PAGE1專題九靜電場考點(diǎn)1靜電場中力的性質(zhì)考向1電場強(qiáng)度的疊加與計(jì)算1.(2024江蘇,1,4分)在靜電場中有a、b兩點(diǎn),試探電荷在兩點(diǎn)的靜電力F與電荷量q滿足如圖所示的關(guān)系,請問a、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小之比Ea∶Eb等于()A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.4∶1答案D設(shè)F-q圖像的橫坐標(biāo)每格長度表示的電荷量為q0,縱坐標(biāo)每格長度表示的力大小為F0根據(jù)E=Fq可知F-q圖像的圖線斜率表示電場強(qiáng)度,由題圖可知Ea=4F0q0=4F0q0,Eb=2.(2024河北,7,4分)如圖,真空中有兩個(gè)電荷量均為q(q>0)的點(diǎn)電荷,分別固定在正三角形ABC的頂點(diǎn)B、C。M為三角形ABC的中心,沿AM的中垂線對稱放置一根與三角形共面的均勻帶電細(xì)桿,電荷量為q2。已知正三角形ABC的邊長為a,M點(diǎn)的電場強(qiáng)度為0,靜電力常量為k。頂點(diǎn)A處的電場強(qiáng)度大小為()A.23kqa2 B.C.kqa2(33+1) D.kqa【答案】D【解析】B、C處正點(diǎn)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E1、E2大小相等,根據(jù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式得E1=E2=kq33a2=3kqa2,M點(diǎn)合場強(qiáng)為0,則帶電細(xì)桿在M點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E=2E1cos60°=3kqa2,根據(jù)對稱性可知帶電細(xì)桿在A點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小E’=E,方向沿MA,B、C處正點(diǎn)電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E’1、E’2大小相等,根據(jù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式得E’1=E’2=kqa2,則A處合場強(qiáng)EA=2E’1cos3.(2024貴州,7,4分)如圖,A、B、C三個(gè)點(diǎn)位于以O(shè)為圓心的圓上,直徑AB與弦BC間的夾角為30°。A、B兩點(diǎn)分別放有電荷量大小為qA、qB的點(diǎn)電荷時(shí),C點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向恰好沿圓的切線方向,則qAqA.13 B.33 C.3【答案】B【解析】根據(jù)題意可知,A、B處兩電荷為異種電荷,假設(shè)A點(diǎn)處為正電荷,B點(diǎn)處為負(fù)電荷,作出兩電荷在C點(diǎn)的場強(qiáng)如圖所示(點(diǎn)撥:A點(diǎn)處若為負(fù)電荷,B點(diǎn)處若為正電荷,則僅影響C點(diǎn)場強(qiáng)沿切線的指向,對大小無影響),設(shè)圓的半徑為r,根據(jù)幾何知識可得rAC=r,rBC=3r,tan60°=EAEB,同時(shí)有EA=kqArAC2,E考向2靜電力作用下的平衡與加速問題1.（2024新課標(biāo)，18，6分）如圖，兩根不可伸長的等長絕緣細(xì)繩的上端均系在天花板的O點(diǎn)上，下端分別系有均帶正電荷的小球P、Q；小球處在某一方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，平衡時(shí)兩細(xì)繩與豎直方向的夾角大小相等，則（）A.兩繩中的張力大小一定相等B.P的質(zhì)量一定大于Q的質(zhì)量C.P的電荷量一定小于Q的電荷量D.P的電荷量一定大于Q的電荷量【答案】B【解析】設(shè)電場強(qiáng)度為E，小球P帶電荷量為qP，小球Q帶電荷量為qQ，兩小球間的庫侖力大小為F，細(xì)繩對小球P的拉力為FP，細(xì)繩對小球Q的拉力為FQ，細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ，對小球P受力分析可得FPcosθ=mPg，F(xiàn)Psinθ=F+qPE，解得tanθ=F+qPEmPg，同理對小球Q受力分析有FQcosθ=mQg，F(xiàn)Qsinθ=F-qQE，可得tanθ=F-qQEmQg2.(2024海南,12,4分)(多選)如圖,真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷,電荷量均為-q(q>0),固定于相距為2r的P1、P2兩點(diǎn),O是P1P2連線的中點(diǎn),M點(diǎn)在P1P2連線的中垂線上,距離O點(diǎn)為r,N點(diǎn)在P1P2連線上,距離O點(diǎn)為x(x?r),已知靜電力常量為k,則下列說法正確的是()A.P1P2連線的中垂線上電場強(qiáng)度最大的點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為33B.P1P2連線的中垂線上電場強(qiáng)度的最大值為4C.在M點(diǎn)放入一電子,從靜止釋放,電子的加速度一直減小D.在N點(diǎn)放入一電子,從靜止釋放,電子的運(yùn)動可視為簡諧運(yùn)動【答案】BCD【解析】設(shè)中垂線上某點(diǎn)與P1(或P2)的連線與P1P2連線的夾角為θ,0≤θ<π2,則該點(diǎn)處的場強(qiáng)E=2kqrcosθ2sinθ=2kqsinθcos2θr2,令f(θ)=sinθcos2θ,則f'(θ)=cos3θ-2sin2θcosθ,當(dāng)f'(θ)=0,解得tanθ=22,此時(shí)f(θ)取最大值,f(θ)max=239,所以中垂線上電場強(qiáng)度最大的點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為d=rtanθ=22r,最大值E考點(diǎn)2靜電場中能的性質(zhì)考向1電場分布帶電粒子的運(yùn)動軌跡1.(2024河北,2,4分)我國古人最早發(fā)現(xiàn)了尖端放電現(xiàn)象,并將其用于生產(chǎn)生活,如許多古塔的頂端采用“傘狀”金屬飾物在雷雨天時(shí)保護(hù)古塔。雷雨中某時(shí)刻,一古塔頂端附近等勢線分布如圖所示,相鄰等勢線電勢差相等,則a、b、c、d四點(diǎn)中電場強(qiáng)度最大的是()A.a點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn)答案C等差等勢面的疏密程度反映電場強(qiáng)度的大小,由題圖可知,c點(diǎn)處等差等勢面最密,故c點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大,C正確。2.(2024甘肅,9,5分)(多選)某帶電體產(chǎn)生電場的等勢面分布如圖中實(shí)線所示,虛線是一帶電粒子僅在此電場作用下的運(yùn)動軌跡,M、N分別是運(yùn)動軌跡與等勢面b、a的交點(diǎn)。下列說法正確的是()A.粒子帶負(fù)電荷B.M點(diǎn)的電場強(qiáng)度比N點(diǎn)的小C.粒子在運(yùn)動軌跡上存在動能最小的點(diǎn)D.粒子在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能【答案】BCD【解析】根據(jù)粒子所受電場力指向曲線軌跡的凹側(cè)可知,粒子帶正電,A錯(cuò)誤。等差等勢面越密集的地方場強(qiáng)越大,故M點(diǎn)的電場強(qiáng)度比N點(diǎn)的小,B正確。粒子帶正電,因?yàn)镸點(diǎn)的電勢大于N點(diǎn)的電勢,故粒子在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能,D正確。由于帶電粒子僅在電場力作用下運(yùn)動,只有電場力做功,電勢能與動能總和保持不變,可知當(dāng)電勢能最大時(shí)動能最小,故粒子運(yùn)動軌跡上電勢最大處粒子動能最小,C正確。3.（2024全國甲，18，6分）在電荷量為Q的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中，將無限遠(yuǎn)處的電勢規(guī)定為零時(shí)，距離該點(diǎn)電荷r處的電勢為kQr，其中k為靜電力常量；多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中某點(diǎn)的電勢，等于每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)該點(diǎn)的電勢的代數(shù)和。電荷量分別為Q1和Q2的兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的等勢線如圖中曲線所示（圖中數(shù)字的單位是伏特），則（）A.Q1<0，Q1Q2=-2 B.Q1C.Q1<0，Q1Q2=-3 D.Q1【答案】B【解析】電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，由圖中等勢線可知，Q1>0，Q2<0，A、C錯(cuò)誤；題圖中兩個(gè)點(diǎn)電荷連線上，電勢為零處有kQ1r1+kQ2r2=0，所以【知識拓展】將無限遠(yuǎn)處電勢規(guī)定為0時(shí)，孤立的正點(diǎn)電荷的電場中電勢都是正數(shù)，孤立的負(fù)點(diǎn)電荷的電場中電勢都是負(fù)數(shù)；電勢是標(biāo)量，所以多個(gè)點(diǎn)電荷的電場中電勢等于各點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場在此處的電勢的代數(shù)和。考向2靜電場中力和能的性質(zhì)的綜合分析1.(2024廣東,8,6分)(多選)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【答案】AC【解析】沿電場線方向電勢降低,M點(diǎn)電勢比N點(diǎn)電勢低,A正確;電場線密處電場強(qiáng)度大,所以P點(diǎn)的電場強(qiáng)度比N點(diǎn)的大,B錯(cuò)誤;由于污泥絮體帶負(fù)電,污泥絮體從M點(diǎn)移動到N點(diǎn)電場力對其做正功,C正確;N點(diǎn)電勢高于P點(diǎn)電勢,負(fù)電荷在電勢高處電勢能小,則污泥絮體在N點(diǎn)的電勢能小于在P點(diǎn)的電勢能,D錯(cuò)誤。2.(2024湖北,8,4分)(多選)關(guān)于電荷和靜電場,下列說法正確的是()A.一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和保持不變B.電場線與等勢面垂直,且由電勢低的等勢面指向電勢高的等勢面C.點(diǎn)電荷僅在電場力作用下從靜止釋放,該點(diǎn)電荷的電勢能將減小D.點(diǎn)電荷僅在電場力作用下從靜止釋放,將從高電勢的地方向低電勢的地方運(yùn)動【答案】AC【解析】根據(jù)電荷守恒定律可知一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)電荷的代數(shù)和是不變的,A正確;根據(jù)電場線和等勢面的關(guān)系可知電場線與等勢面垂直,且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,B錯(cuò)誤;點(diǎn)電荷僅在電場力作用下從靜止釋放,電場力做正功,電勢能減小,根據(jù)φ=Ep3.（2024浙江6月，12，3分）如圖所示，空間原有大小為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場，在此空間同一水平面的M、N點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷，絕緣光滑圓環(huán)ABCD垂直MN放置，其圓心O在MN的中點(diǎn)，半徑為R，AC和BD分別為豎直和水平的直徑。質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球套在圓環(huán)上，從A點(diǎn)沿圓環(huán)以初速度v0做完整的圓周運(yùn)動，則（）A.小球從A到C的過程中電勢能減少B.小球不可能沿圓環(huán)做勻速圓周運(yùn)動C.可求出小球運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)的加速度D.小球在D點(diǎn)受到圓環(huán)的作用力方向平行MN【答案】C審題指導(dǎo)當(dāng)場的矢量疊加不方便求合矢量時(shí)，可以分開討論，譬如將一對等量異種點(diǎn)電荷的電場和勻強(qiáng)電場與重力場的等效場分開看，研究起來會變得簡單許多。【解析】圓環(huán)處在兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂面上，兩個(gè)點(diǎn)電荷在此面上的電勢相同，討論帶正電小球做圓周運(yùn)動過程中電勢能的變化情況時(shí)，只需考慮勻強(qiáng)電場，在勻強(qiáng)電場中，從A到C，電場力做負(fù)功，電勢能增加，A錯(cuò)誤。兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷在圓環(huán)處對小球的電場力方向垂直于圓環(huán)所在平面且平行于MN方向，不參與提供向心力，故當(dāng)勻強(qiáng)電場的電場力與重力平衡時(shí)，小球可沿圓環(huán)做勻速圓周運(yùn)動，B錯(cuò)誤。設(shè)小球在B點(diǎn)的速度為vB，從A到B，由動能定理可得（mg-qE）R=12mvB2-12mv02，在B點(diǎn)的向心加速度an=vB2R=v02R+2（mg-4.（2024山東，10，4分）（多選）如圖所示，帶電荷量為+q的小球被絕緣棒固定在O點(diǎn)，右側(cè)有固定在水平面上、傾角為30°的光滑絕緣斜面。質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小滑塊從斜面上A點(diǎn)由靜止釋放，滑到與小球等高的B點(diǎn)時(shí)加速度為零，滑到C點(diǎn)時(shí)速度為零。已知AC間的距離為s，重力加速度大小為g，靜電力常量為k，下列說法正確的是（）A.OB的距離l=3B.OB的距離l=3C.從A到C，靜電力對小滑塊做功W=-mgsD.AC之間的電勢差UAC=-mgs【答案】AD【解析】小滑塊在B點(diǎn)時(shí)受力分析如圖所示，由三力平衡可得F=mgtan30°=33mg；由庫侖定律可得F=kq2l2，聯(lián)立解得l=3kq2mg，A正確，B錯(cuò)誤。小滑塊由A到C的過程中，由動能定理有qUAC+mgs·sin30°=0，解得靜電力做功W=qU5.(2024北京,11,3分)如圖所示,兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷分別位于M、N兩點(diǎn),P、Q是MN連線上的兩點(diǎn),且MP=QN。下列說法正確的是()A.P點(diǎn)電場強(qiáng)度比Q點(diǎn)電場強(qiáng)度大B.P點(diǎn)電勢與Q點(diǎn)電勢相等C.若兩點(diǎn)電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍,P點(diǎn)電場強(qiáng)度大小也變?yōu)樵瓉淼?倍D.若兩點(diǎn)電荷的電荷量均變?yōu)樵瓉淼?倍,P、Q兩點(diǎn)間電勢差不變答案C兩等量異種點(diǎn)電荷電場線如圖所示,由對稱性可知P點(diǎn)的電場強(qiáng)度與Q點(diǎn)電場強(qiáng)度相同,A錯(cuò)誤。沿電場線方向電勢降低,P點(diǎn)的電勢高于Q點(diǎn)的電勢,B錯(cuò)誤。設(shè)兩點(diǎn)電荷的電荷量大小均為q,M、P間的距離為r1,P、N間的距離為r2,由電場強(qiáng)度疊加原理可得,P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小E=kqr12+kqr22,當(dāng)q'=2q時(shí),E'=2E,C正確。P、Q兩點(diǎn)間每個(gè)位置的電場強(qiáng)度均變?yōu)殡姾勺兓暗?倍,則P、Q6.(2024湖南,5,4分)真空中有電荷量為+4q和-q的兩個(gè)點(diǎn)電荷,分別固定在x軸上-1和0處。設(shè)無限遠(yuǎn)處電勢為0,x正半軸上各點(diǎn)電勢φ隨x變化的圖像正確的是() 【答案】D【解析】根據(jù)題意知固定在坐標(biāo)原點(diǎn)的電荷為負(fù)電荷且無限遠(yuǎn)處電勢為0,則當(dāng)x接近0時(shí),電勢接近負(fù)無窮,根據(jù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式可得,在x軸正半軸上任一點(diǎn)x處,電荷量為+4q的點(diǎn)電荷在此點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小E1=k·4q(1+x)2,電荷量為-q的點(diǎn)電荷在此點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小E2=k·qx2,若有E1=E2的位置,即k·4q(1+x)2=k·qx2,解得7.(2024廣西,7,4分)如圖,將不計(jì)重力、電荷量為q帶負(fù)電的小圓環(huán)套在半徑為R的光滑絕緣半圓弧上,半圓弧直徑兩端的M點(diǎn)和N點(diǎn)分別固定電荷量為27Q和64Q的負(fù)點(diǎn)電荷。將小圓環(huán)從靠近N點(diǎn)處靜止釋放,小圓環(huán)先后經(jīng)過圖上P1點(diǎn)和P2點(diǎn),已知sinθ=35,則小圓環(huán)從P1點(diǎn)運(yùn)動到P2點(diǎn)的過程中()A.靜電力做正功B.靜電力做負(fù)功C.靜電力先做正功再做負(fù)功D.靜電力先做負(fù)功再做正功【答案】A【解析】當(dāng)小圓環(huán)在弧P1P2上的任意一點(diǎn)P,設(shè)PM與MN的夾角為α,根據(jù)幾何關(guān)系可得37°≤α≤53°,由P1到P2,M、N處點(diǎn)電荷在P1、P2間圓弧段上合場強(qiáng)的方向與半徑的夾角越來越小,直至與半徑重合,則小圓環(huán)受到的靜電力與其速度方向的夾角從銳角逐漸增大為直角(注意圓環(huán)帶負(fù)電),即靜電力一直做正功,A正確。過程推導(dǎo)證明場強(qiáng)方向與半徑夾角越來越小在移動過程中,將小環(huán)所處位置記為P,設(shè)半徑OP與MP夾角為α1,有tanα1=NPMP。設(shè)M、N處的點(diǎn)電荷在P處產(chǎn)生的合場強(qiáng)方向與MP夾角為α2,有tanα2=64NP227MP2=64MP227NP2,小環(huán)在P1時(shí)tanα2>tanα1,隨著小環(huán)移動,NP逐漸增大,MP逐漸減小,tanα1逐漸增大,tanα2逐漸減小,直至到達(dá)P2考點(diǎn)3電容器帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動考向1電容器1.（2024江西，1，4分）蠟燭火焰是一種含有電子、正離子、中性粒子的氣體狀物質(zhì)，將其置于電壓恒定的兩平行金屬板間，板間電場視為勻強(qiáng)電場，如圖所示。若兩金屬板間距減小，關(guān)于火焰中電子所受的電場力，下列說法正確的是（）A.電場力增大，方向向左B.電場力增大，方向向右C.電場力減小，方向向左D.電場力減小，方向向右【答案】B【解析】當(dāng)金屬板間的電壓恒定時(shí)，根據(jù)E=Ud2.(2024黑吉遼,5,4分)某種不導(dǎo)電溶液的相對介電常數(shù)εr與濃度cm的關(guān)系曲線如圖(a)所示。將平行板電容器的兩極板全部插入該溶液中,并與恒壓電源、電流表等構(gòu)成如圖(b)所示的電路。閉合開關(guān)S后,若降低溶液濃度,則()A.電容器的電容減小B.電容器所帶的電荷量增大C.電容器兩極板之間的電勢差增大D.溶液濃度降低過程中電流方向?yàn)镸→N答案B由題圖(a)可知,降低溶液濃度,不導(dǎo)電溶液的相對介電常數(shù)εr變大,由電容的決定式C=εrS4πkd可知,εr變大,電容器的電容C變大,A錯(cuò)誤;由于電容器始終與恒壓電源連接,所以電容器兩板間電勢差不變,由Q=CU可知,電容器所帶電荷量Q增大,B正確,C錯(cuò)誤;溶液濃度降低過程中,電容器所帶電荷量Q增大,可知電容器處于充電狀態(tài),電流方向?yàn)?.（2024浙江6月，6，3分）圖示是“研究電容器兩極板間距對電容大小的影響”實(shí)驗(yàn)，保持電荷量不變，當(dāng)極板間距增大時(shí)，靜電計(jì)指針張角增大，則（）A.極板間電勢差減小B.電容器的電容增大C.極板間電場強(qiáng)度增大D.電容器儲存能量增大【答案】D【解析】由電容的決定式C=εrS4πkd可得，當(dāng)兩極板間距d增大時(shí)，電容器的電容C減小，B錯(cuò)誤；由于電荷量Q不變，由C=QU可得極板間電勢差U增大，A錯(cuò)誤；由E=Ud=QCd=4π考向2帶電粒子在電場中的加速與偏轉(zhuǎn)考向3帶電粒子在組合場、疊加場中的運(yùn)動1.(2024黑吉遼,6,4分)在水平方向的勻強(qiáng)電場中,一帶電小球僅在重力和電場力作用下于豎直面(紙面)內(nèi)運(yùn)動。如圖,若小球的初速度方向沿虛線,則其運(yùn)動軌跡為直線;若小球的初速度方向垂直于虛線,則其從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到與O點(diǎn)等高處的過程中()A.動能減小,電勢能增大B.動能增大,電勢能增大C.動能減小,電勢能減小D.動能增大,電勢能減小答案D帶電小球的初速度方向沿虛線時(shí),其運(yùn)動軌跡是直線,可知小球所受的合力沿虛線,即小球所受電場力水平向右,若小球的初速度垂直于虛線,則小球從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到與O點(diǎn)等高處的過程中,合力對小球做正功,動能增大,電場力對小球做正功,電勢能減小,D正確。2.(2024河北,13,8分)如圖,豎直向上的勻強(qiáng)電場中,用長為L的絕緣細(xì)線系住一帶電小球,在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動。圖中A、B為圓周上的兩點(diǎn),A點(diǎn)為最低點(diǎn),B點(diǎn)與O點(diǎn)等高。當(dāng)小球運(yùn)動到A點(diǎn)時(shí),細(xì)線對小球的拉力恰好為0,已知小球的電荷量為q(q>0),質(zhì)量為m,A、B兩點(diǎn)間的電勢差為U,重力加速度大小為g,求:(1)電場強(qiáng)度E的大小。(2)小球在A、B兩點(diǎn)的速度大小。【答案】(1)UL(2)qUm【解析】(1)勻強(qiáng)電場中,A、B間沿電場線方向的距離為L,則E=UL(2)設(shè)小球在A、B兩點(diǎn)的速度大小分別為vA、vB,在A點(diǎn)細(xì)線的拉力恰好為0,則qE-mg=mv解得vA=qU小球從A到B,由動能定理得qU-mgL=12mvB2-解得vB=3實(shí)驗(yàn)微專題10觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1.(2024甘肅,7,4分)一平行板電容器充放電電路如圖所示。開關(guān)S接1,電源E給電容器C充電;開關(guān)S接2,電容器C對電阻R放電。下列說法正確的是()A.充電過程中,電容器兩極板間電勢差增加,充電電流增加B.充電過程中,電容器的上極板帶正電荷,流過電阻R的電流由M點(diǎn)流向N點(diǎn)C.放電過程中,電容器兩極板間電勢差減小,放電電流減小D.放電過程中,電容器的上極板帶負(fù)電荷,流過電阻R的電流由N點(diǎn)流向M點(diǎn)【答案】C【解析】充電過程中,根據(jù)電容的定義式C=QU2.(2024重慶,12,9分)探究電容器充放電規(guī)律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,有電源E、定值電阻R0、電容器C、單刀雙擲開關(guān)S。(1)為測量電容器充放電過程電壓U和電流I的變化,需在①②處接入測量儀器,位置②應(yīng)該接入測(選填“電流”或“電壓”)儀器。

(2)接通電路并接通開關(guān),當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí),電流表示數(shù)為。

(3)根據(jù)測得數(shù)據(jù),某過程中電容器兩端電壓U與電流I的關(guān)系如圖乙所示。該過程為(選填“充電”或“放電”)。放電過程中電容器兩端電壓U隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖丙所示,0.2s時(shí)R0消耗的功率為W。

答案(1)電壓(2)零(3)放電0.32解析(1)位置②與電容器并聯(lián),故位置②應(yīng)接入測電壓儀器。(2)當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí),電容器充電完畢,故電流表示數(shù)為零。(3)電容器充電時(shí),電壓增大,電流減小,兩者之間為負(fù)相關(guān);電容器放電時(shí),電壓和電流都減小,兩者為正相關(guān),由題圖乙可知,該過程為電容器放電過程。電容器充電完畢后的電壓等于電源電動勢,大小為12V,由題圖丙可知,t=0.2s時(shí)電容器兩端電壓為U=8V,由題圖乙可知當(dāng)U=8V時(shí),電流I=40mA,則電阻R0消耗的功率為P=UI=8×40×10-3W=0.32W。3.(2024廣西,12,10分)某同學(xué)為探究電容器充、放電過程,設(shè)計(jì)了圖甲實(shí)驗(yàn)電路。器材如下:電容器,電源E(電動勢6V,內(nèi)阻不計(jì)),電阻R1=400.0Ω,電阻R2=200.0Ω,電流傳感器,開關(guān)S1、S2,導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)斷開S1、S2,將電流傳感器正極與a節(jié)點(diǎn)相連,其數(shù)據(jù)采樣頻率為5000Hz,則采樣周期為s;(2)閉合S1,電容器開始充電,直至充電結(jié)束,得到充電過程的I-t曲線如圖乙,由圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為mA(結(jié)果保留3位有效數(shù)字);(3)保持S1閉合,再閉合S2,電容器開始放電,直至放電結(jié)束,則放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓為V;(4)實(shí)驗(yàn)得到放電過程的I-t曲線如圖丙,I-t曲線與坐標(biāo)軸所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.0188C,則電容器的電容C為μF。圖丙中I-t曲線與橫坐標(biāo)、直線t=1s所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.0038C,則t=1s時(shí)電容器兩極板間電壓為V(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

【答案】(1)2×10-4(2)15.0(3)2(4)4.7×1032.8解析(1)根據(jù)頻率與周期的關(guān)系可知,采樣周期為T=1f=15000s=2×10(2)由圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為15.0mA。(3)S1、S2均閉合,電容器與R2并聯(lián),放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓等于R2兩端電壓,根據(jù)閉合電路歐