粵教版高中物理必修第三冊(cè)第二章測評(píng)(滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.有一個(gè)充滿電的電容器,兩極板之間的電壓為3V,所帶電荷量為4.5×10-4C.此電容器的電容是()A.1.5×10-4F B.1.5×10-4Wb C.1.35×10-3F D.1.35×10-3Wb2.計(jì)算機(jī)鍵盤為電容式傳感器,每個(gè)鍵下面由相互平行、間距為d的活動(dòng)金屬片和固定金屬片組成,兩金屬片之間有空氣間隙,共同組成一個(gè)平行板電容器,如圖甲所示.其內(nèi)部電路如圖乙所示,則下列說法正確的是()A.按鍵的過程中,電容器間的電場強(qiáng)度減小B.按鍵的過程中,電容器儲(chǔ)存的電能增多C.按鍵的過程中,圖乙中電流方向從a經(jīng)電流計(jì)流向bD.按鍵的過程中,電容器上極板電勢低于下極板電勢3.對(duì)于書本中幾幅插圖所涉及的物理現(xiàn)象或原理,下列說法正確的是()A.甲圖中,該女生接觸帶電的金屬球時(shí)與帶電的金屬球帶有異種性質(zhì)的電荷B.乙圖為靜電除塵裝置的示意圖,帶負(fù)電的塵埃被收集在線狀電離器B上C.丙圖中,燃?xì)庠钪须娮狱c(diǎn)火器點(diǎn)火應(yīng)用了尖端放電的原理D.丁圖中,兩條優(yōu)質(zhì)的話筒線外面包裹著金屬外衣是為了更好地導(dǎo)電4.(2024廣東深圳高二期末)密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)精確地測定基本電荷e,將微觀量轉(zhuǎn)化為宏觀量測量的巧妙設(shè)想和精確構(gòu)思至今仍在物理科學(xué)研究的前沿發(fā)揮著作用.如圖為密立根油滴實(shí)驗(yàn)示意圖,若在實(shí)驗(yàn)中觀察到某一個(gè)帶負(fù)電的油滴向下勻速運(yùn)動(dòng).忽略油滴間的相互作用力和空氣對(duì)油滴的阻力及浮力,在該油滴向下運(yùn)動(dòng)的過程中,以下說法正確的是()A.電場力對(duì)油滴做正功 B.油滴機(jī)械能守恒C.重力和電場力的合力對(duì)油滴不做功 D.油滴重力勢能的減少量小于電勢能的增加量5.(2024廣東揭陽高二期末)某家用空氣凈化器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖所示,圖中充電極接電源正極,塵埃采集球接地.當(dāng)空氣中的塵埃進(jìn)入裝置前,通過濾網(wǎng)后帶正電,此后會(huì)吸附在塵埃采集球上.內(nèi)部形成的電場如圖所示,塵埃的重力忽略不計(jì).下列說法正確的是()A.電場中各點(diǎn)的電勢大小關(guān)系為φb>φa>φcB.電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小關(guān)系為Eb<Ea<EcC.同一塵埃在a點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢能相同D.某塵埃僅在電場力作用下從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn),電場力始終做負(fù)功6.空氣凈化器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化圖如圖所示,其中的負(fù)極針組件產(chǎn)生電暈,釋放出大量電子,電子被空氣中的氧分子捕捉,從而生成空氣負(fù)離子.負(fù)離子能使空氣中煙塵、病菌等微粒帶電,進(jìn)而使其吸附到集塵柵板上,達(dá)到凈化空氣的作用.下列說法正確的是()A.負(fù)極針組件產(chǎn)生電暈,利用了靜電屏蔽的原理B.為了更有效率地吸附塵埃,集塵柵板應(yīng)帶負(fù)電C.負(fù)極針組件附近的電勢較高D.煙塵吸附到集塵柵板的過程中,電勢能減少7.(2024廣東高二階段練習(xí))兩極板水平放置,其中上極板帶正電,有四個(gè)電荷量和質(zhì)量分別為+q,m、+q,2m二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)8.污水中的污泥絮體經(jīng)處理后帶負(fù)電,可利用電泳技術(shù)對(duì)其進(jìn)行沉淀去污,基本原理如圖所示。涂有絕緣層的金屬圓盤和金屬棒分別接電源正、負(fù)極,金屬圓盤置于容器底部,金屬棒插入污水中,形成如圖所示的電場分布,其中實(shí)線為電場線,虛線為等勢面,M點(diǎn)和N點(diǎn)在同一電場線上,M點(diǎn)和P點(diǎn)在同一等勢面上。下列說法正確的有()A.M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的低 B.N點(diǎn)的電場強(qiáng)度比P點(diǎn)的大C.污泥絮體從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電場力對(duì)其做正功 D.污泥絮體在N點(diǎn)的電勢能比其在P點(diǎn)的大9.靜電除塵設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示,把高壓電源的正極接在金屬圓筒上,負(fù)極接到圓筒中心懸掛的金屬線上,其橫向截面圖如圖乙所示,虛線PQ是某帶電粉塵的運(yùn)動(dòng)軌跡,則下列說法正確的是()A.電場中P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于Q點(diǎn)的電場強(qiáng)度B.電場中P點(diǎn)的電勢高于Q點(diǎn)的電勢C.粉塵由Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn),電勢能逐漸減小D.粉塵最終會(huì)附著在中心金屬線上并沿中心金屬線下落10.如圖甲所示,M、N為正對(duì)豎直放置的平行金屬板,A、B為兩板中線上的兩點(diǎn).當(dāng)M、N板間不加電壓時(shí),一帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放經(jīng)時(shí)間T到達(dá)B點(diǎn),在B點(diǎn)時(shí)速度為v.若兩板間加上圖乙所示的交變電壓,t=0時(shí),將帶電小球仍從A點(diǎn)由靜止釋放.小球運(yùn)動(dòng)過程中始終未接觸極板,則t=T時(shí),小球()A.在B點(diǎn)上方 B.恰好到達(dá)B點(diǎn)C.速度小于v D.速度等于v三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(8分)(2024山西大同高二期末)傳感器中經(jīng)常用電容器做基本元件,如圖為電容式液位計(jì)的原理圖,一根金屬圓柱插入金屬容器內(nèi)(并未與容器底、壁接觸),另一端與電源相連,金屬圓柱為電容器的一個(gè)電極,容器壁為電容器的另一個(gè)電極,容器內(nèi)充入絕緣液體,容器壁接地.另有一靜電計(jì)與該裝置相連,靜電計(jì)外殼接地,內(nèi)部的金屬球通過開關(guān)K2與金屬圓柱相連.某同學(xué)用該裝置做以下實(shí)驗(yàn).(1)先閉合K1,給電容器充電;(2)斷開K1,閉合K2,靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)一定角度;(3)該同學(xué)給容器中加入更多絕緣液體使液面升高,此時(shí)他觀察到靜電計(jì)指針偏角(選填“變大”“變小”或“不變”),由此他推測出:液面升高使電容器的電容(選填“變大”“變小”或“不變”);

(4)此后在保持液面不變的情況下他繼續(xù)實(shí)驗(yàn),通過絕緣手柄把金屬圓柱向上移動(dòng)一段距離,他看到靜電計(jì)的指針偏角(選填“變大”“變小”或“不變”),表明電容器的電容因金屬圓柱向上移動(dòng)而(選填“變大”“變小”或“不變”).

12.(10分)在做“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的電路研究電容器充、放電情況及電容大小,他們用電流傳感器和計(jì)算機(jī)測出電路中電流隨時(shí)間變化的曲線.傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的i-t圖像如圖乙所示.甲乙丙(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),根據(jù)圖甲所示的電路原理圖連接好電路,t=0時(shí)刻把開關(guān)K擲向(選填“1”或“2”)端,對(duì)電容器進(jìn)行充電;

(2)對(duì)電容器進(jìn)行放電時(shí),流過電阻R的電流方向?yàn)?選填“a到b”或“b到a”);

(3)如果不改變電路其他參數(shù),只增大電阻R,放電時(shí)間將(選填“變長”“不變”或“變短”);

(4)圖丙為電壓恒為8V的電源給電容器充電時(shí)作出的電流隨時(shí)間變化的I-t圖像,某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí),數(shù)出了I-t圖線包圍的格數(shù)(滿半格或超過半格的算一格,不滿半格的舍去),總格數(shù)為32格,則可以計(jì)算出電容器充電完畢后的電荷量為C,電容器的電容為F.(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

13.(9分)(2024廣東東莞高二期末)如圖所示,固定在豎直面內(nèi)的光滑絕緣14圓弧軌道AB,處在水平向右的勻強(qiáng)電場中,圓弧軌道半徑R=0.6m,圓弧軌道最高點(diǎn)A與圓心O等高,電場強(qiáng)度E=4×104N/C,電場線與軌道平面平行.一質(zhì)量m=6×10-2kg的帶電小球在Р點(diǎn)時(shí)恰能保持靜止,小球可視為質(zhì)點(diǎn),OP與豎直方向的夾角θ=53°,不計(jì)空氣阻力,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2.(1)小球的電性和電荷量q;(2)小球在P點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小球的支持力FN的大小;(3)將小球從軌道最低點(diǎn)B由靜止釋放,小球運(yùn)動(dòng)到A時(shí)速度v的大小.14.(11分)如圖甲所示,某直線加速器由中心軸線在同一直線上的一系列金屬圓筒(圖中標(biāo)注的序號(hào)為1、2、3…)組成,相鄰金屬圓筒分別接在高頻交變電源的兩極.交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖乙所示.某時(shí)刻,從金屬圓板(序號(hào)為0號(hào))中央釋放的電子(其初速度可忽略),沿軸線進(jìn)入加速器并依次穿過各金屬管.圓筒長度的設(shè)計(jì)遵照一定的規(guī)律,可以令電子運(yùn)動(dòng)到圓筒與圓筒之間各個(gè)間隙中都能恰好使電場力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同而不斷加速,電子在各個(gè)金屬圓筒內(nèi)部做勻速直線運(yùn)動(dòng).已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e,兩金屬圓筒間的電壓絕對(duì)值為U、周期為T,電子通過圓筒間隙的時(shí)間可以忽略不計(jì).甲乙(1)電子在3、4號(hào)金屬圓筒之間時(shí)加速,請(qǐng)判斷3、4號(hào)圓筒電勢的高低;(2)求電子進(jìn)入第n號(hào)金屬圓筒后的速度大小v;(3)求第n號(hào)金屬圓筒的長度L.15.(16分)(2024廣東深圳高二期末)如圖所示,虛線MN左側(cè)有一方向水平向左、電場強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場,在兩條平行的虛線MN和PQ之間存在著長為L,間距為d的平行金屬板,兩板之間電壓為U,AO過兩板的中線,在虛線PQ右側(cè)距離為L2處有一水平放置,長度為L2的屏,屏到AO的距離為d.現(xiàn)將一電荷量為-q(q>0)、質(zhì)量為m的帶電粒子無初速度地放入電場中的A點(diǎn),A點(diǎn)到MN的距離為kL,粒子最后可打在右側(cè)屏上.(1)求帶電粒子到達(dá)MN時(shí)的速度大小.(2)求帶電粒子離開平行金屬板時(shí)距中心線AO的偏移量.(3)改變k的大小,可調(diào)節(jié)粒子在電場中的釋放點(diǎn)A到MN的距離,若要使所有粒子都能打在屏上,求k的取值范圍.第二章測評(píng)參考答案1.A解析根據(jù)電容器的電容定義式,可得C=QU=4.5×102.B解析根據(jù)C=QU=εrS4πkd,E=Ud,按鍵的過程中,由于電壓U不變,間隙d減小,則電容C增大,電容器間的電場強(qiáng)度E增大,電容器所帶電荷量Q3.C解析女生接觸金屬球,與金屬球帶同種電荷,故A錯(cuò)誤;線狀電離器B帶負(fù)電,管壁A帶正電,帶電的塵埃被收集在A上,故B錯(cuò)誤;燃?xì)庠铍娮狱c(diǎn)火器應(yīng)用了尖端放電原理,故C正確;兩條優(yōu)質(zhì)話筒線外面包裹的金屬外衣應(yīng)用了靜電屏蔽原理,故D錯(cuò)誤.4.C解析帶負(fù)電的油滴向下勻速運(yùn)動(dòng),則受向下的重力和向上的電場力,電場力做負(fù)功,油滴機(jī)械能減小,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;油滴動(dòng)能變化為零,則重力和電場力的合力不做功,選項(xiàng)C正確;油滴的機(jī)械能和電勢能之和不變,因動(dòng)能不變,則重力勢能的減少量等于電勢能的增加量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.5.A解析沿著電場線方向電勢逐漸降低,由題圖中電場線可知,塵埃在電場中電勢的大小關(guān)系為φb>φa>φc,故A正確;電場線的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小,由題圖中電場線可知Eb>Ea>Ec,故B錯(cuò)誤;由電勢能公式Ep=φq,同一塵埃在a點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢能不相同,故C錯(cuò)誤;塵埃從c點(diǎn)移動(dòng)到a點(diǎn)的過程中,由于塵埃的運(yùn)動(dòng)軌跡未知,無法判斷電場力做功情況,故D錯(cuò)誤.6.D解析負(fù)極針組件產(chǎn)生電暈,利用了尖端放電的原理,故A錯(cuò)誤;負(fù)離子能使空氣中煙塵、病菌等微粒帶負(fù)電,為了更有效率地吸附塵埃,集塵柵板應(yīng)帶正電,故B錯(cuò)誤;電場線由正極指向負(fù)極,負(fù)極針組件附近的電勢較低,故C錯(cuò)誤;煙塵吸附到集塵柵板的過程中,電勢升高,根據(jù)Ep=qφ,電勢能減少,故D正確.7.A解析四個(gè)帶電粒子偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度E相同,帶負(fù)電的粒子的偏轉(zhuǎn)方向與三個(gè)帶正電的粒子的偏轉(zhuǎn)方向相反;其中帶正電粒子向下偏轉(zhuǎn),帶負(fù)電粒子向上偏轉(zhuǎn);對(duì)于一質(zhì)量為M,電荷量為Q的帶電粒子,設(shè)偏轉(zhuǎn)電場電場強(qiáng)度為E,帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),加速度為a=QEM,水平方向上有x=v0t,豎直方向上有y=12at2=12·QEM·t2,解得t=2MyQE,則x=v0t=v02yMQE,其中+q,m、+2q8.AC解析本題考查電場力的性質(zhì)和電勢能的性質(zhì)。根據(jù)沿著電場線方向電勢降低可知M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的低,污泥絮體帶負(fù)電,根據(jù)Ep=qφ可知污泥絮體在M點(diǎn)的電勢能比在N點(diǎn)的電勢能大,污泥絮體從M點(diǎn)移到N點(diǎn),電勢能減小,電場力對(duì)其做正功,故A、C正確;根據(jù)電場線的疏密程度可知N點(diǎn)的電場強(qiáng)度比P點(diǎn)的小,故B錯(cuò)誤;M點(diǎn)和P點(diǎn)在同一等勢面上,則污泥絮體在M點(diǎn)的電勢能與在P點(diǎn)的電勢能相等,結(jié)合A、C選項(xiàng)分析可知污泥絮體在P點(diǎn)的電勢能比其在N點(diǎn)的大,故D錯(cuò)誤.9.BC解析電場線的疏密反映電場強(qiáng)度的大小,P點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于Q點(diǎn)的電場強(qiáng)度,故A錯(cuò)誤;沿電場線電勢降低,P點(diǎn)的電勢高于Q點(diǎn)的電勢,故B正確;強(qiáng)電場作用下,空氣發(fā)生電離,粉塵會(huì)吸附電子帶負(fù)電,從而受到指向側(cè)壁的電場力,則粉塵由Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn),電勢能減小,最終會(huì)附著在圓筒側(cè)壁上,故C正確,D錯(cuò)誤.10.BD解析0~T時(shí)間內(nèi)由靜止釋放該小球在豎直方向上依然做自由落體運(yùn)動(dòng),假設(shè)小球帶正電,0~T4在水平方向上向右加速運(yùn)動(dòng),T4~3T4先向右減速運(yùn)動(dòng)速度減到零,再反向向左做加速運(yùn)動(dòng),3T4~T11.解析(3)加入更多絕緣液體,根據(jù)電容器電容公式C=εrS4kπd.可知,原來正對(duì)面積為空氣的地方被絕緣液體替代,εr變大,電容器的電容C變大,又由于C=Q(4)同理,把金屬圓柱向上移動(dòng)一段距離,電容器兩極的正對(duì)面積減小,電容器的電容減小,電荷量不變,所以電容器兩端電壓變大,即靜電計(jì)指針偏角變大.答案(1)變小(3)變大(4)變大變小12.解析(1)要對(duì)電容器充電,需要把電容器跟電源連接起來,故t=0時(shí)刻把開關(guān)K擲向1.(2)電容器充電時(shí)上極板接電源正極,故上極板帶正電荷,放電時(shí)下極板負(fù)電荷通過電阻流向上極板,故流過電阻R的電流方向?yàn)橛蒩到b.(3)根據(jù)電流的定義式I=qt,可得t=qI,如果不改變電路其他參數(shù),只增大電阻R(4)根據(jù)I-t圖像的面積表示電容器充電完畢后所帶的電荷量,由圖丙知,每小格代表的電荷量為q=It=12×10-3×12C=2.5×10-4C,數(shù)出圖線包圍的格數(shù),滿半格或超過半格的算一格,不滿半格的舍去,數(shù)得格數(shù)為32格,則電容器充電完畢后的電荷量為Q=32×2.5×10-4C=8.0