专题02 静电场的应用 （考题猜想）-2024-2025学年高二物理上学期期中考点大串讲（粤教版2019）

专题二 静电场的应用 【题型1 电容器充放的理解】 2 【题型2 对电容的理解】 5 【题型3 平行板电容器的动态分析】 6 【题型4 带电粒子在电场中的加速】 11 【题型5 带电粒子在电场中的偏转】 14 【题型6 静电的应用】 22 【题型1 电容器充放的理解】 1．（23-24高二上·河南·期中）如图所示，自动体外除颤器（AED）是一种便携式的医疗设备，对心脏骤停患者利用自动体外除颤器可进行有效的除颤和心肺复苏。现对自动体外除颤器内部的电容器充电，充电电压一定，充满电后对某心脏骤停患者进行除颤时，电容器放电，电容器放电过程中（　　） A．电容器的电容越来越小 B．放电电流越来越大 C．放电电流随时间变化越来越慢 D．放电时间长短只跟电容器电容大小有关 2.（23-24高二上·吉林延边·期中）如图所示，一平行板电容器的两极板 A、B水平放置， A极板接地，电容器、二极管、开关S与电源相连，已知二极管具有单向导电性。现将开关S闭合，在 P点有一带电液滴恰好处于静止状态。保持开关S闭合，下列说法正确的是（    ） A．将A板向上移动一小段距离， 电容器将放电 B．将A板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能不变 C．将B板向上移动一小段距离，电容器将充电 D．将B板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能减小 3．（22-23高二上·广西柳州·期中）自动体外除颤器是一种便携式医疗设备，它可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。某型号自动体外除颤器的电容器电容是16μF，充电至4kV电压的电容器在一段时间内以平均电流为16A完成放电，下列说法正确的是（    ） A．该电容器放电的时间为0.4ms B．该电容器的击空电压小于4kV C．该电容器放电完成后电容为零 D．该电容器放电完成后电容仍为16μF 4.（23-24高二上·北京西城·期中）在研究电容器的充、放电实验中，把一个电容器、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。电流传感器与计算机连接，记录这一过程中电流随时间变化的图像如图乙所示，图线1表示电容器的充电过程，图线2表示电容器的放电过程。下列选项正确的是（　　） A．电容器充电过程中流过电阻R的电流方向向左 B．电容器放电过程中流过电阻R的电流方向向右 C．图乙中图线1与横轴所围的面积，表示电容器充电后所带电荷量的大小 D．图乙中形成图线2的过程中，电容器存储的电荷减少得越来越快 【题型2 对电容的理解】 1.（23-24高二上·宁夏银川·期中）有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为6V，所带电荷量为12×10-3C。则放电后此电容器的电容是（　　　） A． B．0 C． D． 2.（23-24高二上·内蒙古通辽·期中）某电容器上标有“25 μF　450 V”字样，下列对该电容器的说法正确的是（　　） A．要使该电容器两极板之间电压增加1 V，所需电荷量为2.5×10-5 C B．要使该电容器带电荷量1 C，两极板之间需加电压2.5×10-5 V C．该电容器能够容纳的电荷量最多为1.125×10-2 C D．该电容器能够承受的最大电压为450 V 【题型3 平行板电容器的动态分析】 1.（23-24高二上·广东广州·期中）目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后，电容器放电，电容小的电容器放电时间较短，根据放电时间的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据题中信息，下列说法正确的是（　　） A．在峪处形成的电容器电容较大 B．充电后在嵴处形成的电容器的电荷量少 C．在峪处形成的电容器放电时间较短 D．潮湿的手指头对指纹识别没有影响 2.（23-24高二上·浙江杭州·期中）图甲为某厂商生产的平行板电容式电子体重秤，其内部电路简化图如图乙所示。称重时，人站在体重秤面板上，使平行板上层膜片电极在压力作用下向下移动，则下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容增大，所带电荷量不变 B．电容器的电容减小，上下极板间的电压减小 C．上层膜片下移过程中，电流表有b到a的电流 D．上层膜片稳定后，平行板电容器上下极板均不带电荷 3.（23-24高二上·重庆渝北·期中）随着生活水平的提高，电子秤已成为日常生活中不可或缺的一部分。如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移，则下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容减小 B．电容器的带电电荷量减少 C．电容器两极板间电场强度减小 D．膜片下移过程中，电流表有b到a的电流 4.（23-24高二上·福建龙岩·期中）如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成，它与基板构成电容器。工作时，振动膜随声波左右振动。下列说法正确的是（　　） A．振动膜不振动时，电容器不带电 B．振动膜向右运动时，电阻上有从a到b的电流 C．振动膜向右运动时，电容器的电容减小， D．振动膜向左运动时，电容器充电 5.（22-23高二上·江苏南京·期中）如图所示为一中电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号。电路中a、b构成一个电容器，b是固定不变的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的渡有金属层的振动膜。若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中（　　） A．a、b板之间的电场强度不变 B．a、b板所带的电荷量不变 C．电路中始终有方向不变的电流 D．向右位移最大时，电容器的电容量最大 6.（22-23高二上·安徽芜湖·期中）如图所示，水平放置的平行板电容器A、B极板正对，A、B极板上的O、O'接点与恒压直流电源连接，下极板B接地，开关S闭合，一带电油滴位于电容器中的P点且恰处于静止状态，则下列说法正确的是（    ） A．当开关S闭合，A极板上移一小段距离过程中，P点电势将降低，电路中有逆时针方向的电流 B．当开关S断开，B极板下移一小段距离过程中，带电油滴静止，P点电势升高 C．当开关S闭合，将A极板向右平移一小段距离，带电油滴将向上运动 D．当开关S断开，B极板上移一小段距离，P点电势将升高 【题型4 带电粒子在电场中的加速】 1.（23-24高二上·甘肃武威·期中）下列粒子从初速度为零的状态经过电压同为U的电场加速后速度最大的是（　　） A．氘核（） B．质子（） C．氦原子核（） D．氚核（） 2.（23-24高二上·四川成都·期中）如图所示为点电荷产生的电场中的一条电场线，若一带负电的粒子从A点运动到B点时，其速度图像如图，关于AB两点场强及电势可判定（　　） A． B． C． D． 3.（23-24高二上·江西南昌·期中）如图甲，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．时刻，质量为m的带电微粒以初速度沿中线射入两板间，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，则微粒离开电场时（    ） A．动能为 B．电场力的功率为 C．重力势能减少了 D．电场力做功为 4.（22-23高二上·安徽芜湖·期中）如图所示，一质量为m、电荷量为的粒子，以初速度从a点竖直向上射入匀强电场中，匀强电场方向水平向左。粒子通过电场中的b点时，速率为，方向与电场方向平行。则a、b两点间的电势差为（　　） A． B． C． D． 【题型5 带电粒子在电场中的偏转】 1.（23-24高二下·四川广安·期中）如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为、，粒子在M和N时加速度大小分别为、，速度大小分别为、，电势能分别为、。下列判断正确的是（　　） A．＜，＜ B．＜，＜ C．＜，＜ D．＜，＜ 2.（23-24高二上·天津·期中）真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A，B之间有加速电场，C，D之间有偏转电场，M为荧光屏。现有质子、氘核和粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为，电荷量之比为，不计粒子重力，则下列说法中正确的是（　　） A．三种粒子打到荧光屏上的位置相同 B．三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同 C．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 3.（23-24高二上·江西南昌·期中）图1为观察带电粒子在电场中偏转的实验，高压感应圈接在阴极射线管A、B的两端，使阴极A发射的电子加速。感应发电机接在锡纸平行板电容器C、D两端，使电子偏转。实验时在背景板PQMN上能看到一条蓝色的荧光轨迹，某次实验轨迹如图2中白线所示，则下面操作中可使得电子从NQ边射出的是（    ）    A．增大加速电压 B．减小加速电压 C．增大偏转电压 D．减小偏转电压 4.（23-24高二上·广东汕头·期中）如图所示，一带电荷量为的正电荷、质量为的小物块处于一倾角为的粗糙斜面上，物块与斜面的动摩擦因数为，且，重力加速度为，求： （1）求不加电场时，物块的加速度的大小； （2）若当整个装置放置于一水平向右的匀强电场中时，小物块处于静止状态，求匀强电场场强的大小？ 5．（23-24高二上·重庆长寿·期中）如图所示，为固定在竖直平面内的绝缘轨道，其中部分为倾角的倾斜轨道，部分是圆心为O、半径为R的四分之三圆弧轨道（两部分轨道相切于B点），C为圆弧轨道的最低点，空间存在方向水平向右的匀强电场，使质量为m、电荷量为q的带正电小滑块（视为质点）由A点静止释放，之间的距离为。滑块经过D点后，落在斜面轨道上的F点（图中未画出）。匀强电场的电场强度大小为（g为重力加速度大小），不计一切摩擦及空气阻力。求: （1）滑块经过B点时的速度大小； （2）滑块沿圆弧轨道运动过程中的最大速度； （3）B、F两点间的距离x。 6．（23-24高二上·广东汕头·期中）如图所示，水平位置的平行板电容器，原来A、B两板不带电，B极板接地，它的极板长，两板间距离，现有一粒子质量，带电荷量，以一定初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用粒子恰好能落到A板的中点处，取。试求： （1）若粒子从右侧飞出，A极板电势能不能取负值？说明理由。 （2）带电粒子入射初速度的大小； （3）现使电容器带上电荷，使带电粒子能从平行板电容器的右侧射出，则带电后A板电势的取值范围？ 【题型6 静电的应用】 1.（23-24高二上·浙江杭州·期中）低碳环保是我们追求的生活方式。如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被铝板吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是（　　） A．烟尘带正电 B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大 C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小 D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大 2．（23-24高二上·河北石家庄·期中）静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘在电场作用下与气流分离。如图所示为其电场分布简图，下列说法正确的是（　　）    A． 虚线可能是等势线 B． 电场强度 C． 粉尘将在电场力作用下沿着虚线运动 D．负电荷在C点的电势能小于其在A点的电势能 3．（23-24高二上·湖北·期中）静电植绒技术，于3000多年前在中国首先起步，现代静电植绒于50、60年代在德国首先研制出并使用，如图所示为植绒流程示意图，将绒毛放在带负电荷的容器中，使绒毛带负电，容器与带电极板之间加恒定的电压，绒毛成垂直状加速飞到需要植绒的物体表面上。假设容器和极板间的电势差越大，植绒效果越好。下列正确的是（　　） A．若增大容器与带电极板之间的距离，植绒效果会更好 B．带电极板带负电 C．质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大 D．绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，动能和电势能都不断增大 4．（23-24高二上·北京石景山·期中）很多以煤做燃料的电厂，每天排出的烟气带走大量的煤粉，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，为了消除烟气中的煤粉，可利用静电除尘，如图，在P、Q两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。m、n为金属管内两点。下列说法正确的是（    ） A．Q接电源的负极 B．在煤粉颗粒靠近筒壁过程中，电场力对其做负功 C．金属圆筒内越靠近Q极电势越高 D．m、n两点的电场强度 5.（23-24高二上·河北保定·期中）下列关于教科书上的四副插图，说法正确的是（　　） A．图甲为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上 B．图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电 C．图丙中摇动起电机，烟雾缭绕的塑料瓶顿时清澈透明，其工作原理为静电吸附 D．图丁的燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了焦耳定律 6.（23-24高二上·湖北武汉·期中）2023年8月15号，一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游。兴致正浓时天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的几名游客头发直立如同刺猬一般，如下图所示。此时为了保障人身安全，下列最为有效合理的一种避险方式是（　　） A．蹲下并用手触摸地面 B．往沙漠低处跑 C．用水将头发淋湿 D．躲进汽车里 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题二 静电场的应用 【题型1 电容器充放的理解】 2 【题型2 对电容的理解】 5 【题型3 平行板电容器的动态分析】 6 【题型4 带电粒子在电场中的加速】 11 【题型5 带电粒子在电场中的偏转】 14 【题型6 静电的应用】 22 【题型1 电容器充放的理解】 1．（23-24高二上·河南·期中）如图所示，自动体外除颤器（AED）是一种便携式的医疗设备，对心脏骤停患者利用自动体外除颤器可进行有效的除颤和心肺复苏。现对自动体外除颤器内部的电容器充电，充电电压一定，充满电后对某心脏骤停患者进行除颤时，电容器放电，电容器放电过程中（　　） A．电容器的电容越来越小 B．放电电流越来越大 C．放电电流随时间变化越来越慢 D．放电时间长短只跟电容器电容大小有关 【答案】C 【详解】A．电容器的电容与电容器本身有关，与电容器带电量无关，电容器放电时，电容器的电容不变，故A错误； BC．电容器放电过程中，电容器带电量减少，电容器两极板间电压减小，放电电流减小，放电电流随时间变化越来越慢，故B错误，故C正确； D．放电时间长短不仅跟电容器电容大小有关，还与不同的人对电流的阻碍作用大小有关，故D错误。 故选C。 2.（23-24高二上·吉林延边·期中）如图所示，一平行板电容器的两极板 A、B水平放置， A极板接地，电容器、二极管、开关S与电源相连，已知二极管具有单向导电性。现将开关S闭合，在 P点有一带电液滴恰好处于静止状态。保持开关S闭合，下列说法正确的是（    ） A．将A板向上移动一小段距离， 电容器将放电 B．将A板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能不变 C．将B板向上移动一小段距离，电容器将充电 D．将B板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能减小 【答案】C 【详解】AB．在 P点有一带电液滴恰好处于静止状态，根据受力平衡可知，电场力竖直向上，与场强方向相反，则带电液滴带负电；保持开关S闭合，将A板向上移动一小段距离，板间距离增大，根据 ， 可知电容减小，由于二极管具有单向导电性，所以不能放电，电容器储存的电荷量不变，根据 可知场强不变，AP间电压增大，P点电势降低，则液滴在P点的电势能增大，故AB错误； CD．保持开关闭合，将B板向上移动一小段距离，根据 ，， 由于板间距离减小，可知电容增大，电容器充电，两极板电压不变，场强增大，AP间电压增大，P点电势降低，则液滴在P点的电势能增大，故C正确，D错误。 故选C。 3．（22-23高二上·广西柳州·期中）自动体外除颤器是一种便携式医疗设备，它可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。某型号自动体外除颤器的电容器电容是16μF，充电至4kV电压的电容器在一段时间内以平均电流为16A完成放电，下列说法正确的是（    ） A．该电容器放电的时间为0.4ms B．该电容器的击空电压小于4kV C．该电容器放电完成后电容为零 D．该电容器放电完成后电容仍为16μF 【答案】D 【详解】A．电容器储存的电量 可知放电前，电容器储存的电量为0.064C，放电时间 故A错误； B．该电容器电压为4.0kV，不高于额定电压，击穿电压大于额定电压，故B错误； CD．电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电之后，电容器的电容大小是不变的，仍为16μF，故C错误，D正确。 故选D。 4.（23-24高二上·北京西城·期中）在研究电容器的充、放电实验中，把一个电容器、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。电流传感器与计算机连接，记录这一过程中电流随时间变化的图像如图乙所示，图线1表示电容器的充电过程，图线2表示电容器的放电过程。下列选项正确的是（　　） A．电容器充电过程中流过电阻R的电流方向向左 B．电容器放电过程中流过电阻R的电流方向向右 C．图乙中图线1与横轴所围的面积，表示电容器充电后所带电荷量的大小 D．图乙中形成图线2的过程中，电容器存储的电荷减少得越来越快 【答案】C 【详解】A．开关S与1端相连，电源向电容器充电，电容器下极板与电源负极连接，下极板得电子，电子带负电，可知，电容器充电过程中流过电阻R的电流方向向右，故A错误； B．开关S掷向2端，电容器放电，由于放电之前，电容器下极板得电子，可知，放电时，下极板失去电子，电子带负电，可知，电容器放电过程中流过电阻R的电流方向向左，故B错误； C．根据电流的定义式有 解得 结合图像可知，图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示电荷量，可知，图乙中图线1与横轴所围的面积，表示电容器充电后所带电荷量的大小，故C正确； D．根据上述有 根据图乙中形成图线2，电流逐渐减小，可知，图乙中形成图线2的过程中，电容器存储的电荷减少得越来越慢，故D错误。 故选C。 【题型2 对电容的理解】 1.（23-24高二上·宁夏银川·期中）有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为6V，所带电荷量为12×10-3C。则放电后此电容器的电容是（　　　） A． B．0 C． D． 【答案】A 【详解】根据电容器的定义式可知，电容器的电容为 放电后此电容器的电容不变。 故选A。 2.（23-24高二上·内蒙古通辽·期中）某电容器上标有“25 μF　450 V”字样，下列对该电容器的说法正确的是（　　） A．要使该电容器两极板之间电压增加1 V，所需电荷量为2.5×10-5 C B．要使该电容器带电荷量1 C，两极板之间需加电压2.5×10-5 V C．该电容器能够容纳的电荷量最多为1.125×10-2 C D．该电容器能够承受的最大电压为450 V 【答案】AC 【详解】A．由电容器的铭牌信息可知，该电容器的电容为25μF，则由 可知，要增加1V的电量，需要增加的电荷量 A正确； B．由 可知，要使该电容器带电荷量1C，两极板之间需加电压 B错误； C．由铭牌信息可知，电容器的额定电压为450V；则电量最多为 C正确； D．电容器的额定电压为450V，该电容器的能够承受的最大电压大于450V，D错误； 故选AC。 【题型3 平行板电容器的动态分析】 1.（23-24高二上·广东广州·期中）目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后，电容器放电，电容小的电容器放电时间较短，根据放电时间的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据题中信息，下列说法正确的是（　　） A．在峪处形成的电容器电容较大 B．充电后在嵴处形成的电容器的电荷量少 C．在峪处形成的电容器放电时间较短 D．潮湿的手指头对指纹识别没有影响 【答案】C 【详解】A．根据电容的计算公式 可得，极板与指纹峪（凹下部分）的距离d大，构成电容器的电容小。故A错误； BC．由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据 可知，极板与指纹峪（凹的部分，d大，电容小）构成的电容器充上的电荷量较少，在放电过程中放电时间较短，反之，在嵴处形成的电容器电容大，带电荷量多，放电时间较长。故B错误；C正确； D．潮湿的手与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以会影响指纹解锁和指纹识别。故D错误。 故选C。 2.（23-24高二上·浙江杭州·期中）图甲为某厂商生产的平行板电容式电子体重秤，其内部电路简化图如图乙所示。称重时，人站在体重秤面板上，使平行板上层膜片电极在压力作用下向下移动，则下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容增大，所带电荷量不变 B．电容器的电容减小，上下极板间的电压减小 C．上层膜片下移过程中，电流表有b到a的电流 D．上层膜片稳定后，平行板电容器上下极板均不带电荷 【答案】C 【详解】AB．上层膜片电极向下移动，根据 ， 电容增大，由于电容器连接电源，两板电势差不变，则电容器所带电荷量增大，AB错误； C．电容器上极板带正电，下极板带负电，电荷量增大，则电流表有b到a的电流，C正确； D．上层膜片稳定后，电容器仍带电，D错误。 故选C。 3.（23-24高二上·重庆渝北·期中）随着生活水平的提高，电子秤已成为日常生活中不可或缺的一部分。如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移，则下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容减小 B．电容器的带电电荷量减少 C．电容器两极板间电场强度减小 D．膜片下移过程中，电流表有b到a的电流 【答案】D 【详解】A．平行板上层膜片电极下移时，两个极板的距离减小，根据电容的决定式 可知，电容器的电容增大，故A错误； BD．由于电容器一直和电源相连，两极板的电压不变，根据由电容的定义式 可知，当电容增大时，电容器的带电荷量增大，即电容器被充电，电流表有从b到a的电流，故B错误，D正确； C．根据 可知，场强变大，故C错误。 故选D。 4.（23-24高二上·福建龙岩·期中）如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成，它与基板构成电容器。工作时，振动膜随声波左右振动。下列说法正确的是（　　） A．振动膜不振动时，电容器不带电 B．振动膜向右运动时，电阻上有从a到b的电流 C．振动膜向右运动时，电容器的电容减小， D．振动膜向左运动时，电容器充电 【答案】B 【详解】A．由题图可知，振动膜不振动时，电容器的电容不变，电容器的电压不变，电容器所带的电荷量不变，A错误； BC．振动膜向右运动时，可知振动膜与基板间的距离d减小，由电容器电容的决定式，可知电容器的电容增大，由于电容器的电压不变，由，可知电容器的电荷量增大，则电阻上有从a到b的电流，B正确，C错误； D．振动膜向左运动时，可知d增大，由，可知电容器的电容减小，由，可知电容器的电荷量减小，电容器放电，电阻上有从b到a的电流，D错误。 故选B。 5.（22-23高二上·江苏南京·期中）如图所示为一中电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号。电路中a、b构成一个电容器，b是固定不变的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的渡有金属层的振动膜。若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中（　　） A．a、b板之间的电场强度不变 B．a、b板所带的电荷量不变 C．电路中始终有方向不变的电流 D．向右位移最大时，电容器的电容量最大 【答案】D 【详解】A．a在振动过程中，ab间的距离在发生变化，由于ab间的电势差保持不变，根据 可知a、b板之间的电场强度发生变化，故A错误； BC．根据 ， 当a在振动过程中，ab间的距离在发生周期性变化，由于ab间的电势差保持不变，可知a、b板所带的电荷量在发生周期性变化，则电路中的电流在发生周期性变化，所以电路中的电流方向发生变化，故BC错误； D．当a向右位移最大时，ab间的距离最小，根据 ， 可知此时电容器电容最大，由于ab间的电势差保持不变，则此时电容器的电容量最大，故D正确。 故选D。 6.（22-23高二上·安徽芜湖·期中）如图所示，水平放置的平行板电容器A、B极板正对，A、B极板上的O、O'接点与恒压直流电源连接，下极板B接地，开关S闭合，一带电油滴位于电容器中的P点且恰处于静止状态，则下列说法正确的是（    ） A．当开关S闭合，A极板上移一小段距离过程中，P点电势将降低，电路中有逆时针方向的电流 B．当开关S断开，B极板下移一小段距离过程中，带电油滴静止，P点电势升高 C．当开关S闭合，将A极板向右平移一小段距离，带电油滴将向上运动 D．当开关S断开，B极板上移一小段距离，P点电势将升高 【答案】B 【详解】A．当开关S闭合极板上移一小段距离，板间距离的增大，由 可知，场强E减小，P点电势等于P点与下极板间的电势差，由于P点到下极板间距离不变，由 可知，场强E减小时P点电势降低，根据由电容的决定式 可得：减小，开关S闭合，电容器两端的电压不变，由定义式 可得：减小，电路中有顺时针方向的电流，故A错误； B．当开关断开，B极板下移一小段距离，板间距离d增大了，由场强公式 可知板间场强不变，油滴所受的电场力不变，油滴仍处于静土状态，根据 可知P点电势升高，故B正确； C．当开关S闭合，将A极板向右平移一小段距离，根据 可知极板间电场强度不变，则带电油滴静止，故C错误； D．当开关断开，B极板上移一小段距离，板间距离d减小了，由场强公式 根据 可知P点电势降低，故D错误。 故选B。 【题型4 带电粒子在电场中的加速】 1.（23-24高二上·甘肃武威·期中）下列粒子从初速度为零的状态经过电压同为U的电场加速后速度最大的是（　　） A．氘核（） B．质子（） C．氦原子核（） D．氚核（） 【答案】B 【知识点】带电粒子在匀强电场中的直线运动 【详解】设粒子的电量为q，质量为m，则由动能定理得 解得 在题中四个粒子中质子的比荷最大，速度也最大。 故选B。 2.（23-24高二上·四川成都·期中）如图所示为点电荷产生的电场中的一条电场线，若一带负电的粒子从A点运动到B点时，其速度图像如图，关于AB两点场强及电势可判定（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【知识点】带电物体（计重力）在非匀强电场中的直线运动 【详解】图像的斜率表示加速度，带负电的粒子从A点运动到B点过程中，图像斜率的绝对值逐渐增大，可知粒子的加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律 可得 带负电的粒子从A点运动到B点过程中，粒子的速度逐渐减小，电场力做负功，根据 可得 故选C。 3.（23-24高二上·江西南昌·期中）如图甲，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．时刻，质量为m的带电微粒以初速度沿中线射入两板间，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，则微粒离开电场时（    ） A．动能为 B．电场力的功率为 C．重力势能减少了 D．电场力做功为 【答案】AC 【知识点】带电物体（计重力）在匀强电场中的一般运动 【详解】AB．时间内微粒匀速运动，说明重力和电场力平衡，则有 qE0=mg时间内，微粒只受到重力，微粒做平抛运动，竖直方向的加速度为g，方向向下；时间内，微粒的加速度大小 方向竖直向上，微粒在竖直方向上向下做匀减速运动，T时刻竖直分速度为零，在水平方向上仍做匀速直线运动，所以末速度的方向沿水平方向，大小为v0，此时的动能为，此时竖直速度为零，则电场力的功率为0，故A正确，B错误； C．T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出，则重力势能减少了 故C正确； D．由动能定理知外力对微粒所做的总功为0，则电场力做功与重力做功代数和为0，电场力做功为 故D错误。 故选AC。 4.（22-23高二上·安徽芜湖·期中）如图所示，一质量为m、电荷量为的粒子，以初速度从a点竖直向上射入匀强电场中，匀强电场方向水平向左。粒子通过电场中的b点时，速率为，方向与电场方向平行。则a、b两点间的电势差为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设粒子从到所用时间为，竖直方向有 水平方向有 ， 联立解得 ， 由 可得场强大小为 根据沿场强方向电势降低可知，点电势低于点电势，则a、b两点间的电势差为 故选D。 【题型5 带电粒子在电场中的偏转】 1.（23-24高二下·四川广安·期中）如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为、，粒子在M和N时加速度大小分别为、，速度大小分别为、，电势能分别为、。下列判断正确的是（　　） A．＜，＜ B．＜，＜ C．＜，＜ D．＜，＜ 【答案】D 【详解】若粒子从M点运动到N点，作出轨迹和电场线交点处的受力方向与速度方向如图所示 由图可知，粒子从M点到N点，电场线越来越密，电场强度逐渐增大，电场力逐渐增大，粒子的加速度增加，即 速度方向与力的方向间的夹角为钝角，则速度不断减小，即 粒子速度减小，动能减小，根据能量守恒可得，粒子的电势能增大，即 根据电势能与电势的关系 可得 若粒子从N点运动到M点，作出轨迹和电场线交点处的受力方向与速度方向如图所示 由于速度方向与力的方向夹角为锐角，则速度增大，即 同理，仍可得 ，， 故选D。 2.（23-24高二上·天津·期中）真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A，B之间有加速电场，C，D之间有偏转电场，M为荧光屏。现有质子、氘核和粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为，电荷量之比为，不计粒子重力，则下列说法中正确的是（　　） A．三种粒子打到荧光屏上的位置相同 B．三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同 C．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 【答案】A 【详解】B．加速电场的电压为U，粒子经过加速电场后获得的速度大小为v，根据动能定理有 可得 粒子从B板运动到荧光屏经历的时间为 质子、氘核和粒子从B板运动到荧光屏经历的时间之比为 故B错误； A．设偏转电场的电场强度为E，偏转电场极板的板长为，粒子在偏转电场中的侧移量为 由上式可知y与粒子的比荷无关，即三种粒子在偏转电场中的轨迹相同，则离开偏转电场中的速度方向相同，所以三种粒子打到荧光屏上的位置相同，故A正确； CD．由于三种粒子在偏转电场中的侧移量相同，则偏转电场的电场力对粒子做功为 所以偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 故CD错误。 故选A。 3.（23-24高二上·江西南昌·期中）图1为观察带电粒子在电场中偏转的实验，高压感应圈接在阴极射线管A、B的两端，使阴极A发射的电子加速。感应发电机接在锡纸平行板电容器C、D两端，使电子偏转。实验时在背景板PQMN上能看到一条蓝色的荧光轨迹，某次实验轨迹如图2中白线所示，则下面操作中可使得电子从NQ边射出的是（    ）    A．增大加速电压 B．减小加速电压 C．增大偏转电压 D．减小偏转电压 【答案】AD 【详解】电子在电场中被加速，则 在电场中偏转时则 解得 若使得电子从NQ边射出，则偏转距离y减小，则可增大加速电压U1或者减小偏转电压U2。 故选AD。 4.（23-24高二上·广东汕头·期中）如图所示，一带电荷量为的正电荷、质量为的小物块处于一倾角为的粗糙斜面上，物块与斜面的动摩擦因数为，且，重力加速度为，求： （1）求不加电场时，物块的加速度的大小； （2）若当整个装置放置于一水平向右的匀强电场中时，小物块处于静止状态，求匀强电场场强的大小？ 【答案】（1）；（2）见解析 【详解】（1）不加电场时，物块受力如图甲，因为 故物块沿斜面向下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得 解得 （2）若 则物块不受摩擦力，解得 若 则物块受力如图乙，由平衡条件得 ， 解得 同理若 则有 解得 5．（23-24高二上·重庆长寿·期中）如图所示，为固定在竖直平面内的绝缘轨道，其中部分为倾角的倾斜轨道，部分是圆心为O、半径为R的四分之三圆弧轨道（两部分轨道相切于B点），C为圆弧轨道的最低点，空间存在方向水平向右的匀强电场，使质量为m、电荷量为q的带正电小滑块（视为质点）由A点静止释放，之间的距离为。滑块经过D点后，落在斜面轨道上的F点（图中未画出）。匀强电场的电场强度大小为（g为重力加速度大小），不计一切摩擦及空气阻力。求: （1）滑块经过B点时的速度大小； （2）滑块沿圆弧轨道运动过程中的最大速度； （3）B、F两点间的距离x。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）滑块从A点运动到B点，根据动能定理，有 解得 （2）小球受重力与电场力的合力为 设合力方向与水平方向夹角为，则有 可得 延长DO，交圆周与M点，则合力方向沿OM方向，如图 从B点到M点合力做功最大，所以滑块在M点有最大速度，根据动能定理有 解得 （3）滑块从M点到D点，根据动能定理有 解得 滑块从D点到F点做类平抛运动，在半径方向上做匀加速直线运动，在垂直半径方向上做匀速直线运动，根据几何关系可知，在垂直半径方向上，位移为，有 解得 沿半径方向上有 所以B、F两点间的距离为 6．（23-24高二上·广东汕头·期中）如图所示，水平位置的平行板电容器，原来A、B两板不带电，B极板接地，它的极板长，两板间距离，现有一粒子质量，带电荷量，以一定初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用粒子恰好能落到A板的中点处，取。试求： （1）若粒子从右侧飞出，A极板电势能不能取负值？说明理由。 （2）带电粒子入射初速度的大小； （3）现使电容器带上电荷，使带电粒子能从平行板电容器的右侧射出，则带电后A板电势的取值范围？ 【答案】（1）不能；见解析；（2）；（3） 【详解】（1）不能。若取负值，则粒子受到得静电力竖直向下与粒子重力合成后向下的加速度更大，轨迹向下极板偏折的更厉害，粒子就更不可能从右侧飞出。 （2）粒子做平抛运动到的过程中，有      解得 （3）粒子做类平抛运动，若恰好从下极板右侧边缘射出（如图），则在竖直方向由牛顿第二定律和运动学公式得 ， 由类平抛运动规律，水平方向有 联立解得 同理若恰好从上极板右侧边缘射出，则在竖直和水平方向由牛顿第二定律和运动学公式得 ，， 联立，解得 故A板电势的取值范围是 【题型6 静电的应用】 1.（23-24高二上·浙江杭州·期中）低碳环保是我们追求的生活方式。如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被铝板吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是（　　） A．烟尘带正电 B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大 C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小 D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大 【答案】B 【详解】A．转动手摇起电机时，在铝板和缝被针中间产生强电场，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，遇到烟尘微粒使它带负电，带负电的尘粒在电场力作用下向铝板运动，被吸附到铝板上，故A错误； BC．同一烟尘颗粒在被吸附过程中，在电场力作用下向铝板做加速运动，因此离铝板越近速度越大，故B正确，C错误； D．由于针尖端的电场线密集，电场强度大，可知离铝板越近，电场强度越小，因此同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电量不变，离铝板越近则加速度越小，故D错误。 故选B。 2．（23-24高二上·河北石家庄·期中）静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘在电场作用下与气流分离。如图所示为其电场分布简图，下列说法正确的是（　　）    A． 虚线可能是等势线 B． 电场强度 C． 粉尘将在电场力作用下沿着虚线运动 D．负电荷在C点的电势能小于其在A点的电势能 【答案】D 【详解】A．电极是等势体，其表面是等势面，根据电场线与等势面垂直可知虚线应是电场线，故A错误； B．由电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线越密，电场强度越大，可知 故B错误； C．电场线是曲线，若释放粉尘，在电场力作用下粉尘不会沿着虚线运动，故C错误； D．电场线由高压电源的正极到负极，所以C点的电势高，A点的电势低，由电势能公式 可知，电子在C点的电势能小于其在A点的电势能，故D正确。 故选D。 3．（23-24高二上·湖北·期中）静电植绒技术，于3000多年前在中国首先起步，现代静电植绒于50、60年代在德国首先研制出并使用，如图所示为植绒流程示意图，将绒毛放在带负电荷的容器中，使绒毛带负电，容器与带电极板之间加恒定的电压，绒毛成垂直状加速飞到需要植绒的物体表面上。假设容器和极板间的电势差越大，植绒效果越好。下列正确的是（　　） A．若增大容器与带电极板之间的距离，植绒效果会更好 B．带电极板带负电 C．质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大 D．绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，动能和电势能都不断增大 【答案】C 【详解】A．若增大容器与带电极板之间的距离，电势差不变，故植绒效果不变。故A错误； B．带电极板吸引带负电的绒毛，则极板带正电。故B错误； C．由动能定理得可知，质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大。故C正确； D．绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，绒毛在加速运动，电场力做正功，动能增大，电势能不断减小。故D错误。 故选C。 4．（23-24高二上·北京石景山·期中）很多以煤做燃料的电厂，每天排出的烟气带走大量的煤粉，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，为了消除烟气中的煤粉，可利用静电除尘，如图，在P、Q两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。m、n为金属管内两点。下列说法正确的是（    ） A．Q接电源的负极 B．在煤粉颗粒靠近筒壁过程中，电场力对其做负功 C．金属圆筒内越靠近Q极电势越高 D．m、n两点的电场强度 【答案】C 【详解】A．煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，所以金属管Q应接高压电源的正极，金属丝P接负极，故A错误； B．越靠近Q极电势越高，煤粉颗粒带负电，其电势能越小，所以此过程中电场力做正功，B错误； C．由于金属丝P接电源负极，所以越靠近金属丝P电势会越小，越靠近Q极电势越高，故C正确； D．金属丝周围形成类似于点电荷的辐向电场，所以越靠近金属丝的电场强度越强 故D错误。 故选C。 5.（23-24高二上·河北保定·期中）下列关于教科书上的四副插图，说法正确的是（　　） A．图甲为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上 B．图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电 C．图丙中摇动起电机，烟雾缭绕的塑料瓶顿时清澈透明，其工作原理为静电吸附 D．图丁的燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了焦耳定律 【答案】C 【详解】A．根据图甲可知，极板A与电源正极链接，极板A带正电，带负电的尘埃受到指向极板A的电场力作用，带负电的尘埃被收集在线状电离器A上，A错误； B．图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走人身上的静电，B错误； C．图丙中摇动起电机，电极之间形成电场，将气体电离，电子被吸附到烟雾颗粒上，使烟雾颗粒带负电，导致烟雾颗粒可以向正极移动，工作原理为静电吸附，C正确； D．图丁的燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了尖端放电原理，D错误。 故选C。 6.（23-24高二上·湖北武汉·期中）2023年8月15号，一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游。兴致正浓时天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的几名游客头发直立如同刺猬一般，如下图所示。此时为了保障人身安全，下列最为有效合理的一种避险方式是（　　） A．蹲下并用手触摸地面 B．往沙漠低处跑 C．用水将头发淋湿 D．躲进汽车里 【答案】D 【详解】雷雨将至，几名游客头发直立如同刺猬一般，说明空气中有很多带电的自由电荷，现在最有效的有效合理的一种避险方式是能找个静电屏蔽的地方，躲进汽车里，因为汽车的金属制造，汽车里面能起到静电屏蔽。 故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$