高考物理一轮总复习课后题课时规范练43 (2)

课时规范练43
基础对点练
1.(电容器动态分析)电容式传感器可以将非电学量的微小变化转换成电容变化。

如图所示是一种利用电容式传感器测量油箱中油量的装置。

当开关S闭合后,油量减少时( )
A.电容器的电容增大
B.电容器的电荷量减小
C.电流向上经过G表
D.G表示数为零时,油箱中油量为零
答案B
解析油量减小时,电容器极板间的介质ε减小,根据电容决定式C=εr S
可
4πkd 知,电容器的电容减小,故A错误;电容器与电源相连,极板间电压保持不
可知电容器的电荷量减小,故B正确;根据B项分析,可变,根据公式有C=Q
U
知电容器极板电荷量减小,即释放电荷,电流向下经过G表,故C错误;仅当油量变化时,才会产生电流,故G表示数为零时,仅能说明油量不变,故D 错误。

2.(带电粒子在匀强电场中的直线运动)如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。

已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e。

那么这束质子流内单位体积的质子数n是( )
A.I
eS √2U
m
B.I
eS
√m
eU
C.I
eS √2eU
m
D.I
eS
√m
2eU
答案D
解析经加速电压为U的加速器加速后,有eU=1
2
mv2,根据电流的定义式则有
I=q
t
,这束质子流内单位体积的质子数为n,则有q=Svtne,联立解得
n=I
eS √m
2eU
,故选D。

3.(电容器的充放电现象)(多选)(广东茂名模拟)把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。

先使开关S与1端相连,电源向电容器充电;然后把开关S掷向2端,电容器放电。

电流传感器中的电流I随时间t变化的关系如图乙所示。

下列说法正确的是( )
A.在t1~t2时间内,电容器两极板间电压逐渐增大
B.在t3~t4时间内,电容器的电容逐渐减小
C.曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积
D.开关S与1端相连,只要时间足够长,电容器两极板间的电压就能大于电源电动势
答案AC
解析在t1~t2时间内,即形成电流曲线1的过程中,开关S与1端相连,电容
知,两极板间电压逐渐增器在充电,所带电荷量增大,电容不变,根据U=Q
C
大,故A正确;在t3~t4时间内,即形成电流曲线2的过程中,开关S与2端相连,电容器在放电,在放电的过程中,电容器的电荷量减小,但电容反映电容器本身的特性,与电压和电荷量无关,保持不变,故B错误;根据q=It,可知I-t图线与时间轴围成的面积表示电荷量,由于电容器充电和放电的电荷量相等,所以曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积,故C 正确;开关S与1端相连,电容器充电,最终两极板间的电压等于电源的电动势,故D错误。

4.(带电粒子在匀强电场中的直线运动和偏转)(广东佛山综合能力测试)科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图如图甲所示,其主要结构有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、
下板使用金属材料。

图乙是该装置主要结构的截面图,上、下两极板与输出电压可调的高压直流电源(内阻可忽略不计)相连。

质量为m、电荷量为-q的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。

尘埃被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集。

尘埃所受重力、空气阻力、尘埃间的作用力均忽略不计,下列判断正确的是( )
A.靠近上极板的尘埃更容易被吸附
B.若只将矩形通道的电场方向反向,该除尘装置则无法正常工作
C.仅增大A、B之间的加速电压,可以有效增大被吸附尘埃的比例
D.仅增加板长L,有可能将所有的尘埃吸附到除尘装置中
答案D
解析由图乙可知,下极板带正电,上极板带负电,板间电场方向向上,带负电的尘埃在极板间受到向下的静电力,落到下极板被中和收集,故靠近下极板的尘埃更容易被吸附,A错误;若只将矩形通道的电场方向反向,带负电的尘埃在极板间受到向上的静电力,落到上极板被中和收集,所以该除
尘装置仍能正常工作,B错误;仅增大A、B之间的加速电压,尘埃进入偏转电场的速度变大,尘埃在偏转电场中从右侧飞出电场所用时间变小,向下偏转的距离变小,使得更多的尘埃不会打到下极板,可以离开电场,故减小了被吸附尘埃的比例,C错误;仅增加板长L,使得原来从极板右侧飞出电场的尘埃在电场中的运动时间变大,从而向下偏转的距离也变大,当板长L增加到一定程度,使得从上极板左侧进入的尘埃都飞不出电场而打到下极板时,所有的尘埃都会打到下极板被收集,故仅增加板长L,有可能将所有的尘埃吸附到除尘装置中,D正确。

5.(带电粒子在匀强电场中的偏转)(多选)如图所示,有A、B、C三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球,从平行板电场中的P点以相同的水平初速度垂直于电场强度方向进入电场,它们分别落在图中位置,则可判断( )
A.A球带正电,B球不带电
B.三小球在电场中运动时间相等
C.三小球到达正极板时的动能关系是E kA>E kB>E kC
D.三小球在电场中运动的加速度关系是a C>a B>a A
答案AD
解析在平行金属板间不带电小球、带正电小球和带负电小球的受力如图所示
三小球在水平方向都不受力,做匀速直线运动,则落在板上时水平方向的
at2知
距离与下落时间成正比,即t A>t B>t C,由于竖直位移相同,根据h=1
2
a A<a B<a C,则结合牛顿第二定律知,A球带正电,B球不带电,C球带负电,故A、D正确,B错误;根据动能定理W合=E k-E k0,三球所受合力关系F A<F B<F C,三球
的初动能相等,可知E kA<E kB<E kC,故C错误。

素养综合练
6.(广东中山期末)心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一,如图甲所示。

心脏除颤器通过接触皮肤的电极板使电容器放电,实施电击治疗,如图乙所示。

已知某款心脏除颤器,在不到1 min的时间内使电容为
40 μF的电容器充电到4 000 V,存储320 J能量。

抢救病人时,一部分能量在4 ms的脉冲时间内通过电极板放电进入病人身体,此脉冲电流的平均功率为64 kW。

下列说法正确的是( )
A.电容器放电过程中电流恒定
B.电容器充电至2 000 V 时,电容为20 μF
C.电容器充电至4 000 V 时,电荷量为0.16 C
D.一个脉冲时间内通过电极板放电进入病人身体的能量是320 J 答案C
解析电容器放电过程中,电荷量减少,电压减小,电流减小,A 错误;电容不随电压、电荷量的变化而变化,即电容器的电容保持40μF 不变,B 错误;根据C=Q
U ,可得Q=CU=40×10-6×4000C=0.16C,C 正确;一个脉冲时间内通过
电极板放电进入病人身体的能量为E=P -
t=64×103×4×10-3J=256J,D 错误。

7.(多选)(广东学业考试)光滑绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x 轴平行,现有一个质量为0.1 kg 、电荷量为-2×10-8 C 的滑块P(可看作质点),仅在静电力作用下由静止沿x 轴向左运动。

静电力做的功W 与滑块坐标x 的关系如图中曲线所示,图中斜线为该曲线上点(0.3,3)的切线。

则下列说法正确的是( )
A.此区域内电场一定是匀强电场
B.此区域内沿处的电场强度大小为500 N/C
D.间的电势差是200 V
答案BC
解析根据W=Fx可知,W-x图像中图线的斜率表示静电力的大小,斜率绝对值越来越小,静电力越来越小,因滑块所带电荷量一定,故电场强度逐渐减小,此区域内电场一定不是匀强电场,故A错误;该滑块由静止沿x轴向左运动,其所受静电力向左,又因滑块带负电,说明电场强度方向水平向右,
此区域内沿处所受静电力的大小F=ΔW
Δx =3×10-6
0.6-0.3
N=1×10-5N,电场强度大小
E=F
q =1×10-5
2×10-8
N/C=500N/C,故C正确;根据公式W=qU可知,间的电势差
U=ΔW
q =3×10-6-1×10-6
2×10-8
V=100V,故D错误。

8.示波器主要由电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成,如图所示。

若已知加速电场的电压为U1,
两平行金属板的板长、板间距均为d,荧光屏距两平行金属板右侧的距离
也为d。

若两板间的偏转电压为零,则电子枪发射的电子从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中点O;若两板间的偏转电压为U2,则电子会打
在荧光屏上的某点,该点与O点的距离为3
2
d。

已知两金属板间只存在竖直方向的匀强电场,不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力,电子的质量为m,电荷量为e,求U1与U2的比值。

答案1
2
解析电子加速过程,由动能定理可得eU1=1
2
mv02
电子进入偏转区做类平抛运动,轨迹如图所示
沿初速度方向,有d=v0t
在垂直初速度方向,有y=1
2
at2
其中a=eE
m =eU2
md
设电子离开偏转电场时,它的速度偏向角为θ,则根据速度偏转角和位移之间的关系可知
tanθ=y1
2d
=Y1
2
d+d
=1
解得U1
U2=1
2。