必修第三册第十章 静电场的能量 综合复习题
一、单选题
1.如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a和c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上.以下判断正确的是( )
A.b点电场强度大于d点电场强度
B.a点电场强度与c点电场强度相同
C.a点电势与c点的电势相同
D.试探电荷-q(q为正)在a点的电势能小于在c点的电势能
2.M、N是某电场中一条电场线上的两点,从M点静止释放质子,仅在电场力的作用下沿电场线由M点运动到N点,其电势能随位置变化的关系如图所示,则该电场分布可能正确的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示,虚线 a、b、c 是电场中的三个等势面,实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹,P、Q 是轨迹上的两点。下列说法正确的是( )
A.质点在 Q 点时电势能比 P 点时大
B.质点在 Q 点时加速度方向与等势面 a 垂直
C.三个等势面中等势面 a 的电势最低
D.质点在 Q 点时的加速度比在 P 点时的大
4.图中虚线为某一电场的等势面,仅在电场力作用下一带正电液滴从a点加速运动到b点,a点和b点的电势分别为、,带电液滴在a点和b点的加速度分别为aa、ab,下列说法正确的是( )
A.,aa>ab
B.,aa>ab
C.,aa
D.,aa5.如图为某电场中的三条电场线,A、B、C是其中一条电场线上的三个点。已知AB=BC=1cm,A、C两点的电势分别为A=20V,C=10V,下列说法正确的是( )
A.B点的电势大于15V
B.B点的电场强度方向由B指向A
C.将电子从A点移动到C点,电子克服电场力做功10eV
D.A点的电场强度大小为10N/C
6.如图所示,等量异种点电荷固定在P、Q两点处,O是P、Q连线的中点,在垂直P、Q的平面内有一个以O为圆心的圆,是圆的一条直径,将一个带正电的粒子从a点沿直线移到b点,此过程中( )
A.粒子的电势能一定先减小后增大
B.粒子的电势能一定先增大后减小
C.粒子受到的电场力一定先增大后减小
D.粒子受到的电场力一定先减小后增大
7.真空中固定的四个点电荷分别位于正四面体的四个顶点处,电荷量及电性如图所示,A点为对应棱的中点,B点为右侧面的中心点,C点为底面的中心,D点为正四面体的中心点(到四个顶点的距离均相等)。下列判断正确的是( )
A.A点电势等于D点电势
B.B点电势高于C点电势
C.A点的电势等于C点的电势
D.将电子从A点移动到B点,电势能不变
8.空间存在电场强度的匀强电场,在该电场中有一直角三角形ABC,其中,边长、。取无穷远处电势为零,B点的电势,C点的电势,知A点电势为三点中最低的,则A点的电势为( )
A.6V
B.4V
C.2V
D.0
9.如图所示,匀强电场中的A,B,C三点的连线构成边长为L的等边三角形。把带电量为-e的电子从A移动到B,电场力做功W;把带电量为+e的质子从B移到C,电场力也做功W,则下列说法中正确的是( )
A.A,B,C三点的电势关系为φA>φB>φC
B.A,C间的电势差为
C.电场强度的方向一定与垂直
D.若场强与纸面平行,则场强大小等于
10.如图所示,将平行板电容器与电池组相连,两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两板缓慢地错开一些,其他条件不变,则( )
A.电容器带电量不变
B.尘埃仍静止
C.检流计中无电流
D.检流计中有b→a的电流
11.熔喷布是医用口罩的最核心的材料。工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度,通常要在生产流水线上设置如图所示传感器,其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板,上下位置均固定,且分别接在恒压直流电源的两极上,G是灵敏电流计。熔喷布匀速从两极板间穿过时,关于熔喷布说法正确的是( )
A.突然变薄时,电容器两端电压变小
B.突然变薄时,极板上所带的电荷量增加
C.突然变厚时,有自b向a的电流流过灵敏电流计
D.厚度未发生变化时,灵敏电流计读数不为零
12.如图所示,一平行板电容器的两极板A、B水平放置,A在上方,B在下方,上极板A接地,电容器、理想的二极管、开关S与电源相连,已知A和电源正极相连,理想二极管具有单向导电性。现将开关S闭合,位于A、B两板之间P点的带电粒子恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.断开开关S,将A板向上移动一小段距离,带电粒子将向下移动
B.断开开关S,将A板向左移动一小段距离,用电压表测量A、B两板间的电压,电压值始终不变
C.保持开关S闭合,将B板向左移动一小段距离,A、B两板间的电压不变
D.保持开关S闭合,将B板向上移动一小段距离,带电粒子将向上移动
13.如图所示,两块很大的平行金属板M、N水平正对放置,连在恒定电压的电源上(极板移动过程U不变),两板间有一带电微粒以速度v0沿直线运动,当微粒运动到P点时,迅速将N板下移一小段距离。则此后微粒的运动情况可能是( )
A.沿轨迹①做曲线运动
B.方向改变沿轨迹②做直线运动
C.方向不变沿轨迹③做直线运动
D.沿轨迹④做曲线运动
14.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷(上极板带正电),与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一固定在P点的正点电荷,以E表示两板间的电场强度,U表示两板之间的电势差,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )
A.E不变,Ep不变
B.U不变,E减小
C.θ增大,E不变
D.θ不变,Ep增大
15.如图所示,在竖直放置间距为d的平行板电容器中,存在电场强度为E的匀强电场,有一质量为m,电荷量为+q的点电荷从两极板正中间处静止释放,重力加速度为g,则点电荷运动到负极板的过程( )
A.加速度大小为
B.所需的时间为
C.下降的高度为
D.电场力所做的功为
16.如图甲所示,真空中水平放置两块长度为2d的平行金属板P、Q两板间距为d,两板间加上如图乙所示最大值为U0的周期性变化的电压,在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A,自t=0时刻开始连续释放初速度大小为v0,方向平行于金属板的相同带电粒子,t=0时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场,已知电场变化周期,粒子质量为m,不计粒子重力及相互间的作用力,则下列叙述不正确的是( )
A.在t=0时刻进入的粒子离开电场时速度大小为v0
B.粒子的电荷量为
C.在t=T时刻进入的粒子离开电场时电势能减少了
D.在t=T时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场
二、多选题
17.某静电场中的一条电场线与x轴重合,其电势的变化规律如图所示。将一电子从原点O由静止释放,不计电子受到的重力。下列说法正确的是( )
A.在范围内,原点O处的电场强度最大
B.在范围内,原点O处的电场强度最小
C.电子将沿x轴负方向运动,加速度减小
D.电子将沿x轴正方向运动,加速度增大
18.如图,电荷量分别为q和–q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则( )
A.a点和b点的电势相同
B.a点和b点的电场强度相同
C.立方体前表面面心和左侧面面心电势相同
D.立方体前表面面心和左侧面面心电场强度相同
19.如图所示为某一点电荷形成的一簇电场线,a、b、c三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O点射入电场的运动轨迹,其中b虚线为一圆弧,AB的长度等于BC的长度,且三个粒子所带的电荷量大小相等,不计粒子重力,下列说法正确的是( )
a虚线对应的粒子可能带正电荷
B.AB的长度等于BC的长度,则UAB=UBC
b虚线对应的粒子运动过程中的加速度大小不变
D.c虚线对应的粒子运动过程中电势能不断增大
20.某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的5个点,则( )
A.一正电荷从b点运动到e点,电场力做正功
B.一电子从a点运动到d点,电场力做功为4eV
C.b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向左
D.a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大
21.空间有一电场,各点电势随位置的变化情况如图所示(图像关于原点对称),下列说法正确的是( )
A.点的电场强度一定为零
B.与点的电场强度相同
C.将负电荷从移到电荷的电势能增大
D.和两点在同一等势面上
22.下列说法正确的是( )
A.根据E=,可知电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比
B.根据C=,可知电容器的电容与所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比
C.根据E=,可知电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量有关
D.根据UAB=,可知带电荷量为1C的正电荷,从电场中的A点移动到B点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差为-1V
23.如图所示,两块正对平行金属板M、N与电池相连,N板接地,有一带电小球静止在两板间的点,如果M板向下平移一小段距离,则( )
A.小球受到的电场力变大
B.M板的带电荷量增加
C.小球向下运动
D.小球的电势能减小
24.两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m,带电油滴恰好静止在两极之间,如图所示,在其它条件不变的情况下,那么在下列的过程中( )
A.如果保持连接电源,将两极距离不变,非常缓慢地错开一些,电流计中电流从b流向a
B.如果保持连接电源,将A板上移,油滴将向上加速运动
C.如果断开电源,A板上移,B板接地,油滴静止不动,油滴处电势不变
D.如果断开电源,两板间接静电计,B板下移,静电计指针张角变大
25.如图所示的电路中,AB是两金属板构成的平行板电容器。先将电键K闭合,等电路稳定后再将K断开,然后将B板向下平移一小段距离,并且保持两板间的某点P与A板的距离不变。则下列说法正确的是( )
A.电容器的电容变小
B.两板间电场强度变大
C.两板间电场强度变小
D.P点电势升高
26.在如图所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定( )
A.电源的电动势E一定大于击穿电压U
B.电容器所带的最大电荷量一定为
C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大
D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
27.如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的偏转匀强电场中,在满足电子能射出平行极板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ变大的是( )
A.U1变大、U2变大 B.U1变小、U2不变
C.U1变大、U2变小 D.U1不变、U2变大
28.如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的初速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点(重力不计),则从开始射入至打到上极板的过程中( )
A.它们运动的时间tQ=tP
B.它们的电势能减少量之比ΔEpP∶ΔEpQ=1∶2
C.它们所带电荷量之比qP∶qQ=1∶2
D.它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ=2∶1
三、实验题
29.如图所示为“探究影响平行板电容器电容的因素”的实验,其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器充电后与电源断开。
(1)本实验采用的科学方法是______;
A.理想实验法 B.等效替代法 C,控制变量法 D.建立物理模型法
(2)实验中使用静电计的目的是______(填序号);
A.测定两板之间的电场强度
B.直接测量电容器电容的变化情况
C.观察电容器电荷量的变化情况
D.观察电容器电势差的变化情况
(3)在实验中观察到的现象是______。
A.图中的手水平向左移动时,静电计指针的张角变大
B.图中的手水平向左移动时,静电计指针的张角不变
C.图中的手竖直向上移动时,静电计指针的张角变小
D.图中的手不动,而向两板间插入陶瓷片时,静电计指针的张角变大
30.美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置,最先测出了电子的电荷量,被称为密立根油滴实验。如下图所示,两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接,板间产生匀强电场,方向竖直向下,图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
若要测出该油滴的电荷量,需要测出的物理量有________;
A.油滴质量m
B.两板间的电压U
C.两板间的距离d
D.两板的长度L
用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量________已知重力加速度为;
在进行了几百次的测量以后,密立根发现油滴所带的电荷量虽不同,但都是某个最小电荷量的整数倍,这个最小电荷量被认为是元电荷,其值为________C。
31.(1)在如图所示的实验装置中,充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接,极板B接地
若极板B稍向上移动一点,则将观察到静电计指针偏角______________,此实验说明平行板电容器的电容随正对面积减小而_______;(填“变大”或“变小”)
若极板B稍向左移动一点,则将观察到静电计指针偏角_______,此实验说明平行板电容器的电容随距离变大而_____,(填“变大”或“变小”)
(2)如图所示为示波管的示意图,以屏幕的中心为坐标原点,建立如图所示的直角坐标系xoy,当在这对电极上加上恒定的电压,同时在电极上加上恒定的电压时,荧光屏上光点的坐标为(4,-1),则当在这对电极上加上恒定的电压,同时在电极上加上恒定的电压时,荧光屏上光点的坐标为(_______,__________)
四、解答题
32.如图所示,在水平向右的匀强电场中,有一电荷量为q=-4×10-7C的负点电荷从A点运动到B点,电势能减小了3.2×10-6J,AB间距离L=4m,与水平方向夹角为60°;求:
(1)B和A两点间的电势差UBA。
(2)电场强度E是多大?
(3)如果A点的电势为-4V,那么B点的电势为多大?
33.如图所示为一组未知方向的匀强电场的电场线,将带电荷量为q=-1.0×10-6C的点电荷由A点沿水平线移至B点,克服静电力做了4×10-6J的功,已知A、B间的距离为20cm。
(1)求A、B两点间的电势差UAB;
(2)若A点的电势为φA=1V,求B点的电势φB;
(3)求该匀强电场E。
34.一束电子流经U1=5000V的加速电压加速后,在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,两极板间电压U2=400V,两极板间距离d=2.0cm,板长L1=5.0cm。
(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y;
(2)若平行板的右边缘与屏的距离L2=5cm,求电子打在屏上的位置与中心O的距离Y(O点位于平行板水平中线的延长线上);
(3)若另一个质量为m(不计重力)的二价负离子经同一电压U1加速,再经同一偏转电场射出,则其射出偏转电场的偏移量y′和打在屏上的偏移量Y′各是多大?
35.如图所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正电荷为圆心的圆交于、两点,质量为、带电量为的有孔小球从杆上点无初速度下滑,已知,,小球滑到B点时的速度大小为2gh,求∶
(1)小球由到B的过程中电场力做的功;
(2)A、两点的电势差;
(3)若,求小球到达时的速度大小。
36.如图所示,平行金属板上板带负电,下板带正电,金属板长,板间距,两极板电势差为,有一质量为、电荷量的带正电小球(可视为质点)沿水平方向从两平行金属板的中央以初速度射入两板间的匀强电场,重力加速度为。小球从两板间射出后恰好沿切线方向进入光滑圆弧形轨道,轨道半径,点为轨道的圆心,轨道上点与地面相切,,间虚线区域存在水平向右的匀强电场,,,点右侧有一个光滑斜面高,不计小球从点滑上斜面处(或从斜面下滑到点)的机械能损失,求:
(1)小球在两板间运动的时间;
(2)小球第一次到达点时对轨道的压力大小;
(3)若间的动摩擦因数,小球在间通过的路程
参考答案
1.D
【详解】
A.在两等量异号电荷连线上,中间点电场强度最小;在两等量异号电荷连线的中垂线上,中间点电场强度最大;所以b点场强小于d点场强,选项A错误;
B.根据电场分布的对称性可知a点与c点的场强大小相等,但方向不同,故场强不同,故B错误;
C.沿着电场线方向电势逐渐降低, a点电势比b点电势高,b点电势比c点电势高,所以a比c点电势高,故C错误;
D.因a点的电势高于c点的电势,由可得试探电荷-q在a点的电势能小于在c点的电势能,故D正确。
故选D。
2.A
【详解】
质子从M到N,电势能图线的斜率逐渐减小,斜率表示电场力的大小,知电场力逐渐减小,则电场强度逐渐减小,所以EM>EN。由于电势能逐渐降低,知电场力做正功,则质子所受的电场力方向由M指向N,电场线的方向由M指向N。
故选A。
3.B
【详解】
A.负电荷从P向Q运动,电场力做正功,电势能减小,所以质点通过Q点时的电势能比通过P点时的小。故A错误;
B.根据电场线与等势面的相互垂直可知,质点通过Q点时的电场力的方向一定与等势面a垂直,所以质点通过Q点时的加速度的方向一定与等势面a垂直,故B正确;
C.电场力做正功,故φa>φc,故C错误;
D.等差等势面P处密,P处电场强度大,电场力大,加速度大。故D错误。
故选B。
4.B
【详解】
仅在电场力作用下一带正电液滴从a点加速运动到b点,正电荷受力方向与电场强度方向相同,又沿电场方向电势降低所以b点电势低于a点电势;等势面密集的地方电场强度大,故a点所在区域电场强度大,由
可知液滴在a点受电场力较大,加速度较大。故B正确。
故选B。
5.C
【详解】
A.从A到C,电场强度逐渐减小,根据可知
所以B点的电势小于15V。A错误;
B.沿着电场强度的方向电势逐渐降低,所以B点的电场强度方向由A指向B。B错误;
C.将电子从A点移动到C点,电子受力方向与运动方向相反,电场力做功为
C正确;
D.电场不是匀强电场,所以A点的电场强度无法求解。D错误。
故选C。
6.C
【详解】
AB.等量异种点电荷的连线的中垂面是等势面,在等势面上移动电荷电场力不做功,故粒子的电势能不变,故AB错误;
CD.根据电场线的疏密判断场强的大小,电场线越密,场强越大;电场线越疏,场强越小。如图,根据等量异种点电荷形成电场的电场线分布的对称性分析,将一个带正电的粒子从a点沿直线移到b点的过程中,粒子所处位置的电场强度先变大再变小,由
可知,粒子受到的电场力一定先增大后减小。故C正确D错误。
故选C。
7.A
【详解】
A.A、D点位于右侧面底边一对正、负点电荷连线的中垂面上,即位于这一对正、负点电荷形成的电场的等势面上;同理,也位于左侧棱上的一对正、负点电荷形成的电场的等势面上;故A点电势等于D点电势,故A正确;
BC. A、B、C三点位于右侧面底边一对正、负点电荷连线的中垂面上,即位于这一对正、负点电荷形成的电场的等势面上,故A、B、C三点的电势由左侧棱上的一对正、负点电荷决定,根据一对等量正、负点电荷的等势面的分布特点可知:,故BC错误;
D.由以上分析知,将电子从A点移动到B点,电场力做负功,电势能增加,故D错误。
故选A。
8.D
【详解】
如图所示
由于B点电势最高,A点电势最低,假设ED为过A点的等势面,作、。根据有
由几何关系有
可得
联立以上各式,可得
故选D。
9.C
【详解】
AB.把带电量为的电子从A移动到,电场力做功;把带电量为的质子从移到,电场力也做功,故
即
所以
故AB错误;
C.因
所以A、C两点为等势点,电场强度的方向与垂直,故C正确;
D.若场强与纸面平行,则场强大小
故D错误。
故选C。
10.B
【详解】
A.将两板缓慢地错开一些,两板正对面积减小,根据电容的决定式
C=
得知,电容减小,而电压不变,则电容器带电量减小。故A错误;
B.由于板间电压和板间距离不变,则板间场强不变,尘埃所受电场力不变,仍处于静止状态。故B正确;
CD.电容器电量减小,处于放电状态,而电容器上板带正电,下极板带负电,电路中形成逆时针方向的电流,则检流计中有a→b的电流。故CD错误。
故选B。
11.C
【详解】
A.由于电容器与电源保持连接,故两板间的电压保持不变,故A错误;
B.根据
可知,当熔喷布的厚度变薄导致介电常数变小时,电容器的电容C减小,再根据
可知极板带电量Q减小,故B错误;
CD.由对B选项分析知,当熔喷布的厚度变厚时,极板带电量Q增加,有充电电流从b向a流过灵敏电流计;当熔喷布的厚度未发生变化时,极板所带电量不变,灵敏电流计读数为零。故C正确,D错误。
故选C。
12.D
【详解】
A.断开开关S,电容器电量不变,根据
,,
解得
将A板向上移动一小段距离,电场强度不变,带电粒子受力不变,所以粒子依然静止,A错误;
B.断开开关S,将A板向左移动一小段距离,距离d增大,根据
可知电容减小,电容要放电,但是二极管具有单向导电性,所以无法放电,故电容器的电量不变,根据
则电压增大,B错误;
C.保持开关S闭合,将B板向左移动一小段距离,面积S减小,根据
可知电容减小,电容要放电,但是二极管具有单向导电性,所以无法放电,故电容器的电量不变,根据
可知电压增大,C错误;
D.保持开关S闭合,将B板向上移动一小段距离,距离d减小,根据
可知电容增大,电容器继续充电,电容器电压不变,根据
可知电场强度增大,电场力增大,粒子将向上移动,D正确。
故选D。
13.D
【详解】
物体最开始做直线运动,说明其所受重力和电场力大小相等,方向相反,当将N板下移一小段距离时,有
可知当d增大时,C是减小的,由
可知,当C减小,U不变时,Q是减小的,且有
再根据
可推出F是减小的,所以物体所受重力会大于电场力,物体会沿轨迹④做曲线运动。
故选D。
14.A
【详解】
AD.两板间的电场强度
因此电场强度与板间距无关,即E不变,P点到下极板距离不变,则P点的电势不变,所以点电荷在P点的电势能Ep不变,故A正确,D错误;
BC.电容器没有连接电源,故电容器带电量不变,上极板向下移动,板间距减小,根据
可知,电容增大,由电容的定义式可得,极板间的电势差减小,故静电计指针偏角θ减小,故BC错误。
故选A。
15.B
【详解】
点电荷所受电场力水平向右,在水平方向上由牛顿第二定律有
Eq=ma1
点电荷运动到负极板的过程有
解得
下降高度为
电场力做功为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
16.C
【详解】
A.粒子进入电场后,水平方向做匀速运动,则t=0时刻进入电场的粒子在电场中运动时间,此时间正好是交变电场的一个周期;粒子在竖直方向先做加速运动后做减速运动,经过一个周期,粒子的竖直速度为零,故粒子离开电场时的速度大小等于水平速度v0,故A正确;
B.粒子在竖直方向,在时间内的位移为,则
计算得出
故B正确;
C.t=T时刻进入电场的粒子,离开电场时在竖直方向上的位移为
故电场力做功为
根据电场力做功与电势能改变的关系可知,电势能减少了。故C错误;
D.t=T时刻进入的粒子,在竖直方向先向下加速运动T,然后向下减速运动T,再向上加速T,向上减速T,由对称可知,此时竖直方向的位移为零,故粒子从P板右侧边缘离开电场,故D正确。
故选C。
17.BD
【详解】
AB.图像的斜率表示电场强度,在区间内,原点O处的电场强度最小,A错误,B正确;
CD.在区间内,沿x轴正方向,电势升高,故在该范围内的电场强度沿x轴负方向,从原点O由静止释放一电子,电子将沿x轴正方向运动,从原点O至处电场强度增大,可知电子的加速度增大,C错误,D正确。
故选BD。
18.BC
【详解】
A.a点和b点到正负电荷的距离不同,电势不相同。故A错误;
B.a点和b点关于正负电荷连线的中点中心对称,则电场强度相同。故B正确;
C.立方体前表面面心和左侧面面心到正负电荷的距离相同,电势相同。故C正确;
D.立方体前表面面心和左侧面面心到正负电荷的距离相同,则电场强度大小相同,方向不同。故D错误。
故选BC。
19.AC
【详解】
A.根据曲线运动的特点合外力总是指向轨迹弯曲的一面,如果电场强度方向由B指向A,则在点A粒子的电场力的方向由B指向A,那么a虚线对应的粒子带正电荷,所以A正确;
B.根据
AB的长度等于BC的长度,但是从A点到C点电场线越来越密,则电场强度越来越大,所以UABC. b虚线对应的粒子运动过程中的加速度大小不变,根据
,
则有
b虚线为一圆弧,各点到场源电荷的距离相同,电场力大小相等,所以C正确;
D. c虚线对应的粒子运动过程中电场力做了正功,则电势能不断减小,所以D错误;
故选AC。
20.BCD
【详解】
A.根据
由于b、e两点在同一等势面上,电势差为0,则一正电荷从b点运动到e点,电场力不做功,所以A错误;
B.根据
则一电子从a点运动到d点,电场力做功为
所以B正确;
C. 根据电场线总是垂直于等势面,其方向由高电势指向低电势的方向,则b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向左,所以C正确;
D.根据等势面越密的位置场强越强,则a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大,所以D正确;
故选BCD。
21.BC
【详解】
A.φ-x图象的斜率大小等于电场强度,由几何知识可知O点场强不为零,故A错误;
B.沿着电场线方向,电势是降低的,则有-x1与x1点的斜率相同,则电场强度相同,故B正确;
C.电势的定义式为
故电势能为
Ep=qφ
将负电荷从-x1移到x1电荷的电势能由负值变为正值,电荷的电势能增大,故C正确;
D.-x1和x1两点电势不相等,故一定不在同一等势面上,故D错误。
故选BC。
22.CD
【详解】
A.根据
E=
但是这是电场强度的定义公式,场强只与场源电荷及在电场中的位置有关,与试探电荷的电荷量无关,所以A错误;
B.根据
C=
但是这是电容器的电容的定义公式,电容只与本身性质有并,与所带电荷量和两极板间的电压无关,所以B错误;
C.根据
E=
这是点电荷的场强公式,是决定式,则电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量有关,所以C正确;
D.根据
UAB=
可知带电荷量为1C的正电荷,从电场中的A点移动到B点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差为-1V,上式是电势差的定义公式,可以用来计算两点间的电势差,所以D正确;
故选CD。
23.ABD
【详解】
ACD.如果M板向下平移一小段距离,即两板间距离减小,根据可知,场强增大,所以小球受到的电场力增大,小球受到的合力向上,小球将向上运动,电场力做正功,电势能减小。AD正确,C错误;
B.根据 可知,电容增大,根据 可知,电量增大。B正确。
故选ABD。
24.CD
【详解】
A.将两板缓慢地错开一些,两板正对面积减小,根据电容的决定式
分析得知,电容减小,而电容器板间电压不变,则由
分析可知,电容器带电量减小,处于放电状态,而电容器上板带正电,电路中顺时针方向的电流,则电流计中有a→b的电流。故A错误;
B.仅将A极板向上移,则极板间电压U不变,间距d增大,则电场强度
场强减小,油滴受电场力减小,油滴向下运动,故B错误;
C.断开电源,A板上移,则极板间电荷量Q不变,间距d增大,则电场强度
则电场强度恒定不变,油滴保持静止不动,设油滴处位置为P,P点与B点间电势差
B板与P点之间距离不变,电场强度恒定不变,则P点与B板之间的电势差不变,由于B板电势为零,则P点电势大于零,由于
则,P点电势不变。故C正确;
D.断开电源,两板间接静电计,B板下移,由C选项分析可知,电场强度不变,则两极板电势差变大,静电计指针张角变大。故D正确。
故选CD。
25.AD
【详解】
A.根据,当B板向下平移一小段距离,间距d增大,其它条件不变,则导致电容变小,故A正确;
BC.根据与相结合可得
由于电荷量不变,场强大小不变,故B C错误;
D.B板接地,场强不变,根据可知,P点与地间的电势差增大,即P点电势升高,故D正确。
故选AD。
26.AD
【详解】
A.电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等,当电源给电容器充电,达到闪光灯击穿电压U时,闪光灯被击穿,电容器放电,放电后闪光灯两端电压小于U,断路,电源再次给电容器充电,达到电压U时,闪光灯又被击穿,电容器放电,如此周期性充放电,使得闪光灯周期性短暂闪光。要使得充电后达到电压U,则电源电动势一定大于等于U,故A正确;
B.电容器两端的最大电压为U,故电容器所带的最大电荷量为
Q=CU
故B错误;
C.闪光灯闪光时电容器放电,所带电荷量减少,故C错误;
D.充电时电荷通过R,通过闪光灯放电,故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,故D正确。
故选AD。
27.BD
【详解】
在加速电场中运动时,据动能定理
在偏转电场中,电子做类平抛运动,设平行板电容器长为L,宽度为d
水平方向
L=v0t
竖直方向
vy=at
电子的偏转角θ的正切值
联立得
由此可见:当L、d一定是,U2变大或U1减小都能使偏转角的正切值增大,偏转角θ变大,故BD正确,AC错误。
故选BD。
28.AC
【详解】
A.带电粒子在垂直于电场方向上做匀速运动,由x=v0t可知,初速度、位移相等,则运动时间相等,即tQ=tP,故A正确;
C.粒子在平行于电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,有
y=at2=t2
解得
q=
由于
yP∶yQ=1∶2
所以
qP∶qQ=yP∶yQ=1∶2
故C正确;
B.电势能的减少量等于静电力做的功,即ΔEp=qEy,所以电势能减少量之比
ΔEpP∶ΔEpQ=1∶4
故B错误;
D.根据动能定理有
qEy=ΔEk
所以动能增加量之比
ΔEkP∶ΔEkQ=1∶4
故D错误。
故选AC。
29.C D A
【详解】
(1)[1]本实验采用的科学方法是控制变量法,故选C。
(2)[2]实验中使用静电计的目的是观察电容器电势差的变化情况,故选D。
(3)[3]根据公式
得
可知:
AB.图中的手水平向左移动时,d增大,U增大,静电计指针的张角变大,故A 正确,B错误;
C.图中的手竖直向上移动时,S减小,U增大,静电计指针的张角变大,故C错误;
D.图中的手不动,而向两板间插入陶瓷片时,增大,U减小,静电计指针的张角变小,故D错误。
故选A。
30.ABC
【详解】
[1]平行金属板板间存在匀强电场,液滴恰好处于静止状态,电场力与重力平衡,则有
所以需要测出的物理量有油滴质量m,两板间的电压U,两板间的距离d,故ABC正确,D错误;
[2]由上式,用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量
;
[3]在进行了几百次的测量以后,密立根发现油滴所带的电荷量虽不同,但都是某个最小电荷量的整数倍,这个最小电荷量被认为是元电荷,其值为。
31.变大 变小 变大 变小 2 2
【详解】
(1)[1][2]根据,极板B上移一点,正对面积S减小,则电容器的电容C减小,充电后的平行板电容器电荷量Q不变,根据知电势差增大,所以静电计的偏角变大,说明平行板电容器的电容随正对面积减小而变小;
[3][4]根据,极板B左移一点,板间距离d增大,则电容器的电容减小,根据知电势差增大,所以静电计的偏角变大,说明平行板电容器的电容随距离变大而变小。
(2)[5][6] 本题关键要清楚示波管的工作原理,要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考。电子在偏转电场方向做匀加速直线运动,垂直于偏转电场方向做匀速直线运动,根据类平抛运动的基本公式求出偏转位移,得出偏转位移与偏转电压的关系即可求解。
电子在内的加速度为
在内运动的时间
所以偏转位移
由此可以看出偏转位移和电压成正比。同理可以证明在方向上的偏转位移也与电压成正比。所以根据题意得
解得
所以荧光屏上光点的坐标为。
32.(1)8V;(2)4V/m;(3)4V
【详解】
(1)电场力做功功能关系
BA间电势
(2)匀强电场的电场强度
(3)因
UAB=φA-φB =-8V
φA=-4V
则
φB=4V
33.(1)4V;(2)-3V;(3),方向:沿电场线斜向下
【详解】
(1)由题意可知,静电力做负功
据
得
(2)根据
则
(3)沿着电场方向的位移为
得
方向:沿电场线斜向下
34.(1)0.25cm;(2)0.75cm;(3)0.25cm,0.75cm
【详解】
(1)电子加速过程,由动能定理得
eU1=mv02
进入偏转电场,电子在平行于极板的方向上做匀速运动,有
L1=v0t
在垂直于极板的方向上做匀加速直线运动,加速度为
偏移距离
y=at2
联立方程,解得
y=
代入数据得
y=0.25cm
(2)如图
由几何关系知
解得
Y=()y
代入数据得
Y=0.75 cm
(3)因y=,Y=()y,偏移量与粒子的质量m和电荷量q无关,故二价负离子经同样装置后,其射出偏转电场的偏移量y′和打在屏上的偏移量Y′分别为
y′=y=0.25 cm
Y′=Y=0.75 cm
35.(1);(2);(3)
【详解】
(1)设小球由A到电场力所做的功为,由动能定理得
解得
(2)由于、在以为圆心的圆周上,所以
又
解得
(3)由于位于等势面上,由到电场力做功为,由动能定理可得
解得
36.(1) ; (2) ; (3)
【详解】
(1)小球在两板间运动时,电场力与重力相等,做匀速运动,有
(2)小球离开两板后,做平抛运动,在A点,根据速度分解得
解得
从A点到B点,根据动能定理得
解得
在B点,根据牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律,小球第一次到达点时对轨道的压力大小为0.8N。
(3)小球第一次通过B点向右运动,到达斜面最大高度时,全程动能定理得
解得
滑回后在圆弧上升最大高度时,全程动能定理得
解得
即小球将不能返回弧面,因为
所以小球最终停在C处,全程根据动能定理得
解得