(新課標(biāo))2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題六 靜電場 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練31
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1、(新課標(biāo))2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題六 靜電場 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練31 1.(2017·河北邯鄲模擬)平行板電容器兩個(gè)帶電極板之間存在引力作用,引力的大小與內(nèi)部場強(qiáng)E和極板所帶電荷量Q的乘積成正比.現(xiàn)將一平行板電容器兩極板接在恒壓直流電源上,將兩板間距減小至原來的,則兩極板之間的引力與原來的引力的比值是( ) A. B. C. D. [解析] 根據(jù)C=可知,將兩板間距減小至原來的時(shí),電容增大到原來的,而電容器的電壓不變,所以電容器的電荷量增大到原來的,又根據(jù)E=可知將兩板間距減小至原來的時(shí),電容器的電壓不變,所以電場強(qiáng)度增大到原來的,依題意可得兩極板之間的引力與原來的比值是,即D
2、選項(xiàng)正確. [答案] D 2.(多選)(2017·貴陽模擬)如圖所示,A、B為平行板電容器的金屬板,G為靜電計(jì).開始時(shí)開關(guān)S閉合,靜電計(jì)指針張開一定角度.下列操作可使指針張開角度增大一些的是( ) A.保持開關(guān)S閉合,將R上的滑片向右移動(dòng) B.?dāng)嚅_開關(guān)S后,將A、B兩極板分開一些 C.?dāng)嚅_開關(guān)S后,將A、B兩極板的正對(duì)面積減小一些 D.保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板分開一些 [解析] 保持開關(guān)S閉合,電容器兩極板的電勢差不變,等于電源兩端電壓,靜電計(jì)指針張開的角度不變,A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤;斷開開關(guān)S后,電容器極板上帶電荷量Q不變,將A、B兩極板分開一些,由C=可知,電容器的電容
3、減小,又Q=CU,則電勢差增大,B選項(xiàng)正確;斷開開關(guān)S后,將A、B兩極板的正對(duì)面積減小一些,電容器的電容減小,由C=可知,電勢差增大,靜電計(jì)指針張開的角度增大,C選項(xiàng)正確. [答案] BC 3.(2016·全國卷Ⅰ)一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì),接在恒壓直流電源上.若將云母介質(zhì)移出,則電容器( ) A.極板上的電荷量變大,極板間電場強(qiáng)度變大 B.極板上的電荷量變小,極板間電場強(qiáng)度變大 C.極板上的電荷量變大,極板間電場強(qiáng)度不變 D.極板上的電荷量變小,極板間電場強(qiáng)度不變 [解析] 根據(jù)C=,將云母介質(zhì)移出,εr減小,電容器的電容C減?。?yàn)殡娙萜鹘釉诤銐弘娫瓷?,電容器?/p>
4、端電壓U保持不變.根據(jù)C=得Q=CU,可知極板上的電荷量減?。鶕?jù)E=,U、d均不變,可知極板間電場強(qiáng)度不變,D正確. [答案] D 4.(2017·湖北七市聯(lián)考)如圖所示,一水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q,一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場),從左端以初速度v0滑上金屬板光滑的上表面并向右運(yùn)動(dòng)到右端,在運(yùn)動(dòng)過程中( ) A.小球先做減速運(yùn)動(dòng)再做加速運(yùn)動(dòng) B.小球受到的合力的沖量為零 C.小球的電勢能先減小后增加 D.小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng) [解析] 金屬板光滑的上表面是等勢面,所以小球做勻速直線運(yùn)動(dòng),電勢能不變,小球受到的合力的沖量為零,
5、即只有B選項(xiàng)正確.
[答案] B
5.(多選)(2017·天津和平質(zhì)量調(diào)查)光滑水平面上有一邊長為L的正方形區(qū)域ABCD處在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中,電場方向與正方形的某一條邊平行,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由AC邊的中點(diǎn),以垂直于該邊的水平初速度v0進(jìn)入該正方形區(qū)域,當(dāng)小球再次運(yùn)動(dòng)到該正方形區(qū)域的邊緣時(shí),具有的動(dòng)能可能為( )
A.mv+qEL B.mv+qEL
C.mv+qEL D.mv-qEL
[解析] 若電場方向與BD平行,則電場力做的功W≤EqL,動(dòng)能滿足mv 6、mv+EqL或Ek=mv-EqL或Ek=mv.故A、C正確,B、D錯(cuò)誤.
[答案] AC
6.(多選)(2015·天津卷)如圖所示,氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E1,之后進(jìn)入電場線豎直向下的勻強(qiáng)電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在屏上.整個(gè)裝置處于真空中,不計(jì)粒子重力及其相互作用,那么( )
A.偏轉(zhuǎn)電場E2對(duì)三種粒子做功一樣多
B.三種粒子打到屏上時(shí)的速度一樣大
C.三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同
D.三種粒子一定打到屏上的同一位置
[解析] 設(shè)加速電場兩板間距離為d,則qE1d=mv,粒子在偏轉(zhuǎn)電場中偏轉(zhuǎn),設(shè)側(cè)移量為y,偏轉(zhuǎn)電場兩板的長度 7、為L,則y=·2=,在偏轉(zhuǎn)電場中偏轉(zhuǎn)電場對(duì)粒子做的功W=qE2y=
,由于三種粒子的電荷量相等,因此偏轉(zhuǎn)電場對(duì)三種粒子做的功相等,A項(xiàng)正確;三種粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度v滿足qE1d+qE2y=mv2,由于質(zhì)量不同,因此速度v大小不同,B項(xiàng)錯(cuò)誤;三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上的時(shí)間t= +x ,x為加速電場右極板到屏的距離,由于質(zhì)量不同,因此運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于粒子從同一位置射出偏轉(zhuǎn)電場,射出電場時(shí)的速度的反向延長線均交于偏轉(zhuǎn)電場中線的中點(diǎn),因此粒子會(huì)打在屏上同一位置,D項(xiàng)正確.
[答案] AD
7.(多選)如圖所示,M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板,板間有勻強(qiáng)電場,質(zhì)量為m、電荷量 8、為-q的帶電粒子,以初速度v0由小孔進(jìn)入電場,當(dāng)M、N間電壓為U時(shí),粒子剛好能到達(dá)N板,如果要使這個(gè)帶電粒子能到達(dá)M、N兩板間距的處返回,則下述措施能滿足要求的是( )
A.使初速度減為原來的
B.使M、N間電壓提高到原來的2倍
C.使M、N間電壓提高到原來的4倍
D.使初速度和M、N間電壓都減為原來的
[解析] 在粒子剛好到達(dá)N板的過程中,由動(dòng)能定理得-qEd=0-mv,所以d=,令帶電粒子離開M板的最遠(yuǎn)距離為x,則使初速度減為原來的,x=;使M、N間電壓提高到原來的2倍,電場強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍,x=,使M、N間電壓提高到原來的4倍,電場強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍,x=;使初速度和M 9、、N間電壓都減為原來的,電場強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼囊话?,x=.
[答案] BD
8.如下圖所示,空間有一水平向右的勻強(qiáng)電場,半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),O是圓心,AB是豎直方向的直徑.一質(zhì)量為m、電荷量為+q(q>0)的小球套在圓環(huán)上,并靜止在P點(diǎn),OP與豎直方向的夾角θ=37°.不計(jì)空氣阻力.已知重力加速度為g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)求電場強(qiáng)度E的大??;
(2)若要使小球從P點(diǎn)出發(fā)能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),求小球初速度的大小應(yīng)滿足的條件.
[解析] (1)當(dāng)小球靜止在P點(diǎn)時(shí),小球的受力情況如下圖所示,則有
=tan37°,所以E=.
(2)當(dāng) 10、小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),可以等效為在一個(gè)“重力加速度”為g的“重力場”中運(yùn)動(dòng).若要使小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),則小球必須能通過圖中的Q點(diǎn).設(shè)當(dāng)小球從P點(diǎn)出發(fā)的速度為vmin時(shí),小球到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)速度為零.在小球從P運(yùn)動(dòng)到Q的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有
-mg·2r=0-mv
所以vmin=,即小球的初速度應(yīng)不小于.
[答案] (1) (2)小球的初速度應(yīng)不小于
[素能培養(yǎng)]
9.(多選)(2017·合肥聯(lián)考)如圖所示,正方體真空盒置于水平面上,它的ABCD面與EFGH面為金屬板,其他面為絕緣材料.ABCD面帶正電,EFGH面帶負(fù)電.從小孔P沿水平方向以相同速率射入三個(gè)質(zhì)量相同的帶正電液滴A、B、C, 11、最后分別落在1、2、3三點(diǎn),則下列說法正確的是( )
A.三個(gè)液滴在真空盒中都做平拋運(yùn)動(dòng)
B.三個(gè)液滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定相同
C.三個(gè)液滴落到底板時(shí)的速率相同
D.液滴C所帶電荷量最多
[解析] 三個(gè)液滴在水平方向受到電場力作用,水平方向不是勻速直線運(yùn)動(dòng),所以三個(gè)液滴在真空盒中不是做平拋運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于三個(gè)液滴在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),三個(gè)液滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,選項(xiàng)B正確;三個(gè)液滴落到底板時(shí)豎直分速度相等,而水平分速度不相等,所以三個(gè)液滴到底板時(shí)的速率不相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于液滴C在水平方向位移最大,說明液滴C在水平方向加速度最大,所帶電荷量最多,選項(xiàng)D正確.
[答案] BD 12、
10.如圖所示,A、B為平行金屬板,兩板相距為d,分別與電源兩極相連,兩板的中央各有一小孔M和N.今有一帶電質(zhì)點(diǎn),自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上),空氣阻力忽略不計(jì),質(zhì)點(diǎn)到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零,然后沿原路返回.若保持兩極板間的電壓不變,則下列說法不正確的是( )
A.把A板向上平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回
B.把A板向下平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落
C.把B板向上平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回
D.把B板向下平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落
[解析] P至N過程, 13、2mgd-qUAB=0,把A板向上平移一段距離后,UAB不變,P與N的距離也不變,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回;將A板向下平移一小段距離,UAB不變,根據(jù)動(dòng)能定理,mgh-qUAB=0,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回;把B板向上平移一小段距離,UAB不變,h變小,mgh-qUAB<0,質(zhì)點(diǎn)到達(dá)N點(diǎn)之前小球的速度已為0,之后向上返回;把B板向下平移一小段距離,UAB不變,h變大,mgh-qUAB=mv2>0,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落.
[答案] B
11.(多選)(2017·河北唐山一模)如圖所示,豎直平面內(nèi)有A、B兩點(diǎn),兩點(diǎn)的水平距離和豎直距離均為H,空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場 14、.一質(zhì)量為m的帶電小球從A點(diǎn)以水平速度v0拋出,經(jīng)一段時(shí)間豎直向下通過B點(diǎn).重力加速度為g,小球在由A到B的運(yùn)動(dòng)過程中,下列說法正確的是( )
A.小球帶負(fù)電
B.速度先增大后減小
C.機(jī)械能一直減小
D.任意一小段時(shí)間內(nèi),電勢能的增加量總等于重力勢能的減少量
[解析] 由題可知,小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),在水平方向做勻減速運(yùn)動(dòng),可知其所受電場力方向向左,與電場方向相反,則小球帶負(fù)電,電場力一直對(duì)小球做負(fù)功,小球的電勢能增加,機(jī)械能減小,A、C正確.小球受豎直向下的重力和水平向左的電場力,合力方向指向左下方,又初速度水平向右,末速度豎直向下,由力與速度夾角關(guān)系可知,合力對(duì)小 15、球先做負(fù)功,后做正功,小球的速度先減小,后增大,B錯(cuò)誤.任意一小段時(shí)間內(nèi),小球的動(dòng)能、電勢能和重力勢能的和保持不變,則電勢能的增加量不一定等于重力勢能的減少量,D錯(cuò)誤.
[答案] AC
12.(2017·湖南長沙模擬)如圖所示,互相絕緣且緊靠在一起的A、B物體,靜止在水平地面上,A的質(zhì)量為m=0.04 kg,帶電荷量為q=+5.0×10-5 C,B的質(zhì)量為M=0.06 kg,不帶電.兩物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.4,t=0時(shí)刻開始,空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E=1.6×104 N/C.設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小物塊所帶的電荷量沒有變化.
(1)求A、B的加速度及其相互作用力 16、的大?。?
(2)若t=2 s后電場反向,且場強(qiáng)減為原來的一半,求物體B停下時(shí)兩物體間的距離.
[解析] (1)對(duì)整體分析,加速度大小a==4 m/s2
隔離B分析,根據(jù)牛頓第二定律有F-μMg=Ma
解得F=μMg+Ma=0.48 N
(2)t=2 s時(shí),A、B的速度大小v=2×4 m/s=8 m/s
t=2 s后電場反向,且場強(qiáng)減為原來的一半
此時(shí)A做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小aA==14 m/s2
B做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小aB=μg=4 m/s2
B速度減為零的時(shí)間tB==2 s
減速到零的位移大小xB==8 m
A速度減為零的時(shí)間tA1== s
減速到零的位移大小xA1== m
則A反向做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小
aA′==6 m/s2
則反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移大小
xA2=aA′(tB-tA1)2= m
則A、B的距離Δx=xA2-xA1+xB≈11.8 m
[答案] (1)4 m/s2 0.48 N (2)11.8 m
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