（2019人教版必修第三冊）高二物理精講精練 第十章 靜電場中的能量總結(jié)提升（原卷版+解析）

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第十章 靜電場中的能量 知識總結(jié) 內(nèi)容1：電勢能和電勢 一、靜電力做功的特點(diǎn) 1．特點(diǎn)：靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。 2．在勻強(qiáng)電場中靜電力做功：WAB＝qE·LABcos θ，其中θ為靜電力與位移間的夾角。 二、電勢能 1．概念：電荷在電場中具有的勢能。用Ep表示。 2．靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系 靜電力做的功等于電勢能的減少量，WAB＝EpA－EpB。 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(電場力做正功，電勢能減少；,電場力做負(fù)功，電勢能增加。)) 3．電勢能的大小：電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從這點(diǎn)移到零勢能位置時靜電力所做的功。 4．零勢能點(diǎn)：電場中規(guī)定的電勢能為零的位置，通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處或大地表面的電勢能規(guī)定為零。 三、電勢 1．定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量之比。 2．定義式：φ＝eq \f(Ep,q)。 3．單位：國際單位制中，電勢的單位是伏特，符號是V,1 V＝1 J/C。 4．特點(diǎn) （1）相對性：電場中各點(diǎn)電勢的大小，與所選取的零電勢的位置有關(guān)，一般情況下取離場源電荷無限遠(yuǎn)或大地為零電勢位置。 （2）標(biāo)矢性：電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。 5．與電場線關(guān)系：沿電場線方向電勢逐漸降低。 知識演練 1．如圖所示，曲線是電場中的一組電場線，A、B是電場中的兩點(diǎn)，則下列說法正確的是（　?。? A．電勢A>B，場強(qiáng)EAEb B．Ed>Ec C．< D．< 4．如圖為描述某靜電場的電場線，a、b、c是同一條電場線上的三個點(diǎn)，其電勢分別為φa、φb、φc關(guān)于、、的比較，下列說法正確的是（　?。? A．， B． C． D． 5．在x軸上A、B兩點(diǎn)處分別有點(diǎn)電荷Q1和Q2，A、B之間連線上各點(diǎn)的電勢如圖所示，取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，從圖中可以看出（　?。? A．Q1和Q2可能是同種電荷 B．P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零 C．AP間與PB間的電場強(qiáng)度方向相同，均為x正方向 D．負(fù)電荷在PB間的電勢能小于零 6．如圖所示，在場強(qiáng)E＝104N/C的水平勻強(qiáng)電場中，有一根長l＝15 cm的細(xì)線，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一個質(zhì)量m＝3 g、電荷量q＝2×10－6C的帶正電小球，當(dāng)細(xì)線處于水平位置時，小球從靜止開始釋放，g取10 m/s2.求： （1）小球到達(dá)最低點(diǎn)B的過程中重力勢能、電勢能分別變化了多少？ （2）若取A點(diǎn)電勢為零，小球在B點(diǎn)的電勢能、電勢分別為多大？ （3）小球到B點(diǎn)時速度為多大？繩子張力為多大？ 內(nèi)容2：電勢差 一、電勢差 1．定義 在電場中，兩點(diǎn)之間電勢的差值叫作電勢差，也叫作電壓。 2．公式 設(shè)電場中A點(diǎn)的電勢為φA，B點(diǎn)的電勢為φB，則A、B兩點(diǎn)之間的電勢差為UAB＝φA－φB，B、A兩點(diǎn)之間的電勢差為UBA＝φB－φA，所以UAB＝－UBA。 3．電勢差的正負(fù) 電勢差是標(biāo)量，UAB為正值，A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的電勢高；UAB為負(fù)值，A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的電勢低。 4．靜電力做功與電勢差的關(guān)系 （1）公式推導(dǎo) 由靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系可得 WAB＝EpA－EpB，又因EpA＝qφA，EpB＝qφB，可得WAB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qUAB，所以有UAB＝eq \f(WAB,q)。 （2）物理意義：電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差等于這兩點(diǎn)之間移動電荷時靜電力做的功與電荷量q的比值。 二、等勢面 1．定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫作等勢面。 2．等勢面與電場線的關(guān)系 （1）電場線跟等勢面垂直。 （23）電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。 知識演練 1．如圖，勻強(qiáng)電場中有A、B、C三點(diǎn)，關(guān)于這三點(diǎn)電勢的高低，下列判斷正確的是（　?。? A．A點(diǎn)的電勢最高 B．B點(diǎn)的電勢最高 C．C點(diǎn)的電勢最高 D．三點(diǎn)電勢相等 2．在電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差為UAB=75V，B、C兩點(diǎn)間的電勢差為UBC=-100V，則A、B、C三點(diǎn)電勢高低關(guān)系為（　?。?A．φA＞φB＞φC B．φA＜φC＜φB C．φC＞φA＞φB D．φC＞φB＞φA 3．如圖所示，三個同心圓是電荷量為+q的點(diǎn)電荷周圍的三個等勢面，A、B、C是這三個等勢面與一條電場線的交點(diǎn)，且lAB=lBC。A、C兩點(diǎn)的電勢分別為φA=10 V和φC=2 V，則B點(diǎn)的電勢（　　） A．等于6 V B．低于6 V C．高于6 V D．無法確定 4．某一孤立帶電體電場線分布如圖所示，b、c為某一圓周上的兩點(diǎn)，則下列說法正確的是（　?。? A．b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于c點(diǎn)的電場強(qiáng)度 B．圓周上每點(diǎn)的電勢一定相同 C．正電荷在a點(diǎn)的電勢能大于在b點(diǎn)的電勢能 D．該帶電體左端的電勢高于右端 5．關(guān)于靜電場的電場線和等勢線，下列四個圖中錯誤的是（　?。?A． B． C． D． 6．如圖所示，虛線a、b、c代表電場中的三條電場線，實(shí)線為一帶負(fù)電的粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運(yùn)動軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，由此可知（　　） A．帶電粒子在R點(diǎn)時的速度小于在Q點(diǎn)時的速度大小 B．帶電粒子在P點(diǎn)時的電勢能比在Q點(diǎn)時的電勢能小 C．帶電粒子在R點(diǎn)時的動能與電勢能之和比在Q點(diǎn)時的小，比在P點(diǎn)時的大 D．帶電粒子在R點(diǎn)時的加速度小于在Q點(diǎn)時的加速度大小 7．（多選）某靜電場在x軸上的場強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正方向?yàn)閳鰪?qiáng)正方向，一個帶負(fù)電的點(diǎn)電荷只在電場力的作用下以一定初速度沿x軸正方向運(yùn)動，x1、x2、x3、x4四點(diǎn)間隔相等，則（　?。? A．點(diǎn)電荷在x2和x4處電勢能相等 B．點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動到x3的過程中電場力做負(fù)功 C．x1、x2兩點(diǎn)之間的電勢差小于x3、x4兩點(diǎn)之間的電勢差 D．點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動到x4的過程中電場力先增大后減小 8．在勻強(qiáng)電場中，將的點(diǎn)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功為，將該電荷從電場中的A點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做功為，直角三角形ABC中，且電場方向與三角形ABC所在平面平行。求： （1）B、C兩點(diǎn)間的電勢差； （2）若規(guī)定C點(diǎn)電勢為0，求該電荷在D點(diǎn)的電勢能。 內(nèi)容3：電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 一、勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 1．關(guān)系式：UAB＝Ed或E＝eq \f(UAB,d)。 2．物理意義：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場方向的距離的乘積。 3．適用條件：勻強(qiáng)電場。 二、公式E＝eq \f(UAB,d)的意義 1．意義：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)之間的電勢差與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向的距離之比。 2．電場強(qiáng)度的另一種表述：電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向單位距離上降低的電勢。 3．電場強(qiáng)度的另一個單位：由E＝eq \f(UAB,d)可導(dǎo)出電場強(qiáng)度的另一個單位，即伏每米，符號為V/m。1 V/m＝1 N/C。 知識演練 1．關(guān)于電場的性質(zhì)，下列說法正確的是（　?。?A．電場強(qiáng)度為零的地方，電勢也為零 B．電場強(qiáng)度越大的地方電勢一定越高 C．電場強(qiáng)度的方向就是電勢降落最快的方向 D．根據(jù)公式可知，在勻強(qiáng)電場中、間的距離越大，電勢差就越大 2．如圖，、、三點(diǎn)在勻強(qiáng)電場中，，，，把一個電量的正電荷從移到，電場力不做功；從移到，電場力做功為，則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向是（　　） A．，垂直向上 B．，垂直向下 C．，垂直斜向上 D．，垂直斜向下 3．如圖所示，四條豎直平行線是一個勻強(qiáng)電場中的四個等勢面，相鄰兩個等勢面之間的距離為，由此可以確定場強(qiáng)的大小和方向是（　?。? A．300V/m，水平向左 B．300V/m，豎直向下 C．900V/m，水平向右 D．900V/m，豎直向上 4．如圖所示，在直角三角形所在平面內(nèi)存在一個與該平面平行的勻強(qiáng)電場，，，。將電荷量的粒子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功；將該粒子從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，其電勢能減少。規(guī)定A點(diǎn)的電勢為零，則下列說法正確的是（　?。? A．C點(diǎn)的電勢為3V B．B點(diǎn)的電場方向由A指向B C．勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為300V/m D．將該粒子從B點(diǎn)移到中點(diǎn)，靜電力做功為 5．如圖所示，勻強(qiáng)電場的方向與長方形abcd所在的平面平行，ab = ad。電子從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中電場力做的功為4.5eV；電子從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中克服電場力做的功為4.5eV。設(shè)a點(diǎn)的電勢為零，下列說法正確的是（ ） A．b點(diǎn)的電勢為 - 4.5V B．c點(diǎn)的電勢為0 C．該勻強(qiáng)電場的方向是由b點(diǎn)指向a點(diǎn) D．該勻強(qiáng)電場的方向是由b點(diǎn)指向d點(diǎn) 6．（多選）關(guān)于勻強(qiáng)電場中的電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系的說法不正確的是（　?。?A．任意兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間的距離的乘積 B．電勢降低的方向必定是場強(qiáng)方向 C．沿電場線方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢差必相等 D．不沿電場線方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢差不可能相等 內(nèi)容4：電容器的電容 一、電容器 1．電容器：由兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體組成。 2．平行板電容器：在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)－電介質(zhì)(空氣也是一種電介質(zhì))，就組成一個最簡單的電容器，叫作平行板電容器。 3．電容器的充、放電現(xiàn)象 把直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)組裝成實(shí)驗(yàn)電路。如圖所示。 電容器的充、放電 （1）充電：把開關(guān)S接1，電源給電容器充電，電容器兩極所帶電荷量逐漸增大，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，當(dāng)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不變時，電容器充電結(jié)束。 （2）放電：把開關(guān)S接2，電容器對電阻R放電，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)減小，當(dāng)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)為0時放電結(jié)束。 （3）電容器充、放電過程中能量的變化 ①充電過程：電源的能量不斷儲存在電容器中。 ②放電過程：電容器把儲存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。 二、電容 1．定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢差U之比。 2．定義式：C＝eq \f(Q,U)。 3．物理意義：表征電容器儲存電荷本領(lǐng)的特性。 4．單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉(F)，另外還有微法(μF)和皮法(pF)，1 μF＝10－6 F,1 pF＝10－12 F。 5．電容器的額定電壓和擊穿電壓 （1）額定電壓：電容器能夠長期正常工作時的電壓。 （2）擊穿電壓：電介質(zhì)被擊穿時在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，則電容器就會損壞。 6．平行板電容器 （1）電容的決定因素：電容C與兩極板間的相對介電常數(shù)εr成正比，跟極板的正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。 （2）電容的決定式：C＝eq \f(εrS,4πkd)，εr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)。當(dāng)兩極板間是真空時，C＝eq \f(S,4πkd)，式中k為靜電力常量。 三、常用電容器 1．固定電容器 （1）定義：電容固定不變的電容器。 （2）分類：聚苯乙烯電容器和電解電容器。 2．可變電容器：由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫作定片，可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫作動片。轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容就隨著改變。 知識演練 1．電容器的電容受哪些條件影響（　?。?A．電容器兩端電壓 B．電容器所帶電荷量 C．電容器兩極板間的距離 D．電容器兩極板的厚度 2．將一個平行板電容器接入如圖所示的電路。閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，在電容器兩板之間有一帶負(fù)電的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若所用電表均為理想電表，則下列說法正確的是（　?。? A．保持電容器極板間距和正對面積不變，僅斷開開關(guān)S時，電壓表示數(shù)為零 B．保持電容器極板間距和正對面積不變，僅斷開開關(guān)S時，帶電油滴立即向上運(yùn)動 C．保持開關(guān)S閉合，適當(dāng)減小兩極板正對面積的過程中，有自左向右的電流流過電流表 D．保持開關(guān)S閉合，適當(dāng)增加兩極板之間的距離，帶電油滴將向下運(yùn)動 3．對于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是（ ） A．將兩極板的間距加大，電容將增大 B．將兩極板平行錯開，使正對面積減小，電容將增大 C．在下板的內(nèi)表面上放置一塊薄陶瓷板，電容將增大 D．將電源與電容器的兩極板相連，使電容器充電，此過程電容將增大 4．在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，將直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)組裝成如圖實(shí)驗(yàn)電路，則（　?。? A．將開關(guān)接1，電容器處于充電狀態(tài)，上極板帶正電 B．將開關(guān)接1，電容器處于放電狀態(tài)，上極板帶正電 C．將開關(guān)接2，電容器處于充電狀態(tài)，上極板帶正電 D．將開關(guān)接2，電容器處于放電狀態(tài)，下極板帶正電 5．“探究影響平行板電容器電容大小因素”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，忽略漏電產(chǎn)生的影響，下列判斷正確的是（　?。? A．靜電計指針偏轉(zhuǎn)角度的大小顯示了平行板電容器所帶電量的多少 B．若將A板向左移動一段距離，靜電計指針偏角減小 C．若在平行板間插入介電常數(shù)更大的電介質(zhì)，板間的電場強(qiáng)度會減小 D．若平板正對面積減小時，靜電計指針偏角減小 6．（多選）如圖所示，電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板，C是一只靜電計，合上開關(guān)S后，靜電計指針張開一定角度，下述做法可使靜電計指針張角增大的是（　?。? A．?dāng)嚅_S后，使A板向右平移一些 B．使A、B兩板正對面積減小一些 C．?dāng)嚅_S后，使B板向右平移一些 D．?dāng)嚅_S后，使A、B正對面積減小一些 內(nèi)容5：帶電粒子在電場中的運(yùn)動 一、帶電粒子的加速 1．帶電粒子在電場中加速(直線運(yùn)動)的條件：只受電場力作用時，帶電粒子的速度方向與電場強(qiáng)度的方向相同或相反。 2．分析帶電粒子加速問題的兩種思路 (1)利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動公式來分析。 (2)利用靜電力做功結(jié)合動能定理來分析。 二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 1．條件：帶電粒子的初速度方向跟電場力的方向垂直。 2．運(yùn)動性質(zhì)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動，運(yùn)動軌跡是一條拋物線。 3．分析思路：同分析平拋運(yùn)動的思路相同，利用運(yùn)動的合成與分解思想解決相關(guān)問題。 三、示波管的原理 1．構(gòu)造：示波管主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極(XX′和YY′)、熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。 2．原理 (1)給電子槍通電后，如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′上都沒有加電壓，電子束將打在熒光屏的中心O點(diǎn)。 甲　示波管的結(jié)構(gòu)　　　　乙　熒光屏(從右向左看) (2)示波管的YY′偏轉(zhuǎn)電極上加的是待測的信號電壓，使電子沿YY′方向偏轉(zhuǎn)。 (3)示波管的XX′偏轉(zhuǎn)電極上加的是儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓(如圖所示)，叫作掃描電壓，使電子沿XX′方向偏轉(zhuǎn)。 知識演練 1．如圖一定質(zhì)量的帶電小球從輕質(zhì)彈簧上方點(diǎn)由靜止下落，空間還存在豎直向下的勻強(qiáng)電場，在小球從到的過程中，重力做功，小球克服彈簧彈力做功，電場力做功，忽略空氣阻力，則：（　?。? A．該過程中小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，動能增加了 B．該過程小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加0.5J，動能增加了 C．該過程中小球電勢能增加0.5J，重力勢能減少0.8J D．該過程中彈簧彈性勢能減少0.9J，小球電勢能減少0.5J 2．如圖所示，水平放置的平行板電容器充電后與電源斷開，帶電微粒沿著上極板水平射入電場，恰好從下極板右邊緣飛出電場，帶電微粒電勢能變化量為ΔE1。若保持上極板不動，將下極板下移少許，該帶電微粒仍以相同的速度從原處射入電場，帶電微粒在電場中電勢能變化量為ΔE2。下列分析正確的是（不計重力作用）（　　） A．電容變小，兩極板間電壓變大，兩極板間場強(qiáng)變小 B．電量不變，兩極板間電壓不變，即ΔE1=ΔE2 C．電容變小，電場強(qiáng)度不變，電壓增大，即ΔE10表示場強(qiáng)沿x軸正方向，EB，場強(qiáng)EAB，電場線越密的位置電場強(qiáng)度越大，所以EA>EB，故AB錯誤； C．將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷電勢能降低，電場力做正功，故C正確； D．將負(fù)電荷分別放在A、B兩點(diǎn)時具有的電勢能，故D錯誤。 故選C。 2．如圖所示，一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn)，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運(yùn)動的軌跡，為軌跡和虛線圓的交點(diǎn)。不計重力。下列說法正確的是（　?。? A．M帶負(fù)電荷，N帶負(fù)電荷 B．M在b點(diǎn)的動能小于它在a點(diǎn)的動能 C．N在d點(diǎn)的電勢能小于它在e點(diǎn)的電勢能 D．N在從c點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中克服靜電力做功 【答案】 B 【解析】 A．由粒子只受電場力作用，電場力方向沿著徑向，根據(jù)粒子運(yùn)動軌跡可知：M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，故M帶負(fù)電，N帶正電，故A錯誤； B．由正電荷周圍電場線沿徑向向外可知：內(nèi)圈的電勢比外圈的電勢高；故根據(jù)Ep=qφ可知：M在內(nèi)圈的電勢能比外圈小，由粒子運(yùn)動過程只有電場力做功，根據(jù)動能定理可得：M在b點(diǎn)的動能小于它在a點(diǎn)的動能；故B正確； C．e點(diǎn)和d點(diǎn)在同一個等勢面上，故N在d點(diǎn)的電勢能等于它在e點(diǎn)的電勢能，故C錯誤； D．由正電荷周圍電場線沿徑向向外可知：N在從c到d的過程中，電場力做正功，故D錯誤。 故選B。 3．圖中兩個較靠近的等量異種點(diǎn)電荷的電場有4個點(diǎn)a、b、c、d；4個點(diǎn)的場強(qiáng)分別是Ea、Eb、Ec、Ed。4個點(diǎn)的電勢分別是、、、；以下說法確的是（　?。? A．Ea>Eb B．Ed>Ec C．< D．< 【答案】 A 【解析】 A．因a點(diǎn)電場線較b點(diǎn)密集，則 Ea>Eb 選項(xiàng)A正確； B．因c點(diǎn)電場線較d點(diǎn)密集，可知 Ec>Ed 選項(xiàng)B錯誤； CD．沿電場線電勢降低，可知 > > 選項(xiàng)CD錯誤； 故選A。 4．如圖為描述某靜電場的電場線，a、b、c是同一條電場線上的三個點(diǎn)，其電勢分別為φa、φb、φc關(guān)于、、的比較，下列說法正確的是（　　） A．， B． C． D． 【答案】 D 【解析】 題目給出負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場的電場線分布圖象，沿電場線方向電勢降低，電場線依次經(jīng)、、指向負(fù)點(diǎn)電荷，故點(diǎn)電勢最低，點(diǎn)最高，故有，故選D。 5．在x軸上A、B兩點(diǎn)處分別有點(diǎn)電荷Q1和Q2，A、B之間連線上各點(diǎn)的電勢如圖所示，取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，從圖中可以看出（　　） A．Q1和Q2可能是同種電荷 B．P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零 C．AP間與PB間的電場強(qiáng)度方向相同，均為x正方向 D．負(fù)電荷在PB間的電勢能小于零 【答案】 C 【解析】 AC．由題圖可知，從Q1沿x軸到Q2電勢始終降低，所以Q1與Q2連線上電場強(qiáng)度方向始終沿x軸正方向，即AP間與PB間的電場強(qiáng)度方向相同，均為x正方向，所以Q1帶正電荷，Q2帶負(fù)電荷，故A錯誤；C正確； B．由于Q1帶正電荷，Q2帶負(fù)電荷，由場強(qiáng)疊加原理可知P點(diǎn)的電場強(qiáng)度不為零，故B錯誤； D．由題圖知，PB間的電勢小于零，根據(jù)公式 可得負(fù)電荷在PB間的電勢能大于零，故D錯誤。 故選C。 6．如圖所示，在場強(qiáng)E＝104N/C的水平勻強(qiáng)電場中，有一根長l＝15 cm的細(xì)線，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一個質(zhì)量m＝3 g、電荷量q＝2×10－6C的帶正電小球，當(dāng)細(xì)線處于水平位置時，小球從靜止開始釋放，g取10 m/s2.求： （1）小球到達(dá)最低點(diǎn)B的過程中重力勢能、電勢能分別變化了多少？ （2）若取A點(diǎn)電勢為零，小球在B點(diǎn)的電勢能、電勢分別為多大？ （3）小球到B點(diǎn)時速度為多大？繩子張力為多大？ 【答案】 （1）-4.5×10－3J ；3×10－3J；（2）3×10－3J；1.5×103V ；（3）1 m/s；5×10－2N. 【解析】 （1）重力勢能 ΔEp＝-mgl＝-4.5×10－3J 電勢能 ΔEp電＝Eql＝3×10－3J （2）若取A點(diǎn)電勢為零，則小球在B點(diǎn)的電勢能 Ep＝3×10－3J Ep＝φBq φB＝V＝1.5×103V （3）A→B由動能定理得： mgl－Eql＝mvB2 所以 vB＝1 m/s 在B點(diǎn)對小球 FT－mg＝ 解得 FT＝5×10－2N 內(nèi)容2：電勢差 一、電勢差 1．定義 在電場中，兩點(diǎn)之間電勢的差值叫作電勢差，也叫作電壓。 2．公式 設(shè)電場中A點(diǎn)的電勢為φA，B點(diǎn)的電勢為φB，則A、B兩點(diǎn)之間的電勢差為UAB＝φA－φB，B、A兩點(diǎn)之間的電勢差為UBA＝φB－φA，所以UAB＝－UBA。 3．電勢差的正負(fù) 電勢差是標(biāo)量，UAB為正值，A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的電勢高；UAB為負(fù)值，A點(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的電勢低。 4．靜電力做功與電勢差的關(guān)系 （1）公式推導(dǎo) 由靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系可得 WAB＝EpA－EpB，又因EpA＝qφA，EpB＝qφB，可得WAB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qUAB，所以有UAB＝eq \f(WAB,q)。 （2）物理意義：電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差等于這兩點(diǎn)之間移動電荷時靜電力做的功與電荷量q的比值。 二、等勢面 1．定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫作等勢面。 2．等勢面與電場線的關(guān)系 （1）電場線跟等勢面垂直。 （23）電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。 知識演練 1．如圖，勻強(qiáng)電場中有A、B、C三點(diǎn)，關(guān)于這三點(diǎn)電勢的高低，下列判斷正確的是（　?。? A．A點(diǎn)的電勢最高 B．B點(diǎn)的電勢最高 C．C點(diǎn)的電勢最高 D．三點(diǎn)電勢相等 【答案】 A 【解析】 如圖根據(jù)勻強(qiáng)電場的等勢面的分布圖可知，沿著電場線的方向，電勢逐漸降低，則A點(diǎn)電勢最高，C點(diǎn)電勢最低。 故選A。 2．在電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差為UAB=75V，B、C兩點(diǎn)間的電勢差為UBC=-100V，則A、B、C三點(diǎn)電勢高低關(guān)系為（　　） A．φA＞φB＞φC B．φA＜φC＜φB C．φC＞φA＞φB D．φC＞φB＞φA 【答案】 C 【解析】 由題意 75V 則得： φA＞φB V 則得 φB＜φC 又 V 則得 φA＜φC 故有 φC＞φA＞φB 故ABD錯誤，C正確。 故選C。 3．如圖所示，三個同心圓是電荷量為+q的點(diǎn)電荷周圍的三個等勢面，A、B、C是這三個等勢面與一條電場線的交點(diǎn)，且lAB=lBC。A、C兩點(diǎn)的電勢分別為φA=10 V和φC=2 V，則B點(diǎn)的電勢（　　） A．等于6 V B．低于6 V C．高于6 V D．無法確定 【答案】 B 【解析】 因AB之間的平均場強(qiáng)大于BC之間的平均場強(qiáng)，根據(jù) U=Ed 可知AB之間的電勢差大于BC之間的電勢差，即 φA-φB>φB-φC 即 故選B。 4．某一孤立帶電體電場線分布如圖所示，b、c為某一圓周上的兩點(diǎn)，則下列說法正確的是（　?。? A．b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于c點(diǎn)的電場強(qiáng)度 B．圓周上每點(diǎn)的電勢一定相同 C．正電荷在a點(diǎn)的電勢能大于在b點(diǎn)的電勢能 D．該帶電體左端的電勢高于右端 【答案】 C 【解析】 A．依據(jù)電場線越疏，電場強(qiáng)度越弱，而電場線越密的，則電場強(qiáng)度越強(qiáng)，由圖可知，則a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大，故A錯誤； B．該帶電體外表面為等勢體，但是電場強(qiáng)度分布情況不同，所以該圓周上每點(diǎn)電勢并不相等，選項(xiàng)B錯誤； C．順著電場線方向電勢逐漸降低，a點(diǎn)電勢大于b點(diǎn)電勢，正電荷在電勢越高的地方電勢能越大，選項(xiàng)C正確； D．該帶電體外表面為等勢體，故外表面電勢處處相等，選項(xiàng)D錯誤。 故選C。 5．關(guān)于靜電場的電場線和等勢線，下列四個圖中錯誤的是（　?。?A． B． C． D． 【答案】 C 【解析】 A．是點(diǎn)電荷的電場線和等勢線，電場線和等勢線垂直，且由電勢高的等勢線指向電勢低的等勢線，A正確，不符合題意； B．是等量異種電荷的電場線和等勢線，是兩簇對稱曲面，B正確，不符合題意； C．是勻強(qiáng)電場的電場線和等勢線，在勻強(qiáng)電場中，電場線與等勢線互相垂直，并且電場線互相平行且等間距，等勢線也是互相平行且等間距，因此C錯誤，符合題意； D．是形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近的電場線和等勢線，D正確，不符合題意。 故選C。 6．如圖所示，虛線a、b、c代表電場中的三條電場線，實(shí)線為一帶負(fù)電的粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運(yùn)動軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，由此可知（　?。? A．帶電粒子在R點(diǎn)時的速度小于在Q點(diǎn)時的速度大小 B．帶電粒子在P點(diǎn)時的電勢能比在Q點(diǎn)時的電勢能小 C．帶電粒子在R點(diǎn)時的動能與電勢能之和比在Q點(diǎn)時的小，比在P點(diǎn)時的大 D．帶電粒子在R點(diǎn)時的加速度小于在Q點(diǎn)時的加速度大小 【答案】 B 【解析】 AB．電荷做曲線運(yùn)動，電場力指向曲線的內(nèi)側(cè)，所以電場力的方向向右；若粒子從P經(jīng)過R運(yùn)動到Q，電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增大，動能減小，知道R點(diǎn)的動能大，即速度大，而P點(diǎn)電勢能小， A錯誤B正確； C．根據(jù)能量守恒定律，帶電質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動過程中各點(diǎn)處的動能與電勢能之和保持不變，C錯誤； D．由電場線疏密可知，R點(diǎn)場強(qiáng)大，電場力大，加速度大，D錯誤。 故選B。 7．（多選）某靜電場在x軸上的場強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正方向?yàn)閳鰪?qiáng)正方向，一個帶負(fù)電的點(diǎn)電荷只在電場力的作用下以一定初速度沿x軸正方向運(yùn)動，x1、x2、x3、x4四點(diǎn)間隔相等，則（　?。? A．點(diǎn)電荷在x2和x4處電勢能相等 B．點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動到x3的過程中電場力做負(fù)功 C．x1、x2兩點(diǎn)之間的電勢差小于x3、x4兩點(diǎn)之間的電勢差 D．點(diǎn)電荷由x1運(yùn)動到x4的過程中電場力先增大后減小 【答案】 BCD 【解析】 A．處場強(qiáng)方向沿x軸正方向，根據(jù)沿著電場線方向電勢降低，x2處電勢高于x4處電勢﹐帶正電的點(diǎn)電荷在x2處電勢能比在x4處的小，A錯誤； B．x1-x3處場強(qiáng)為x軸正方向，則從x1到x3處順著電場線方向移動負(fù)點(diǎn)電荷，電場力做負(fù)功，B正確； C．由U=Ed知E-x圖線與x軸所圍的面積表示電勢差，則知x1、x2兩點(diǎn)之間的電勢差小于x3、x4兩點(diǎn)之間的電勢差，C正確； D．由x1運(yùn)動到x4的過程中，電場強(qiáng)度的絕對值先增大后減小，由F=qE知，電場力先增大后減小，D正確。 故選BCD。 8．在勻強(qiáng)電場中，將的點(diǎn)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功為，將該電荷從電場中的A點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做功為，直角三角形ABC中，且電場方向與三角形ABC所在平面平行。求： （1）B、C兩點(diǎn)間的電勢差； （2）若規(guī)定C點(diǎn)電勢為0，求該電荷在D點(diǎn)的電勢能。 【答案】 （1）；（2） 【解析】 （1）根據(jù) 得 同理 得 又由 （2）根據(jù)幾何關(guān)系可知，D為BC的中點(diǎn)，D點(diǎn)電勢 該電荷在D點(diǎn)的電勢能 內(nèi)容3：電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 一、勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 1．關(guān)系式：UAB＝Ed或E＝eq \f(UAB,d)。 2．物理意義：勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場方向的距離的乘積。 3．適用條件：勻強(qiáng)電場。 二、公式E＝eq \f(UAB,d)的意義 1．意義：在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)之間的電勢差與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向的距離之比。 2．電場強(qiáng)度的另一種表述：電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向單位距離上降低的電勢。 3．電場強(qiáng)度的另一個單位：由E＝eq \f(UAB,d)可導(dǎo)出電場強(qiáng)度的另一個單位，即伏每米，符號為V/m。1 V/m＝1 N/C。 知識演練 1．關(guān)于電場的性質(zhì)，下列說法正確的是（　?。?A．電場強(qiáng)度為零的地方，電勢也為零 B．電場強(qiáng)度越大的地方電勢一定越高 C．電場強(qiáng)度的方向就是電勢降落最快的方向 D．根據(jù)公式可知，在勻強(qiáng)電場中、間的距離越大，電勢差就越大 【答案】 C 【解析】 A．電場強(qiáng)度為零的地方，電勢不一定為零，例如在等量正電荷連線的中點(diǎn)處，選項(xiàng)A錯誤； B．電場強(qiáng)度越大的地方電勢不一定越高，例如在距離負(fù)點(diǎn)電荷越近的地方，選項(xiàng)B錯誤； C．電場強(qiáng)度的方向就是電勢降落最快的方向，選項(xiàng)C正確； D．根據(jù)公式 可知，在勻強(qiáng)電場中、間的沿電場線方向的距離越大，電勢差就越大，選項(xiàng)D錯誤。 故選C。 2．如圖，、、三點(diǎn)在勻強(qiáng)電場中，，，，把一個電量的正電荷從移到，電場力不做功；從移到，電場力做功為，則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向是（　?。? A．，垂直向上 B．，垂直向下 C．，垂直斜向上 D．，垂直斜向下 【答案】 C 【解析】 由題，q=10-5 C的正電荷從A移到B，電場力做功為零，則A與B電勢相等，AB連線是一條等勢線。BC間電勢差為 所以B點(diǎn)的電勢高。該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小 沿電場線方向電勢降低，故垂直AB斜向上。 故選C。 3．如圖所示，四條豎直平行線是一個勻強(qiáng)電場中的四個等勢面，相鄰兩個等勢面之間的距離為，由此可以確定場強(qiáng)的大小和方向是（　?。? A．300V/m，水平向左 B．300V/m，豎直向下 C．900V/m，水平向右 D．900V/m，豎直向上 【答案】 A 【解析】 根據(jù)的電場線垂直于等勢面且沿著電場線方向電勢逐漸降低，則該勻強(qiáng)電場場強(qiáng)方向水平向左，大小為 故選A。 4．如圖所示，在直角三角形所在平面內(nèi)存在一個與該平面平行的勻強(qiáng)電場，，，。將電荷量的粒子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功；將該粒子從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，其電勢能減少。規(guī)定A點(diǎn)的電勢為零，則下列說法正確的是（　　） A．C點(diǎn)的電勢為3V B．B點(diǎn)的電場方向由A指向B C．勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為300V/m D．將該粒子從B點(diǎn)移到中點(diǎn)，靜電力做功為 【答案】 C 【解析】 AB．題意可知 規(guī)定A點(diǎn)的電勢為零，可得 則AB中點(diǎn)（設(shè)為D點(diǎn)）的電勢為 即CD為等勢面，則場強(qiáng)方向垂直于CD指向B點(diǎn)，選項(xiàng)AB錯誤； C．勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為 選項(xiàng)C正確； D．因AC中點(diǎn)的電勢為-1.5V，則將該粒子從B點(diǎn)移到中點(diǎn)，靜電力做功為 選項(xiàng)D錯誤。 故選C。 5．如圖所示，勻強(qiáng)電場的方向與長方形abcd所在的平面平行，ab = ad。電子從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中電場力做的功為4.5eV；電子從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中克服電場力做的功為4.5eV。設(shè)a點(diǎn)的電勢為零，下列說法正確的是（ ） A．b點(diǎn)的電勢為 - 4.5V B．c點(diǎn)的電勢為0 C．該勻強(qiáng)電場的方向是由b點(diǎn)指向a點(diǎn) D．該勻強(qiáng)電場的方向是由b點(diǎn)指向d點(diǎn) 【答案】 B 【解析】 A．電子從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中電場力做的功為4.5eV，電子從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中克服電場力做的功為4.5eV，根據(jù) W = qU 求出 Uab = - 4.5V、Uad = - 4.5V，φa = 0，φb = 4.5V，φd = - 4.5V 根據(jù)勻強(qiáng)電場的規(guī)律有 Uab = Ucd，φc = 0 A錯誤、B正確； CD．由以上分析知，ac連線為電場的0等勢線，電場強(qiáng)度的方向垂直于等勢線，所以該勻強(qiáng)電場的方向是由b點(diǎn)垂直指向直線ac，CD錯誤。 故選B。 6．（多選）關(guān)于勻強(qiáng)電場中的電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系的說法不正確的是（　?。?A．任意兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間的距離的乘積 B．電勢降低的方向必定是場強(qiáng)方向 C．沿電場線方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢差必相等 D．不沿電場線方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢差不可能相等 【答案】 ABD 【解析】 A．任意兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離的乘積，選項(xiàng)A錯誤，符合題意； B．電勢降低最快的方向必定是場強(qiáng)方向，選項(xiàng)B錯誤，符合題意； C．沿電場線方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢差必相等，選項(xiàng)C正確，不符合題意； D．不沿電場線方向任意相同距離且連線平行的兩點(diǎn)間的電勢差一定相等，選項(xiàng)D錯誤，符合題意。 故選ABD。 內(nèi)容4：電容器的電容 一、電容器 1．電容器：由兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體組成。 2．平行板電容器：在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)－電介質(zhì)(空氣也是一種電介質(zhì))，就組成一個最簡單的電容器，叫作平行板電容器。 3．電容器的充、放電現(xiàn)象 把直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)組裝成實(shí)驗(yàn)電路。如圖所示。 電容器的充、放電 （1）充電：把開關(guān)S接1，電源給電容器充電，電容器兩極所帶電荷量逐漸增大，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，當(dāng)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不變時，電容器充電結(jié)束。 （2）放電：把開關(guān)S接2，電容器對電阻R放電，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)減小，當(dāng)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)為0時放電結(jié)束。 （3）電容器充、放電過程中能量的變化 ①充電過程：電源的能量不斷儲存在電容器中。 ②放電過程：電容器把儲存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。 二、電容 1．定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢差U之比。 2．定義式：C＝eq \f(Q,U)。 3．物理意義：表征電容器儲存電荷本領(lǐng)的特性。 4．單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉(F)，另外還有微法(μF)和皮法(pF)，1 μF＝10－6 F,1 pF＝10－12 F。 5．電容器的額定電壓和擊穿電壓 （1）額定電壓：電容器能夠長期正常工作時的電壓。 （2）擊穿電壓：電介質(zhì)被擊穿時在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，則電容器就會損壞。 6．平行板電容器 （1）電容的決定因素：電容C與兩極板間的相對介電常數(shù)εr成正比，跟極板的正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。 （2）電容的決定式：C＝eq \f(εrS,4πkd)，εr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)。當(dāng)兩極板間是真空時，C＝eq \f(S,4πkd)，式中k為靜電力常量。 三、常用電容器 1．固定電容器 （1）定義：電容固定不變的電容器。 （2）分類：聚苯乙烯電容器和電解電容器。 2．可變電容器：由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫作定片，可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫作動片。轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容就隨著改變。 知識演練 1．電容器的電容受哪些條件影響（　?。?A．電容器兩端電壓 B．電容器所帶電荷量 C．電容器兩極板間的距離 D．電容器兩極板的厚度 【答案】 C 【解析】 電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，與電容器本身的構(gòu)造有關(guān)。根據(jù) 可知，電容器的電容與電容器兩極板間的距離d有關(guān)，與電容器兩端電壓，電容器所帶電荷量均無關(guān)。 故選C。 2．將一個平行板電容器接入如圖所示的電路。閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，在電容器兩板之間有一帶負(fù)電的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若所用電表均為理想電表，則下列說法正確的是（　?。? A．保持電容器極板間距和正對面積不變，僅斷開開關(guān)S時，電壓表示數(shù)為零 B．保持電容器極板間距和正對面積不變，僅斷開開關(guān)S時，帶電油滴立即向上運(yùn)動 C．保持開關(guān)S閉合，適當(dāng)減小兩極板正對面積的過程中，有自左向右的電流流過電流表 D．保持開關(guān)S閉合，適當(dāng)增加兩極板之間的距離，帶電油滴將向下運(yùn)動 【答案】 D 【解析】 AB．僅斷開開關(guān)S時，理想電壓表無電流通過，電容器兩極板間電壓不變，電壓表示數(shù)不變，帶電油滴受力情況不變，仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，AB錯誤； C．保持開關(guān)S閉合，電容器兩極板間電壓不變，適當(dāng)減小兩極板正對面積，由 可知，電容C減小，電荷量Q減小，放電過程有自右向左的電流流過電流表，C錯誤； D．保持開關(guān)S閉合，電容器兩極板間電壓不變，適當(dāng)增加兩極板之間的距離，由 可知，極板間場強(qiáng)E減小，帶電油滴所受電場力減小，將向下運(yùn)動，D正確。 故選D。 3．對于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是（ ） A．將兩極板的間距加大，電容將增大 B．將兩極板平行錯開，使正對面積減小，電容將增大 C．在下板的內(nèi)表面上放置一塊薄陶瓷板，電容將增大 D．將電源與電容器的兩極板相連，使電容器充電，此過程電容將增大 【答案】 C 【解析】 根據(jù)電容器的決定式 可知： A．將兩極板的間距加大，電容將增減小，選項(xiàng)A錯誤； B．將兩極板平行錯開，使正對面積減小，電容將減小，選項(xiàng)B錯誤； C．在下板的內(nèi)表面上放置一塊薄陶瓷板，則電容將增大，選項(xiàng)C正確； D．將電源與電容器的兩極板相連，使電容器充電，此過程電容不變，帶電量增加，選項(xiàng)D錯誤。 故選C。 4．在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，將直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)組裝成如圖實(shí)驗(yàn)電路，則（　　） A．將開關(guān)接1，電容器處于充電狀態(tài)，上極板帶正電 B．將開關(guān)接1，電容器處于放電狀態(tài)，上極板帶正電 C．將開關(guān)接2，電容器處于充電狀態(tài)，上極板帶正電 D．將開關(guān)接2，電容器處于放電狀態(tài)，下極板帶正電 【答案】 A 【解析】 AB．將開關(guān)接1，電容器和電源連接處于充電狀態(tài)，上極板與電源正極連接，上極板帶正電，B錯誤A正確； CD．將開關(guān)接2，電容器和電源斷開和電阻連接處于放電狀態(tài)，上極板帶正電，CD錯誤。 故選A。 5．“探究影響平行板電容器電容大小因素”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，忽略漏電產(chǎn)生的影響，下列判斷正確的是（　　） A．靜電計指針偏轉(zhuǎn)角度的大小顯示了平行板電容器所帶電量的多少 B．若將A板向左移動一段距離，靜電計指針偏角減小 C．若在平行板間插入介電常數(shù)更大的電介質(zhì)，板間的電場強(qiáng)度會減小 D．若平板正對面積減小時，靜電計指針偏角減小 【答案】 C 【解析】 A．電計指針偏轉(zhuǎn)角度的大小顯示了平行板電容器兩極板的電勢差的變化，所以A錯誤； B．由電容的決定公式 若將A板向左移動一段距離，則兩極板間的距離增大，電容減小，根據(jù)電容的定義公式 兩板所帶的電荷量保持不變時，電容減小，則兩極板間的電勢差增大，所以電計指針偏角增大，則B錯誤； C．由電容的決定公式 若在平行板間插入介電常數(shù)更大的電介質(zhì)，則電容增大，根據(jù)電容的定義公式 兩板所帶的電荷量保持不變時，則兩極板間的電場強(qiáng)度減小，所以C正確； D．由電容的決定公式 若平板正對面積減小時，電容減小，根據(jù)電容的定義公式 兩板所帶的電荷量保持不變時，電容減小，則兩極板間的電勢差增大，所以電計指針偏角增大，則D錯誤； 故選C。 6．（多選）如圖所示，電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板，C是一只靜電計，合上開關(guān)S后，靜電計指針張開一定角度，下述做法可使靜電計指針張角增大的是（　　） A．?dāng)嚅_S后，使A板向右平移一些 B．使A、B兩板正對面積減小一些 C．?dāng)嚅_S后，使B板向右平移一些 D．?dāng)嚅_S后，使A、B正對面積減小一些 【答案】 CD 【解析】 ACD．?dāng)嚅_S，電容器帶電量保持不變，A板向右平移一些，即A、B間距減小一些，根據(jù) 可知，d變小，C變大，根據(jù) 可知，U減小，靜電計指針張角變?。煌頂嚅_S后，使B板向右平移一些，靜電計指針張角變大；使A、B正對面積減小一些，則C減小，根據(jù) 可知，U變大，則靜電計指針張角變大，則A錯誤，CD正確； B．因?yàn)閁一定，使A、B兩板正對面積減小一些，則靜電計指針張角不變，選項(xiàng)B錯誤； 故選CD。 內(nèi)容5：帶電粒子在電場中的運(yùn)動 一、帶電粒子的加速 1．帶電粒子在電場中加速(直線運(yùn)動)的條件：只受電場力作用時，帶電粒子的速度方向與電場強(qiáng)度的方向相同或相反。 2．分析帶電粒子加速問題的兩種思路 (1)利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動公式來分析。 (2)利用靜電力做功結(jié)合動能定理來分析。 二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 1．條件：帶電粒子的初速度方向跟電場力的方向垂直。 2．運(yùn)動性質(zhì)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動，運(yùn)動軌跡是一條拋物線。 3．分析思路：同分析平拋運(yùn)動的思路相同，利用運(yùn)動的合成與分解思想解決相關(guān)問題。 三、示波管的原理 1．構(gòu)造：示波管主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極(XX′和YY′)、熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。 2．原理 (1)給電子槍通電后，如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′上都沒有加電壓，電子束將打在熒光屏的中心O點(diǎn)。 甲　示波管的結(jié)構(gòu)　　　　乙　熒光屏(從右向左看) (2)示波管的YY′偏轉(zhuǎn)電極上加的是待測的信號電壓，使電子沿YY′方向偏轉(zhuǎn)。 (3)示波管的XX′偏轉(zhuǎn)電極上加的是儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓(如圖所示)，叫作掃描電壓，使電子沿XX′方向偏轉(zhuǎn)。 知識演練 1．如圖一定質(zhì)量的帶電小球從輕質(zhì)彈簧上方點(diǎn)由靜止下落，空間還存在豎直向下的勻強(qiáng)電場，在小球從到的過程中，重力做功，小球克服彈簧彈力做功，電場力做功，忽略空氣阻力，則：（　?。? A．該過程中小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，動能增加了 B．該過程小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加0.5J，動能增加了 C．該過程中小球電勢能增加0.5J，重力勢能減少0.8J D．該過程中彈簧彈性勢能減少0.9J，小球電勢能減少0.5J 【答案】 B 【解析】 A．該過程中小球和彈簧組成的系統(tǒng)，由于電場力做正功，則機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯誤； B．該過程小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加量等于電場力做功，大小為0.5J，動能增加量等于合外力的功，大小為0.8J-0.9J+0.5J=，選項(xiàng)B正確； CD．該過程中因電場力做功為0.5J，則小球電勢能減小0.5J，重力做功0.8J，則重力勢能減少0.8J，克服彈簧彈力做功0.9J，則彈簧彈性勢能增加0.9J，選項(xiàng)CD錯誤； 故選B。 2．如圖所示，水平放置的平行板電容器充電后與電源斷開，帶電微粒沿著上極板水平射入電場，恰好從下極板右邊緣飛出電場，帶電微粒電勢能變化量為ΔE1。若保持上極板不動，將下極板下移少許，該帶電微粒仍以相同的速度從原處射入電場，帶電微粒在電場中電勢能變化量為ΔE2。下列分析正確的是（不計重力作用）（　?。? A．電容變小，兩極板間電壓變大，兩極板間場強(qiáng)變小 B．電量不變，兩極板間電壓不變，即ΔE1=ΔE2 C．電容變小，電場強(qiáng)度不變，電壓增大，即ΔE10表示場強(qiáng)沿x軸正方向，E