1选择题
关于电容器,下列说法正确的是( )
- A. 电容器所带电荷量越多,电容越大
- B. 电容器两极板间电压越高,电容越大
- C. 电容器的电容与其所带电荷量和两极板间电压无关
- D. 电容器不带电时,其电容为零
答案:C
解析:电容是电容器本身的属性,由其结构(如极板正对面积、极板间距、电介质)决定,与所带电荷量Q和两极板间电压U无关。公式C=Q/U是定义式,不能说C与Q成正比或与U成反比。易错点:混淆定义式与决定式,误认为电容随Q或U变化。
2选择题
一个带正电的点电荷,在电场中从A点移动到B点,下列说法正确的是( )
- A. 若电场力做正功,则A点电势一定高于B点电势
- B. 若电场力做正功,则A点电势能一定大于B点电势能
- C. 若电场力做负功,则A点电势一定低于B点电势
- D. 若电场力做负功,则A点电势能一定小于B点电势能
答案:B
解析:电场力做正功,电势能减小,故正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能,B正确。电势高低与电荷正负、电场力做功正负共同决定,A、C错误。电场力做负功,电势能增加,D错误。易错点:混淆电势高低与电势能大小的关系,需结合电荷正负判断。
3选择题
如图所示,质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于O点,处在水平匀强电场中,静止时丝线与竖直方向夹角为θ。若将丝线烧断,则小球将( )
- A. 沿原丝线方向斜向下做匀加速直线运动
- B. 沿竖直方向向下做自由落体运动
- C. 沿水平方向向右做匀加速直线运动
- D. 做曲线运动
答案:A
解析:小球静止时受重力mg、电场力qE和丝线拉力T平衡,三力构成闭合矢量三角形,合力为零。烧断丝线瞬间,拉力消失,重力和电场力的合力大小方向均不变,等于原来丝线拉力的反方向(即沿丝线方向斜向下),且为恒力,故小球沿此方向做匀加速直线运动。易错点:误认为合力沿水平或竖直方向,或误判为曲线运动。需从力的平衡角度分析合力方向。
4选择题
如图所示,A、B是某电场中一条电场线上的两点,将一正电荷从A点移到B点,电场力做正功。下列说法正确的是( )
- A. A点的电场强度一定大于B点的电场强度
- B. A点的电势一定高于B点的电势
- C. 该电荷在A点的电势能一定小于在B点的电势能
- D. 该电场线一定是孤立正点电荷产生的电场中的一条电场线
答案:B
解析:正电荷从A到B电场力做正功,说明电势能减小,即EpA > EpB,C错误。由Ep=qφ,q>0,可知φA > φB,B正确。仅由一条电场线无法判断场强大小(如匀强电场中A、B场强可能相等),A错误。该电场线可能是多种电场(如匀强电场、点电荷电场等)中的一条,D错误。易错点:仅凭一条电场线无法确定场强大小关系,需警惕“想当然”。
5填空题
一个电容为2μF的电容器,当其两端电压为100V时,它所带的电荷量为______C;若将其电压降为50V,其电容变为______μF。
答案:2×10⁻⁴;2
解析:由Q=CU得,Q=2×10⁻⁶F×100V=2×10⁻⁴C。电容是电容器本身的属性,与电压无关,故电压变化后电容仍为2μF。易错点:误认为电容随电压变化而变化,或计算电荷量时单位换算错误(μF换算为F)。
6填空题
在“描绘等势线”的实验中,若将电源电压提高为原来的2倍,则描绘出的等势线形状______(填“改变”或“不变”),相邻等势线间的电势差将变为原来的______倍。
答案:不变;2
解析:等势线的形状由电场分布决定,电源电压改变只影响电势的绝对值,不改变电场线的分布形状,故等势线形状不变。相邻等势线间的电势差通常设定为定值(如实验中取若干等分点),若电源电压变为原来2倍,而等分点数不变,则相邻等势线间的电势差变为原来2倍。易错点:混淆等势线形状与电势差大小的变化。
7解答题
如图所示,水平放置的平行板电容器,两极板间电压为U,板间距离为d,板长为L。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),从左极板边缘以初速度v₀水平向右射入电容器,恰好从右极板边缘射出。求:
(1)粒子在电容器中运动的加速度大小a;
(2)粒子射出电容器时的速度大小v。
答案:(1)粒子在板间做类平抛运动,水平方向:L=v₀t ①
竖直方向:d=½at² ②
由①②解得:a=2dv₀²/L²。
(2)竖直方向速度:vy=at=2dv₀/L
射出时速度大小:v=√(v₀²+vy²)=v₀√(1+4d²/L²)。
解析:(1)粒子在水平方向做匀速直线运动,竖直方向受恒定电场力做匀加速直线运动,利用运动分解法求解。易错点:误认为粒子沿直线运动,或混淆水平与竖直方向的运动性质。
(2)求合速度时,需将水平与竖直方向速度矢量合成。易错点:漏掉矢量合成,或计算合速度时公式错误。
8解答题
如图所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点。质量为m、带电荷量为-q(q>0)的小球套在杆上,从A点由静止释放,A点距Q的距离为h,B点距Q的距离也为h。已知A、B两点的高度差为H,重力加速度为g。求:
(1)小球从A运动到B的过程中,电场力做的功W;
(2)小球到达B点时的速度大小v。
答案:(1)A、B两点在同一个以Q为圆心的圆周上,故A、B两点电势相等,即φA=φB。小球带负电,从A到B电场力做功W=q(φA-φB)=0。
(2)小球从A到B,由动能定理:mgH+W=½mv²-0,代入W=0得:v=√(2gH)。
解析:(1)关键点:A、B在同一等势面上,电势差为零。易错点:误认为带负电粒子在电场中运动电场力一定做功,或混淆电势与电场强度的概念。
(2)应用动能定理,注意电场力做功为零,只有重力做功。易错点:遗漏重力做功,或错误计算电场力做功。