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高考物理一轮复习第七章静电场第讲电势差与电场强度的关系电容器创新

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第4讲 电势差与电场强度的关系 A组 基础题组 电容器 1.(多选)如图所示,A、B、C 是匀强电场中平行于电场线的某一平面上的三个点,各点的电势分别为 φ A=5 V,φ B=2 V,φ C=3 V,H、F 三等分 AB,G 为 AC 的中点,在下列各示意图中,能正确表示该电场强度方向的是 ( ) 2.如图所示的同心圆是电场中的一簇等势线,一个电子只在电场力作用下沿着直线由 A→C 运动时的速度 越来越小,B 为线段 AC 的中点,则下列说法正确的是( ) A.电子沿 AC 方向运动时受到的电场力越来越小 B.电子沿 AC 方向运动时它具有的电势能越来越大 C.电势差 UAB=UBC D.电势 φ A<φ B<φ C 3.如图所示,电容器极板间有一可移动的电介质板,介质与被测物体相连,电容器接入电路后,通过极板 上物理量的变化可确定被测物体的位置,则下列说法中正确的是( ) A.若电容器极板间的电压不变,x 变大,电容器极板上带电荷量增加 B.若电容器极板上带电荷量不变,x 变小,电容器极板间电压变大 C.若电容器极板间的电压不变,x 变大,有电流流向电容器的正极板 D.若电容器极板间的电压不变,x 变大,有电流流向电容器的负极板 4.(2015 江西南昌一模,17)如图所示,平行板 a、 b 组成的电容器与电池 E 连接,平行板电容器 P 处固定放 置一带负电的点电荷,平行板 b 接地。

现将电容器的 b 板向下稍微移动,则( ) 1

图1

A.点电荷所受电场力增大 B.点电荷在 P 处的电势能减少 C.P 点电势减小 D.电容器的带电荷量增加 5.(2015 安徽合肥一模,9)(多选)如图所示,M、N 是两块水平放置的平行金属板,R0 为定值电阻,R1、R2 为 可变电阻,开关 S 闭合。

质量为 m 的带正电荷的微粒从 P 点以水平速度 v0 射入金属板间,沿曲线打在 N 板 上的 O 点。

若经过下列调整后,微粒仍从 P 点以水平速度 v0 射入,则关于微粒打在 N 板上的位置说法正确 的是( ) A.保持开关 S 闭合,增大 R1,微粒打在 O 点左侧 B.保持开关 S 闭合,增大 R2,微粒打在 O 点左侧 C.断开开关 S,M 极板稍微上移,微粒打在 O 点右侧 D.断开开关 S,N 极板稍微下移,微粒打在 O 点右侧 6.(2016 黑龙江哈尔滨六中期中)(多选)如图所示,匀强电场中三点 A、B、C 是一个三角形的三个顶 点,∠ABC=∠CAB=30°,BC=2 m,已知电场线平行于△ABC 所在的平面,一个带电荷量 q=-2×10 -5 -6 -6 C 的点电 荷由 A 移到 B 的过程中,电势能增加了 1.2×10 J,由 B 移到 C 的过程中电场力做功 6×10 J,下列说法 正确的是( ) A.B、C 两点的电势差 UBC=3 V B.A 点的电势低于 B 点的电势 C.负电荷由 C 点移到 A 点的过程中,电势能减小 D.该电场的场强为 1 V/m 2

图2

7.(2015 山西考前质量监测,18)如图所示,直角坐标系 xOy 平面内有一与该平面平行的匀强电场。

以O点 为圆心、R=0.10 m 为半径画一个圆,圆周与坐标轴的交点分别为 a、b、c、d,已知 a、b、c 三点的电势 分别为 2 V、2 V、-2 V,则下列说法正确的是( ) A.匀强电场的方向沿 y 轴负方向 B.d 点的电势为- V C.将一个电子从 c 点移到 O 点,电子的电势能增加 2 eV D.将一个电子沿圆弧顺时针从 a 点移到 b 点,电子的电势能先减小后增大 B组 提升题组 8.(2014 北京理综,15,6 分)如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。

下列判断 正确的是( ) A.1、2 两点的场强相等 B.1、3 两点的场强相等 C.1、2 两点的电势相等 D.2、3 两点的电势相等 9.(2016 福建师大附中期中)(多选)在 x 轴上存在着与 x 轴同向的电场,x 轴上各点的电场强度随 x 点位 置变化情况如图所示。

点电荷 a 和 b 的电荷量分别为+q 和-q,不计 a 和 b 间的静电力。

下列叙述正确的 是( ) A.x1、x2 两处的电势相同 B.a 和 b 在 x1 处的电势能相等 3

图3

C.将电荷 a 沿 x 轴从 x1 处移到 x2 处,电场力一直做正功 D.b 在 x1 处的电势能小于在 x2 处的电势能 10.(2016 黑龙江牡丹江期中)一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动。

取该直线 为 x 轴,起始点 O 为坐标原点,其电势能 Ep 与位移 x 的关系如图所示。

下列图像中合理的是( ) 11.如图所示,平行直线 AA'、BB'、CC'、DD'、EE'分别表示电势为-4 V、-2 V、0、2 V、4 V 的等势线。

且均与直线 MN 成 30°角,若 AB=BC=CD=DE=2 cm,则( ) A.该电场是匀强电场,场强方向垂直于 AA'斜向右下方 B.该电场是匀强电场,场强大小 E=2 V/m C.该电场是匀强电场,与 C 点距离为 2 cm 的所有点中,最高电势为 4 V,最低电势为-4 V D.该电场可能不是匀强电场,E=不适用 12.(2013 课标Ⅰ,16,6 分)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为 d,极板分别与电池两极相连,上极 板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。

小孔正上方处的 P 点有一带电粒子,该粒子从静止开 始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回。

若将下极板向上平移,则从 P 点开始 下落的相同粒子将( ) A.打到下极板上 B.在下极板处返回 4

图4

C.在距上极板处返回 D.在距上极板 d 处返回 13.某匀强电场中 A、B、C 三点构成一个边长为 a 的等边三角形,如图所示,电场强度方向平行于纸面。

具有初速度的电子在电场力作用下从 B 到 A 动能减少 E0,质子在电场力作用下从 C 到 A 动能增加 E0,求匀 强电场的电场强度。

(不计重力) 5

图5

答案全解全析 A 组 基础题组 1.BC 由题知把 AB 等分为三段,AB 间电压为 3 V,则每份所分电压为 1 V,H 点的电势为 4 V,F 点电势为 3 V,将 F、C 相连,则 FC 为等势线,电场线与 FC 垂直,从高电势指向低电势,C 正确;又知 G 为 AC 的中点,且 AC 间电压为 2 V,则 G 点电势为 4 V,将 G、H 相连,则 GH 为等势线,电场线与 GH 垂直,从高电势指向低电 势,B 正确。

2.B 由题分析知该电场为负点电荷的电场,电子沿 AC 方向运动时受到的电场力越来越大,选项 A 错误; 根据电子只在电场力作用下沿着直线由 A→C 运动时的速度越来越小可知,它具有的电势能越来越大,选 项 B 正确;由题图可知电势差 UABφ B>φ C,选项 C、D 错误。

3.D 若 x 变大,则由 C=,可知电容器电容减小,在极板间的电压不变的情况下,由 Q=CU 知电容器带电荷量 减少,此时带正电荷的极板得到电子,带负电荷的极板失去电子,所以有电流流向负极板,A、C 错误,D 正 确。

若电容器极板上带电荷量不变,x 变小,则电容器电容增大,由 U=可知,电容器极板间电压减小,B 错误。

4.B 点电荷受力平衡,表明点电荷带负电,b 板下移后,电容减小,又极板间电压不变,由 Q=UC 知,极板带 电荷量减少,D 错误;极板间电压不变,板间距增大导致内部场强减小,点电荷所受电场力减小,A 错误;根 据 U=Ed,场强 E 的减小导致 P 处与上极板间电势差减小,P 处的电势升高,由于点电荷带负电,点电荷在 P 处的电势能减少,B 正确,C 错误。

5.AD 保持开关 S 闭合,R0 两端的电压为 U=,增大 R1,U 将减小,电容器两端的电压减小,则微粒所受重力和 电场力的合力增大,加速度 a 增大,则在竖直方向有:=at ,水平方向有 x=v0t,解得 x=v0,因 a 增大,则水平 位移将减小,故微粒打在 O 点左侧,A 正确。

保持开关 S 闭合,增大 R2,不会影响电阻 R0 两端的电压,则电容 器两端电压不变,微粒仍打在 O 点,B 错误。

断开开关,电容器带电荷量不变,两板间的电场强度 E=,结合 C=及 C=,可得 E=,若 M 极板稍微上移,电场强度不变,电场力不变,则其所受合外力不变,加速度不变,不会 影响微粒的运动,故其还打在 O 点;若 N 极板稍微下移,加速度仍不变,但微粒在竖直方向的偏移量增大, 即 y>,水平位移为 x=v0>v0,水平位移将增大,故微粒打在 O 点右侧,C 错误、D 正确。

6.CD 点电荷在从 B 移动到 C 的过程中,根据公式 W=Uq,可得 UBC===-3 V,故 A 错误;将负电荷从 A 移动到 B 的过程中,电场力做负功,所以 A 点的电势大于 B 点的电势,B 错误;因为 UAB==6 V,UBC=-3 V,所以 UCA=-UBC-UAB=-3 V,故负电荷由 C 点移到 A 点的过程中,即从低电势向高电势运动,电场力做正功,电势能减 小,C 正确;UBC=-3 V,UCA=-3 V,UAB=6 V,在 AB 连线取一点 D 为该线中点,则 UAD=3 V,UAC=3 V,所以 C、D 两点 2 6

图6

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