2011年高考物理二轮复习 单元八 电容 电场

用心 爱心 专心1 2011 年高考物理二轮专题复习单元练习年高考物理二轮专题复习单元练习 单元八单元八 电容电容 电场电场 一一 选择 填空题选择 填空题 1 三块互相平行的导体板 相互之间的距离 且比板面积线度小得多 外面二板dd 12 和 用导线连接 中间板上带电 设左右两面上电荷面密度分别为 如图所示 则比 12 和 值 B 12 A B C 1 D 21 d d 12 d d 1 2 2 2 d d 2 两个同心簿金属球壳 半径分别为若分别带上电量为的电荷 RRRR 1221 和 qq 12 和 则两者的电势分别为 选无穷远处为电势零点 现用导线将两球壳相连接 则它UU 12 和 们的电势为 B A B C D 1 U 2 U 21 UU UU 2 1 21 3 如图所示 两块很大的导体平板平行放置 面积都是S 有一定厚度 带电量分别为 如不计边缘效应 则A B C D四个表面上的电荷面密度分别为QQ 12 和 S2 QQ 21 1 S2 QQ 21 2 S2 QQ 21 3 S2 QQ 21 4 4 如图所示 把一块原来不带电的金属板B 向一块已带有正电荷Q的金属板A移近 平行放置 设两板面积都是S 板间距离是d 忽略边缘效应 当B板不接地时 两板间 电势差 B板接地时 s d 2 Q U 0 AB s dQ U 0 AB 5 如图所示 两同心导体球壳 内球壳带电量 q 外球壳带电量 2q 静电平衡时 外球 壳的电荷分布为 内表面 外表面 q q 1 选择题 3 选择题 4 选择题 用心 爱心 专心2 1 计算题 6 一带电量为q 半径为的金属球A 与一原先不带电 内外半径分别为和的金rA B r C r 属球壳B同心放置 如图 则图中P点的电场强度 如果用导线将A B连r r4 q E 2 0 接起来 则A球的电势 设无穷远处电势为零 C0r 4 q U 7 一平板电容器充电后切断电源 若改变两极板间的距离 则下述物理量中哪个保持不变 B A 电容器的电容量 B 两极板间的场强 C 两极板间的电势差 D 电容器储存 的能量 8 两个半径相同的孤立导体球 其中一个是实心的 电容为C1 另一个是空心的 电容 为C2 则 填 21 CC 9 两电容器的电容之比为C1 C2 1 2 1 把它们串联后接到电压一定的电源上充电 它们的电能之比是 2 如果是并联充电 电能之比是 3 在上述两种 1 2 W W 2 1 2 1 W W 2 1 情况下电容器系统的总电能之比又是 9 2 W W 10 两只电容器 分别把它们充电到1000V 然后将它们反接 如F2C F8C 21 图所示 此时两极板间的电势差为 C A 0V B 200V C 600V D 1000V 二 计算题二 计算题 10 选择题 6 选择题 5 选择题 用心 爱心 专心3 2 计算题 1 一电容器由两个同轴圆筒组成 内筒半径为a 外筒半径为b 筒长都是L 两圆筒之 间是真空 内 外筒分别带有等量异号电荷 Q和 Q 设b a b 可以忽略 边缘效应 求 1 圆柱形电容器的电容 2 电容器贮存的能量 A 忽略边缘效应 将两同轴圆筒导体看作是无限长带电体 根据高 斯定理可以得到两同轴圆筒导体之间的电场强度为 Lr2 Q E 0 同轴圆筒之间的电势差 a b ln L2 Q l d EUU 0 21 根据电容的定义 a b ln L2 UU Q C 0 21 静电场能量密度 将和代入 得到 DE 2 1 w Lr2 Q D Lr2 Q E 0 2 0 Lr2 Q 2 1 w 半径为r 厚度为dr的薄圆柱壳的体积 Lrdr2dV 该体积元存贮的静电能 Lrdr2 Lr2 Q 2 1 dW 2 0 电容器贮存的能量 Lrdr2 Lr2 Q 2 1 W b a 2 0 a b ln L4 Q W 0 2 2 两根平行 无限长 均匀带电直导线 相距为d 导线半径都是R R d 导线上电 荷线密度分别为 试求该导体组单位长度的电容 和 A 假设直导线A B上单位长度分别带电 导 线表面的电荷可以看作是均匀分布 根据导体静 电平衡的条件 导线内部的场强为零 两轴线在 平面内任意一点产生的电场分别为 x2 E 0 1 xd 2 E 0 2 平面内一点的电场强度 21 EEE xd 1 x 1 2 E 0 用心 爱心 专心4 3 计算题 导线之间的电势差 B A AB l d EU dx xd 1 x 1 2 U 0 Rd R AB R Rd lnU 0 AB 单位长度的分布电容 AB U C R Rd ln C 0 考虑到R a b 所以两个球可以看作是孤立导体球 设两球到达静电平衡后 表面的 面电荷密 度为 1和 2 两个球的电势相等 21 UU b q 4 1 a q 4 1 2 0 1 0 aqbq 21 根据电荷守恒定律 Qqq 21 Q ba a q1 Q ba b q2 根据电容的定义 a q 4 1 U 0 ba Q 4 1 U 0 ba 4 U Q U 0 4 一电容为C的空气平行板电容器 接上端电压U为定值的电源充电 在电源保持连接 的情况下 试求把两个极板间距离增大至n倍时外力所作的功 A 设原来两极板的距离为d 此时电容器的储能 2 1 CU 2 1 W 把两个极板间距离增大至nd时 此时电容器的储能 2 2 U C 2 1 W nd S C 0 C n 1 C 2 2 CU n2 1 W 在此过程中外力和电源做的功等于电容器电场能的变化 1221 WWAA 电源做的功 t 0 1 UIdtAQUIdtUA t 0 1 UC UCQ QQ n n1 UC C C UQ 2 1 CU n n1 A 用心 爱心 专心5 外力做的功 1122 A WW A 22 2 CU n n1 CU n2 n1 A 2 2 CU n2 1n A 外力做的功为正0CU n2 1n A 2 2 5 若把电子想象为一个相对介电常数的球体 它的电荷 e在球体内均匀分布 假1 r 设电子的静电能量等于它的静止能量m0c2时 m0为电子的静止质量 c为真空中的光速 求电子半径R A 设电子的半径为R 根据高斯定理得到电子产生的电场和电场能量 分布为 Rr0 3 0 1 R r 4 e E 2 3 0 01 R r 4 e 2 1 w Rr 2 0 2 r 1 4 e E 2 2 0 02 r4 e 2 1 w 半径为r 厚度为dr的薄球层壳的体积 电子的静drr4dV 2 电能 dVwW V R 22 2 0 0