāi)關(guān)S閉合前，兩極板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中心。已知微粒質(zhì)量m＝4×10－5kg，電荷量q＝＋1×10－8C。g取10m(1)求微粒的入射速度v0的大小；(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊緣射出電場(chǎng)，電容器的上極板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U的取值范圍為多少？解析：(1)由eq\f(L,2)＝v0t，eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)gt2，可得v0＝eq\f(L,2)eq\r(\f(g,d))＝10m/s。(2)電容器的上極板應(yīng)接電源的負(fù)極。設(shè)所加電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下極板的右邊緣射出，則eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))2，a1＝g－eq\f(qU1,md)解得U1＝120V設(shè)所加電壓為U2時(shí)，微粒恰好從上極板的右邊緣射出，則eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al