高考物理（人教版）第一轮总复习习题第十一章交变电流传感器课时作业25

课时作业25[双基过关练]1．两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回．如图所示，eq\x\to(OA)＝h，此电子具有的初动能是()A.eq\f(edh,U)B．edUhC.eq\f(eU,dh)D.eq\f(eUh,d)解析：电子受到的静电力做负功，有－eUOA＝0－Ek，UOA＝eq\f(U,d)h，Ek＝eq\f(eUh,d)，由此知选项D正确．答案：D2．(2018·辽宁大连5月模拟)某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两相互绝缘的金属板．当对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大的过程中()A．P、Q两板组成电容器的电容增大B．P板的电荷量增加C．M点的电势比N点低D．M点的电势比N点高解析：电容式话筒与电源串联，其电压保持不变．在P、Q间距增大的过程中，根据电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，电容减小，A错误；根据电容的定义式C＝eq\f(Q,U)可知，电容器所带电荷量减少，P板上电荷量减少，电容器放电，放电电流通过R的方向由M到N，则M点的电势高于N点的电势，B、C错误，D正确．答案：D3．(多选)如图所示，处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角，在竖直平面内的直线AB与场强E互相垂直，在A点以大小为v0的初速度水平向右抛出一质量为m、带电荷量为＋q的小球，经时间t，小球落下一段距离过C点(图中未画出)时其速度大小仍为v0，已知A、B、C三点在同一平面内，则在小球由A点运动到C点的过程中()A．小球的机械能增加B．小球的电势能增加C．小球的重力势能增加D．C点位于AB直线的右侧解析：由动能定理知，动能不变，合外力的功为零，重力做正功，电场力必然做负功，重力势能减小，电势能增加，故A、C错误，B正确；电势能增加，电场力做负功，AB为等势线，所以C点必定在AB右方，D正确．答案：BD4．(2018·黑龙江大庆中学期末)如图所示，两面积较大、正对着的平行极板A、B水平放置，极板上带有等量异种电荷．其中A极板用绝缘线悬挂，B极板固定且接地，P点为两极板的中间位置．下列结论正确的是()A．若在两极板间加上某种绝缘介质，A、B两极板所带的电荷量会增大B．A、B两极板所带的电荷分别在P点产生电场的场强大小相等，方向相同C．若将A极板竖直向上平移一小段距离，两极板间的电场强度将增大D．若将A极板竖直向下平移一小段距离，P点的电势将减小解析：若在两极板间加上某种绝缘介质，A、B两极板所带的电荷量不会改变，故A错误；A、B两极板所带的电荷量数量相等，P点到两极板的距离相等，根据对称性和电场的叠加可知两极板所带的电荷分别在P点产生电场的场强大小相等，方向都向下，故B正确；根据电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)、电容的定义式C＝eq\f(Q,U)和极板间的电场强度公式E＝eq\f(U,d)得，E＝eq\f(4πkQ,εrS)，由题知Q、S、εr均不变，则移动A极板时，两极板间的电场强度将不变，故C错误；由上分析可知，将A极板竖直向下平移一小段距离时，极板间的电场强度不变，由U＝Ed知，P点与下极板间的电势差不变，P点的电势保持不变，故D错误．答案：B5．如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的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)，则从开始射入到打到上板的过程中()A．它们运动的时间tQ>tPB．它们运动的加速度aQ<aPC．它们所带的电荷量之比qP：qQ＝1：2D．它们的动能增量之比ΔEkP：ΔEkQ＝1：2解析：本题考查带电粒子在电场中的运动．带电粒子在电场中偏转，水平方向做匀速直线运动，t＝eq\f(x,v)，它们的运动时间相等，A项错误；竖直方向，h＝eq\f(1,2)at2，hQ＝2hP，aQ＝2aP，eq\f(EqQ,m)＝2eq\f(EqP,m)，qP：qQ＝1：2，B项错误、C项正确；动能增量ΔEk＝qU，ΔEkP＝qP·eq\f(U,2)，ΔEkQ＝qQU，ΔEkP：ΔEkQ＝1：4，D项错误．答案：C6．(多选)在水平方向的匀强电场中的M点，将一带电小物体以某一初速度竖直向上抛出，经过N点时只具有水平方向的速度v＝2m/s，从M点到N点的过程中，克服重力做功2J，电场力做功3J，则下列说法中正确的是()A．电荷为正电荷B．其动能和电势能之和减少了2JC．mg与qE大小之比为eq\r(6)：3D．MN连线与水平方向的夹角为60°解析：由题意可知，在水平方向电场力对物体做正功，由于不知电场的方向，则不能确定带电物体的电性，A错误；由于只有重力和电场力做功，带电物体的动能、电势能、重力势能三者之和为一定值，当重力做功为－2J时，其重力势能增大2J，故动能和电势能之和减少了2J，B正确；设水平和竖直位移分别为x、y，水平方向做初速度为0的匀加速直线运动，有x＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，且qEx＝3J，竖直方向做竖直上抛运动，有y＝eq\f(1,2)gt2，且mgh＝2J，由以上几式联立可得eq\f(mg,qE)＝eq\f(\r(6),3)，tanθ＝eq\f(y,x)＝eq\f(\r(6),3)，因此C正确、D错误．答案：BC7．如图所示，在绝缘水平面上，有相距为L的A、B两点，分别固定着两个带电荷量均为Q的正电荷．O为AB连线的中点，a、b是AB连线上两点，其中Aa＝Bb＝eq\f(L,4).一质量为m、电荷量为＋q的小滑块(可视为质点)以初动能Ek0从a点出发，沿AB直线向b运动，其中小滑块第一次经过O点时的动能为2Ek0，第一次到达b点时的动能恰好为零，小滑块最终停在O点，已知静电力常量为k.求：(1)小滑块与水平面间滑动摩擦力的大小；(2)小滑块刚要到达b点时加速度的大小和方向；(3)小滑块运动的总路程s.解析：由Aa＝Bb＝eq\f(L,4)，O为AB连线的中点可知a、b关于O点对称，则a、b之间的电势差为Uab＝0.(1)设小滑块与水平面间摩擦力的大小为F，滑块从a→b的过程，由动能定理得q·Uab－F·eq\f(L,2)＝0－Ek0.解得F＝eq\f(2Ek0,L).(2)根据库仑定律，小滑块刚要到达b点时受到的库仑力的合力为F′＝eq\f(kQq,L/42)－eq\f(kQq,3L/42)＝eq\f(128kQq,9L2).根据牛顿第二定律，小滑块刚要到达b点时加速度的大小为a＝eq\f(F′＋F,m)＝eq\f(128kQq,9mL2)＋eq\f(2Ek0,mL)，方向由b指向O(或向左)．(3)设滑块从a→O的过程中电场力做功为W，由动能定理得W－Feq\f(1,4)L＝2Ek0－Ek0.解得W＝1.5Ek0.对于小滑块从a开始运动到最终在O点停下的整个过程中，由动能定理得W－Fs＝0－Ek0.解得s＝1.25L答案：(1)eq\f(2Ek0,L)(2)eq\f(128kQq,9mL2)＋eq\f(2Ek0,mL)，方向由b指向O(3)1.25L[能力提升练]8．(多选)如图甲所示，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示．t＝0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～eq\f(T,3)时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出．微粒运动过程中未与金属板接触．重力加速度的大小为g.关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是()A．末速度大小为eq\r(2)v0B．末速度沿水平方向C．重力势能减少了eq\f(1,2)mgdD．克服电场力做功为mgd解析：因0～eq\f(T,3)内微粒匀速运动，故微粒受到的电场力向上，E0q＝mg，由题图可知在eq\f(T,3)～eq\f(2T,3)时间内，两金属板间没有电场，微粒只受重力作用，做平抛运动，在t＝eq\f(2T,3)时刻的竖直速度为vy1＝eq\f(gT,3)，水平速度为v0，在eq\f(2T,3)～T时间内，微粒满足2E0q－mg＝ma，解得a＝g，方向向上，则在t＝T时刻，微粒的竖直速度减小到零，水平速度为v0，A错误，B正确．微粒的重力势能减小了ΔEp＝mg·eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)mgd，C正确．从射入到射出，由动能定理可得eq\f(1,2)mgd－W电＝0，可知克服电场力做功为eq\f(1,2)mgd，D错误．选B、C.答案：BC9．如图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m＝0.2kg，带电荷量为q＝＋2.0×10－6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1.从t＝0时刻开始，空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场，(取水平向右为正方向，g取10m/s2(1)15秒末小物块的速度大小；(2)15秒内小物块的位移大小．解析：(1)0～2s内物块加速度a1＝eq\f(E1q－μmg,m)＝2m/s2位移x1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝4m2s末的速度为v2＝a1t1＝4m/s2～4s内物块加速度a2＝eq\f(E2q－μmg,m)＝－2m/s2位移x2＝x1＝4m4s末的速度为v4＝0因此小物块做周期为4s的加速和减速运动，第14s末的速度也为v14＝4m/s所以第15s末的速度v15＝v14－at＝2m/s，方向向右等同于t＝1s时(2)15秒内小物块的位移大小，可以看做是上述3个周期的位移加上x1和第15s内的位移，x15＝v14t＋eq\f(1,2)a2t2＝3m所求位移为x＝3(x1＋x2)＋x1＋x15＝31m答案：(1)2m/s方向向右(2)31m10．(2018·山西省重点中学高三联考)如图所示为一多级加速器模型，一质量为m＝1.0×10－3kg、电荷量为q＝8.0×10－5C的带正电小球(可视为质点)通过1、2级无初速度地进入第3级加速电场，之后沿位于轴心的光滑浅槽，经过多级加速后从A点水平抛出，恰好能从MN板的中心小孔B垂直金属板进入两板间，A点在MN板左端M点正上方，倾斜平行金属板MN、PQ的长度均为L＝1.0m，金属板与水平方向的夹角为θ＝37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s(1)求A点到M点的高度以及多级加速电场的总电压U；(2)若该平行金属板间有图示方向的匀强电场，且电场强度大小E＝100V/m，要使带电小球不打在PQ板上，则两板间的距离d至少要多长？解析：(1)设小球从A点到B点的运动时间为t1，小球的初速度为v0，A点到M点的高度为y则有eq\f(v0,gt1)＝tanθ①eq\f(L,2)cosθ＝v0t1②y－eq\f(L,2)sinθ＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)③联立①②③并代入数据解得v0＝eq\r(3)m/s，y＝eq\f(17,30)m④带电小球在多级加速器加速的过程，根据动能定理有qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－0⑤代入数据解得U＝18.75V(2)进入电场时，以沿板向下为x轴正方向和垂直于板向下