高中物理 第一章 静电场同步练习3 新人教版选修3

用心 爱心 专心 1 第第 1 1 章章 静电场静电场 综合练习综合练习 电容电容 带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中的直线运动 1 如图 9 4 11 所示 让平行板电容器带电后 静电计的指针偏转一定角度 若不改变 A B 两极 板带的电量而减小两极板间的距离 同时在两极板间插入电介质 那么静电计指针的偏转角度 A 一定减小 B 一定增大 C 一定不变 D 可能不变 解析解析 由和 电量不变 可知 A 对 kd s C 4 C Q U 答案答案 A 2 如图 9 4 12 所示 平行板电容器经开关 S 与电池连接 a 处有一电荷量非常小的点电 荷 S 是闭合的 a表示 a 点的电势 F 表示点电荷受到的电场力 现将电容器的 B 板向下稍 微移动 使两板间的距离增大 则 A a变大 F 变大B a变大 F 变小 C a不变 F 不变D a不变 F 变小 解析解析 极板间电压 U 不变 两极板距离 d 增大 所以场强 E 减小故 F 变小 a 到 B 板距离变大则 a 到 B 板的电势差增大 而 B 板接地 所以 a变大 故 B 对 答案答案 B 3 离子发动机飞船 其原理是用电压 U 加速一价惰性气体离子 将它高速喷出后 飞 船得到加速 在氦 氖 氩 氪 氙中选用了氙 理由是用同样电压加速 它喷出时 A 速度大B 动量大 C 动能大D 质量大 解析解析 由动能定理 得到动能均相同 2 2 1 mvqU 但 动量 质量越大 动量越大 反冲也大 故选 B K mEP2 答案答案 B 图 9 4 11 图 9 4 12 用心 爱心 专心 2 4 如图 9 4 13 所示 水平放置的平行金属板 a b 分别与电源的两极相连 带电液滴 P 在金属板 a b 间保持静止 现设法使 P 固定 再使两金属板 a b 分别绕中心点 O O 垂直 于纸面的轴顺时针转相同的小角度 然后释放 P 则 P 在电场内将做 A 匀速直线运动B 水平向右的匀加速直线运动 C 斜向右下方的匀加速直线运动 D 曲线运动 解析解析 原来有 即mgqE mg d U q 设转过角时 如图甲 则两极板距离为变 cos dd 保持不变 在竖直方向有 U mg d U q d U qqE cos cos cos 所以竖直方向合外力为零 水平方向受到恒定的外力 sin qE 因此带电液滴 P 将水平向右的匀加速直线运动 B 答案答案 B 5 如图 9 4 14 所示 两平行金属板竖直放置 左极板接地 中间有小孔 右极板电势随 时间变化的规律如图所示 电子原来静止在左极板小孔处 不计重力作用 下列说法中正确 的是 A 从 t 0 时刻释放电子 电子将始终向右运动 直到打到右极板上 B 从 t 0 时刻释放电子 电子可能在两板间振动 C 从 t T 4 时刻释放电子 电子可能在两板间振动 也可能打到右极板上 D 从 t 3T 8 时刻释放电子 电子必将打到左极板上 解析解析 从 t 0 时刻释放电子 如果两板间距离足够大 电子将向右先匀加速T 2 接着匀减 速 T 2 速度减小到零后 又开始向右匀加速T 2 接着匀减速T 2 直到打在右极板上 电 子不可能向左运动 如果两板间距离不够大 电子也始终向右运动 直到打到右极板上 从 t T 4 时刻释放电子 如果两板间距离足够大 电子将向右先匀加速T 4 接着匀减速T 4 速 度减小到零后 改为向左先匀加速T 4 接着匀减速T 4 即在两板间振动 如果两板间距离不 够大 则电子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极板上 从t 3T 8 时刻释放电子 如 果两板间距离不够大 电子将在第一次向右运动过程中就打在右极板上 如果第一次向右运 图 9 4 13 qE mg P 甲 t u U0 U0 o 2 T T 图 9 4 14 用心 爱心 专心 3 动没有打在右极板上 那就一定会在第一次向左运动过程中打在左极板上 选AC 答案答案 AC 6 如图 9 4 15 所示 水平放置的两平行金属板相距为 d 充电后其间形成匀强电场 一带电 量为 q 质量为 m 的液滴从下板边缘射入电场 并沿直线运动恰好从上板边缘射出 可知 该液滴 在电场中做 运动 电场强度为 电场力做功大小为 解析解析 由题意可知 带电粒子只能作匀速直线运动 所受 重力和电场力的合外力为零 有 mgqE 根据动能定理 q mg E mgdqU 答案答案 作匀速直线运动 q mg E mgdW 7 密立根油滴实验进一步证实了电子的存在 揭示了电荷的非连续性 如图所示是密立根实 验的原理示意图 9 4 16 设小油滴质量为 m 调节两板间电势差为 U 当小油滴悬浮不动 时 测出两板间距离为 d 可求出小油滴的电荷量 q 解析解析 受力平衡可得 mgqE mg d U q U mgd q 答案答案 U mgd 8 如图 9 4 17 所示 在倾角 37 的斜面两端 垂直于斜面方向固定两个弹性板 两板相 距 2 米 质量 10 克 带电量 1 10 7库仑的物体与斜面的摩擦系数为 0 2 物体在斜面中点 时速度大小为 10 米 秒 物体在运动中与弹性板碰撞中机械能不损失 物体在运动中电量不 变 若匀强电场场强 E 2 106牛 库 求物体在斜面上通过的路程 g 10 米 秒 2 解析解析 NmgFf N 016 0 37cos mgsin370 0 06N Eq 0 2N f mgsin37 Eq 故最后应停在紧靠上边弹性板处 由动能定理得 解得 S 40m 2 2 1 0sin 22 mvfS L mg L Eq 答案答案 S 40m 图 9 4 15 图 9 4 16 图 9 4 17 用心 爱心 专心 4 U S 接地 L 图 9 4 19 9 如图 9 4 18 所示 空间相距为的平行金属板加上电压后 它们之间的电场可视为匀d 强电场 其变化如图 当 t 0 时 A 板电势比 B 板电势高 这时在靠近 B 板处有一初速度为 零的电子 质量为 电量为 在电场力作用下开始运动 若要使这电子到达 A 板时具有mq 最大的动能 则所加交变电压的频率最大不能超过多少 解析解析 根据题意当电子从 t 0 时开始运动 运动时间 时 电子到达 A 板时具有最t 2 T 大的动能 临界条件 202 2 2 1 2 1T md qU atd 所以 0 2 8 qU md T 2 0 8md qU f 答案答案 不能超过 2 0 8md qU 10 2003 年上海高考 为研究静电除尘 有人设计了一个盒状容器 容器侧面是绝缘的透 明有机玻璃 它的上下底面是面积的金属板 间距 当连接到 2 04 0 mA mL05 0 的高压电源正负两极时 能在两金属板间产生一个匀强电场 如图 9 4 19 所VU2500 示 现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内 每立方米有烟尘颗粒个 假设这些 13 10 颗粒都处于静止状态 每个颗粒带电量为 质量为 Cq 17 100 1 kgm 15 100 2 不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力 并忽略烟尘颗粒所受重力 求合上电键后 经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附 除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功 经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大 解析解析 当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时 烟尘就被全部 吸附 烟尘颗粒受到的电场力 而可得 L qU F 22 2 1 2 1 t mL qU atL st02 0 由于板间烟尘颗粒均匀分布 可以认为烟尘的质心位置位于板的中心位置 因此