鲁科版选修31电势能与电势差电容器电容“百校联赛”一等奖

高考物理训练题电场二一、选择题：共8个小题1、如图所示，平行直线表示电场线，但未表明方向，带电量为+10-2C的带电微粒在电场中只受到电场力作用，由A点移动到B点，动能损失ABABabA、B点的电势为10VB、电场线方向从右向左C、微粒运动轨迹可能是轨迹aD、微粒运动轨迹可能是轨迹bAυ0θ）2、一带电量为－q的微粒从匀强电场中的A点以速度υAυ0θ）大小仍为υ0，则B点的位置在（）A、A点正上方 B、A点右上方C、A点左上方 D、A点UUUU0ox1x2xA.在0～x1之间不存在沿x方向的电场B.在0～x1之间存在沿x方向的匀强电场C.在x1～x2之间存在沿x方向的匀强电场D.在x1～x2之间存在沿x方向的非匀强电场4、电场中有一条直线，在直线上有M、N两点，若将一个试探电荷q从直线外的P点分别移到M、N两点，电场力对电荷做的功相等，则下列说法中不正确的是（）A.该电场若是匀强电场，则M、N所在直线一定与电场线平行B.该电场若是匀强电场，则M、N所在直线一定与电场线垂直C.该电场若是一个电电荷产生的，则M、N两点的电势和场强大小都相等D.该电场若是一个电电荷产生的，则M、N两点的电势相等，场强不同KLMN····abc5、如图所示，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φA、φB、φCKLMN····abcA.粒子从K到L的过程中，电场力做负功B.粒子从L到M的过程中，电场力做负功C.粒子从K到L的过程中，电势能增加D.粒子从L到M的过程中，动能减少6、ABABabP·m、q。。U+-的小孔b处出射，下列可行的办法是（）A.将A板上移一段距离B.将A板下移一段距离C.将B板上移一段距离D.将B板下移一段距离7、如图所示，A、B为一对中央开孔的平行金属板，板间距为L，在两极板间加上低频交变电压：A板电势为零，B板电势为U=U0cosωt（V）。有一个电子，在t=0时刻穿过A板上的小孔进入两板之间的电场中。不计电子进入时的初速度和电子的重力，则电子在两板间的运动可能是（）ABABmeB.时而向B运动，时而向A运动，但最后穿出B板C.一直向B板运动，最后穿出B板，如果ω小于某个值ω0，L小于某个值L0。D.一直向B板运动，最后穿出B板，而论ω、L取何值AB8、如图所示，A、B是一对平行的金属板，在两板之间加上一周期为T的交变电压U，A板的电势为零，B板的电势为φbAB在0到T/2时间内，φb=φ0（正常数）；在T/2到T时间内φb=－φ0；在T到3T/2时间内，φb=φ0；在3T/2到2T时间otφ0-φ0T2TU内otφ0-φ0T2TU板间的电场区内，设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（）A.若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动B.若电子是在t=T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上C.若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上D.若电子是在t=T/2时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动二、填空题：共三小题9、在与x轴平行的匀强电场中，一带电量为q=×10-4C，质量为m=×10-3kg的物体在光滑水平面上沿着x轴做直线运动，其位移与时间的关系式为x=（m），从开始到5s末物体所经过的路程为m，克服电场力所做的功为10、一束质量为m、电量为q的带电粒子以平行于两极板的速度υ0进入匀强电场中，两极板间的电压为U，两极板间距为d，板长为L，设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为（粒子的重力不计）。11、如图所示，在光滑水平面上的O点系一长为L的绝缘细线，线的另一端系一个质量为m，带电量为q的小球，当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后，小球处于平衡状态，现给小球一个垂直于细线的初速度υ0，使小球在水平面上开始运动，若υ0很小，则小球第一次回到平衡位置所需要的时间为。三、计算题：共3小题。。AB。。ABd~otφ0-φ0T2TφA若该带电粒子受到的电场力是重力的两倍，要使该粒子能够达到A板，交变电压的周期至少为多大？（g=10m/s2）13、为了研究静电除尘，有人设计了一个盒状的容器，容器的侧面是绝缘的透明玻璃，它的上下底面是面积为A=0.04m2的金属板,间距L=0.05m，当连接U=2500V高压电源的正负两极时，能在金属板间产生一个匀强电场。如图所示。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为1013个，假设这些颗粒处于静止状态，每个颗粒的电荷量为q=+×10－17C，质量为m=×10－。。。。U+－S接地L（2）除尘过程电场力对烟尘颗粒共做了多少功？（3）经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？←d→。。AB····←d→。。AB······U0-U0oUtT/3T/25T/6T4T/3的速度第一次达到最大？最大值是多少？（2）粒子在运动过程中，将与某一极板相碰，求碰撞时粒子的速度大小。参考答案一、1、BC。正确解答：由于只有电场力做功，则由动能定理可知，在这一过程中电场力做负功，电荷的电势能增加，则AB之间的电势差应为－10V。故B点的电势为0V，再根据电场力做负功可知，微粒运动的轨迹可能是a，而不可能是b。电场力的方向向左，微粒带正电，那么电场线的方向一定向左。正确选项BC。2、C．正确解答：由A点到B点过程，由动能定理可知，电场力与重力做功之和为零，而这一过程重力做负功，故电场力必然做正功，那么微粒在电场力方向上必然有位移，则B点必在A点的左上方。选项C正确3、AC。正确解答：因为在0～x1之间电势不随距离变化，而沿着电场线方向电势必然降低可知，在0～x1之间不存在沿x方向的电场，A正确；在x1～x2之间电势逐渐降低，并且是线性变化，其斜率表示的是电场强度E，可见，在x1～x2之间存在沿x方向的匀强电场，选项C正确。4、A．正确解答：因为试探电荷q从直线外的P点分别移到M、N两点，电场力对电荷做的功相等，表明M、N两点的电势相等，在匀强电场中电势相等的M、N两点之间的连线必与电场线垂直，故B正确；若电场是电电荷产生的，则因为M、N两点的电势相等，那么M、N两点距离电电荷一样远，电电荷必然在M、N正中央位置，两点处的场强大小相等方向不同，故C、D都正确。可见，不正确的是A选项。5、AC。正确解答：，由φA>φB>φC，一带正电的粒子进入电场中运动从K到L电势能增加，故电场力做负功，或者从运动轨迹上也能得到这个结论：根据轨迹的弯曲方向从而确定出粒子从K到L的过程中受到的电场力方向是向外的，故电场力做负功；A正确。电场力做负功电势能增加，故C正确。带电粒子从L到M的过程，电场力做正功，电势能减少，动能增加，故B、D错误。6、D．解答提示：从电场力做功跟重力做功之间的关系入手，设板间距为d，P到a的高度为h，那么有mg（h+d）=qU。要使小球能通过B板上的小孔b，则要求小球达到b点时应该具有一定的速度，因此要求小球下降的距离应该再大些，以至让重力做的功大于电场力做的功。故应该将B板向下移动一段距离即可。7、C．解题提示：因为两板间的电压为U=U0cosωt（V），故，两极板间的电场强度，电子受到的电场力为。类比简谐振动恢复力，可知，电子在两极板间做简谐振动，故A选项正确。因为简谐振动的物体恢复力最大值则，∴当2A>L，则电子从进入开始做简谐振动，一直向B运动，直到从B板上的小孔出射；当2A<L，则，电子时而向A运动，时而向B运动，但不能从B板出射，只能在AB之间来回运动——简谐振动。故C选项正确。8、AB。带电粒子在交变电场中运动的解题方法是：画出粒子在电场中运动的速度图象，再根据速度图象与时间坐标轴所围面积表示的含义即可以得到正确的。二、9、，×1-5J。解答：从位移与时间的关系可知，当t=4s时，x正向位移为最大，xm=。当t=5s时，x=。故物体的路程为x=+（－）=。物体的初速度υ0=s，加速度a=－s2，所以在t=5s时物体的速度为υ=－s，由动能定理得：W=×1-5J。10、电势能减少了。解答：电势能的变化等于电场力对粒子所做的功，因为电场力对粒子做负功，因此粒子的电势能减少：。11、。在初速度υ0很小时，小球做简谐运动，故小球第一次到达平衡位置所用的时间是其运动周期的四分之一，其等效重力加速度为，则。由此可得运动时间为t=。三、12、正确解答：带电粒子在0～T/2时间内向A板运动，其加速度为a1，由牛顿第二定律有：，F=2mg，则a1=g。带电粒子在T/2时间内向上加速上升的距离为h1，则，，接着在T/2～T时间内电场力方向向下，设加速度为a2，由牛顿第二定律有，则a2=3g。在T/2～T时间内的前半段时间减速上升，，=T/6，减速上升的距离为，接着在余下的时间内加速下降，那么总上升的距离为。在加速下降阶段下降的距离为h3，则。可见带电粒子在T时刻恰好回到起点位置，但具有向下的速度，粒子必然碰击B板，要使粒子能到达A板必须使总上升的高度不小于d，即：h≥d≥0.06m,故交变电压的周期至少等于6×10-2s13、正确解答：（1）当靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘颗粒就全部被吸附。烟尘颗粒受到的电场力为：，烟尘颗粒在电场力作用下作匀加速直线运动，则，解两式得：（2）由于板间烟尘颗粒均匀分布，可以认为烟尘颗粒的质量中心位于板间中点位置，因此，除尘过程中电场力对烟尘颗粒所做的总功为（3）根据（2）的观点，当烟尘颗粒质量中心运动到下板时，系统总动能最大，由运动学知识有：，所以14、解题提示：（1）粒子在0—T/3时间内处于加速运动状态，粒子在T/3时刻速度达到最大，粒子发生的位移大小为：此时粒子的速度为（2）粒