高三物理二輪高頻考點沖刺突破專題13靜電場、磁場和閉合電路中的電容問題(原卷版+解析)

2023年高三物理二輪高頻考點沖刺突破專題13靜電場、磁場和閉合電路中的電容問題專練目標(biāo)專練內(nèi)容目標(biāo)1高考真題（1T—4T）目標(biāo)2靜電場中的電容的動態(tài)分析（5T—8T）目標(biāo)3磁場中的電容問題（9T—12T）目標(biāo)4閉合電路中的含容電路（13T—16T）【典例專練】高考真題1．如圖為某同學(xué)采用平行板電容器測量材料豎直方向尺度隨溫度變化的裝置示意圖，電容器上極板固定，下極板可隨材料尺度的變化上下移動，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時，極板上所帶電荷量變少，則（）A．材料豎直方向尺度減小 B．極板間電場強(qiáng)度不變C．極板間電場強(qiáng)度變大 D．電容器電容變大2．如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點為坐標(biāo)原點，狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為，一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連，導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點開始以速度v向右勻速運動，忽略所有電阻，下列說法正確的是（）A．通過金屬棒的電流為B．金屬棒到達(dá)時，電容器極板上的電荷量為C．金屬棒運動過程中，電容器的上極板帶負(fù)電D．金屬棒運動過程中，外力F做功的功率恒定3．利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為電壓表。下列說法正確的是（）A．充電過程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定B．充電過程中，電壓表的示數(shù)迅速增大后趨于穩(wěn)定C．放電過程中，電流表的示數(shù)均勻減小至零D．放電過程中，電壓表的示數(shù)均勻減小至零4．如圖，兩個定值電阻的阻值分別為和，直流電源的內(nèi)阻不計，平行板電容器兩極板水平放置，板間距離為，板長為，極板間存在方向水平向里的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為、帶電量為的小球以初速度沿水平方向從電容器下板左側(cè)邊緣點進(jìn)入電容器，做勻速圓周運動，恰從電容器上板右側(cè)邊緣離開電容器。此過程中，小球未與極板發(fā)生碰撞，重力加速度大小為，忽略空氣阻力。（1）求直流電源的電動勢；（2）求兩極板間磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；（3）在圖中虛線的右側(cè)設(shè)計一勻強(qiáng)電場，使小球離開電容器后沿直線運動，求電場強(qiáng)度的最小值。靜電場中的電容的動態(tài)分析5．2022年9月16日12時40分前后，臺風(fēng)“梅花”（熱帶風(fēng)暴）的中心在金普新區(qū)再次登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力有9級。小李同學(xué)用所學(xué)知識設(shè)計了一個電容式風(fēng)力傳感器。如圖所示，將電容器與靜電計組成回路，可動電極在風(fēng)力作用下向右移動，引起電容的變化，風(fēng)力越大，移動距離越大（兩電極不接觸）。在受到風(fēng)力作用時，下列說法正確的是（）A．電容器電容變小B．若極板上電荷量保持不變，則極板間電場強(qiáng)度變大C．若電容器始終接在恒壓電源上，則極板所帶電荷量增大D．只有保持極板電荷量不變，才能通過靜電計指針張角反映風(fēng)力大小，且風(fēng)力越大張角越大6．如圖所示，C為平行板電容器，D為理想二極管。當(dāng)滑動變阻器R2的滑片在中點時，閉合開關(guān)K，帶電小球恰能在兩平行板間靜止，下列說法正確的是（）A．若將滑動變阻器R2的滑片向右移動，電容器帶電量不變B．若將滑動變阻器R2的滑片向右移動，則帶電小球?qū)⑾蛳录铀龠\動C．若電容器的上金屬板向下平移一小段距離，則帶電小球向下加速運動D．若電容器的上金屬板向上平移一小段距離，則帶電小球仍保持靜止7．平行板電容器C1、C2水平放置，如圖所示連接在電路中，電源內(nèi)阻不計，C1平行板的正對面積小于C2平行板的正對面積，兩板間的距離相等，P為C1兩板間一點，C1下板接地，則下列判斷正確的是（）A．C1兩板間電場強(qiáng)度小于C2兩板間電場強(qiáng)度B．C1的帶電量小于C2的帶電量C．將一陶瓷板插入C2板間，C2的帶電量增加D．將一陶瓷板插人C2板間過程中，P點電勢升高8．微信運動步數(shù)的測量是通過手機(jī)內(nèi)電容式加速度傳感器實現(xiàn)的，如圖所示，M極板固定，當(dāng)手機(jī)的加速度變化時，N極板只能按圖中標(biāo)識的“前后”方向運動。圖中R為定值電阻。下列對傳感器描述正確的是（）A．靜止時，電流表示數(shù)為零，電容器兩極板不帶電B．保持向前勻加速運動時，電路中沒有電流C．由靜止突然向后加速時，電容器的電容減小D．由靜止突然向前加速時，電流由b向a流過電流表磁場中的電容問題9．如圖是某電磁彈射技術(shù)的簡化模型的等效電路，直流電源電動勢，超級電容器的電容。兩根固定于同一水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ電阻不計，它們的間距。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上。質(zhì)量、阻值的金屬棒ab，垂直擱放在兩導(dǎo)軌上處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與兩導(dǎo)軌始終保持良好接觸。開關(guān)S先接1，使電容器完全充電后再將S接至2，金屬棒ab開始向右加速運動。當(dāng)S金屬棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于此時電容器兩端電壓時，金屬棒ab達(dá)到最大速度，之后便離開導(dǎo)軌。下列說法正確的是（）A．開關(guān)S先接1，使電容器完全充電后，其電荷量為B．開關(guān)S接2后，金屬棒ab加速運動過程中，加速度保持不變C．金屬棒ab的加速度最大值為14m/s2D．金屬棒ab的最大速度為14m/s10．如圖所示，光滑的平行長導(dǎo)軌水平放置，質(zhì)量相等的導(dǎo)體棒L1和L2靜止在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知L1的電阻大于L2的，兩棒間的距離為d，不計導(dǎo)軌電阻，忽略電流產(chǎn)生的磁場。將開關(guān)S從1撥到2，兩棒運動一段時間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則（）A．S撥到2的瞬間，L1中的電流大于L2的B．S撥到2的瞬間，L1的加速度大于L2C．運動穩(wěn)定后，電容器C的電荷量為零D．運動穩(wěn)定后，兩棒之間的距離大于d11．如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ傾斜放置，與水平面夾角α=30°，導(dǎo)軌寬度L=1m，導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，且接觸良好，整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T。已知導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m=0.02kg，電容器電容為C=0.02F，耐壓值足夠大，定值電阻R=200Ω，重力加速度g=10m/s2，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌電阻不計。t=0時開關(guān)接1，導(dǎo)體棒ab由靜止釋放，t=2s時開關(guān)接2，下列說法正確的是（）A．t=2s時，導(dǎo)體棒ab的速度為2.5m/sB．t=2s時，電容器儲存的電場能為0.16JC．開關(guān)接2瞬間，導(dǎo)體棒ab的加速度為3m/s2D．開關(guān)接2至導(dǎo)體棒ab達(dá)到最大速度的過程中，通過電阻R的電荷量為0.02C12．如圖所示，間距為L的水平光滑長導(dǎo)軌，左端接有一個電容器，電容為C（不會被擊穿），在PQ虛線的左側(cè)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量為m的金屬桿ab靜置在導(dǎo)軌上，距離虛線PQ的距離是d，金屬桿在水平向右恒力F的作用下，開始向右運動，不計導(dǎo)軌與金屬桿的電阻，下列說法正確的是（）A．金屬桿ab始終在做加速運動B．金屬桿ab的運動可能是先從加速到勻速再到加速C．金屬桿ab運動到達(dá)虛線PQ的時間D．電容器能帶的最多電量是閉合電路中的含容電路13．在如圖所示的電路中，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)阻，為定值電阻，R為滑動變阻器。、為水平放置的兩個平行金屬板，二者之間的電場可以視為勻強(qiáng)電場，虛線平行于金屬板。當(dāng)R的滑片在中點時，閉合開關(guān)S，帶電小球以從O點沿飛入，剛好從點飛出。若帶電小球都能夠從平行金屬板右側(cè)飛出，下列說法正確的是（）A．若滑動變阻器R的滑片向右移動一段距離后不動，帶電小球仍以從O點沿飛入，則飛出點在點B．若滑動變阻器R的滑片向右移動一段距離后不動，帶電小球仍以從O點沿飛入，則飛出點在點下方C．若金屬板平行上移一小段距離，帶電小球仍以從O點沿飛入，則小球?qū)⒃邳c飛出D．若金屬板平行下移一小段距離仍在上方，帶電小球仍以從O點沿飛入，則小球?qū)⒃邳c飛出14．如圖所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)阻r一定，A、B為平行板電容器的兩塊正對金屬板，為光敏電阻，電阻隨光強(qiáng)的增大而減小。為定值電阻，且。當(dāng)?shù)幕瑒佑|頭P在中間時，閉合開關(guān)S，此時電流表A和電壓表V的示數(shù)分別為I和U。以下說法正確的是（）A．若僅用更弱的光照射，則I減小，U增大B．若僅用更弱的光照射，則電源的輸出功率減小C．若僅將的滑動觸頭P向a端移動，則I減小，U增大D．若僅增大A、B板間距離，則電容器所帶電荷量增多15．如圖所示，電源電動勢，內(nèi)阻，電阻，，，電容器的電容。現(xiàn)閉合，待電路穩(wěn)定，則（）A．電容器兩極板間的電勢差為3VB．電容器極板的帶電荷量為C．若再閉合，電路再次達(dá)到穩(wěn)定的過程中，通過點的電流方向向下D．若再閉合，電路再次達(dá)到穩(wěn)定的過程中，通過點的電荷量為16．實驗小組利用如圖電路研究電壓的變化與電流的變化的關(guān)系，電流表、電壓表均為理想電表，D為理想二極管，C為電容器。閉合開關(guān)S至電路穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑片P向左移動一小段距離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)變化量大小為，電壓表的示數(shù)變化量大小為，電流表A的示數(shù)變化量大小為，則下列判斷正確的是（）A．的值變大B．的值不變，且始終等于電源內(nèi)阻C．電壓表的示數(shù)與電流表A的示數(shù)的比值變大D．滑片向左移動的過程中，電容器的電容不變，電壓減小，帶電荷量減少2023年高三物理二輪高頻考點沖刺突破專題13靜電場、磁場和閉合電路中的電容問題專練目標(biāo)專練內(nèi)容目標(biāo)1高考真題（1T—4T）目標(biāo)2靜電場中的電容的動態(tài)分析（5T—8T）目標(biāo)3磁場中的電容問題（9T—12T）目標(biāo)4閉合電路中的含容電路（13T—16T）【典例專練】高考真題1．如圖為某同學(xué)采用平行板電容器測量材料豎直方向尺度隨溫度變化的裝置示意圖，電容器上極板固定，下極板可隨材料尺度的變化上下移動，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時，極板上所帶電荷量變少，則（）A．材料豎直方向尺度減小 B．極板間電場強(qiáng)度不變C．極板間電場強(qiáng)度變大 D．電容器電容變大【答案】A【詳解】D．根據(jù)題意可知極板之間電壓不變，極板上所帶電荷量變少，根據(jù)電容定義式可知電容器得電容減小，D錯誤；BC．根據(jù)電容的決定式可知極板間距增大，極板之間形成勻強(qiáng)電場，根據(jù)可知極板間電場強(qiáng)度減小，BC錯誤；A．極板間距增大，材料豎直方向尺度減小，A正確。故選A。2．如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點為坐標(biāo)原點，狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為，一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連，導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點開始以速度v向右勻速運動，忽略所有電阻，下列說法正確的是（）A．通過金屬棒的電流為B．金屬棒到達(dá)時，電容器極板上的電荷量為C．金屬棒運動過程中，電容器的上極板帶負(fù)電D．金屬棒運動過程中，外力F做功的功率恒定【答案】A【詳解】C．根據(jù)楞次定律可知電容器的上極板應(yīng)帶正電，C錯誤；由題知導(dǎo)體棒勻速切割磁感線，根據(jù)幾何關(guān)系切割長度為L=2xtanθ，x=vt則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=2Bv2ttanθ由題圖可知電容器直接與電源相連，則電容器的電荷量為Q=CE=2BCv2ttanθ則流過導(dǎo)體棒的電流I==2BCv2tanθ。A正確；當(dāng)金屬棒到達(dá)x0處時，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E′=2Bvx0tanθ則電容器的電荷量為Q=CE′=2BCvx0tanθ，B錯誤；D．由于導(dǎo)體棒做勻速運動則F=F安=BIL由選項A可知流過導(dǎo)體棒的電流I恒定，但L與t成正比，則F為變力，再根據(jù)力做功的功率公式P=Fv可看出F為變力，v不變則功率P隨力F變化而變化；D錯誤；故選A。3．利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為電壓表。下列說法正確的是（）A．充電過程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定B．充電過程中，電壓表的示數(shù)迅速增大后趨于穩(wěn)定C．放電過程中，電流表的示數(shù)均勻減小至零D．放電過程中，電壓表的示數(shù)均勻減小至零【答案】B【詳解】A．充電過程中，隨著電容器兩極板電荷量的積累，電路中的電流逐漸減小，電容器充電結(jié)束后，電流表示數(shù)為零，A錯誤；B．充電過程中，隨著電容器兩極板電荷量的積累，電壓表測量電容器兩端的電壓，電容器兩端的電壓迅速增大，電容器充電結(jié)束后，最后趨于穩(wěn)定，B正確；CD．電容器放電的圖像如圖所示可知電流表和電壓表的示數(shù)不是均勻減小至0的，CD錯誤。故選B。4．如圖，兩個定值電阻的阻值分別為和，直流電源的內(nèi)阻不計，平行板電容器兩極板水平放置，板間距離為，板長為，極板間存在方向水平向里的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為、帶電量為的小球以初速度沿水平方向從電容器下板左側(cè)邊緣點進(jìn)入電容器，做勻速圓周運動，恰從電容器上板右側(cè)邊緣離開電容器。此過程中，小球未與極板發(fā)生碰撞，重力加速度大小為，忽略空氣阻力。（1）求直流電源的電動勢；（2）求兩極板間磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；（3）在圖中虛線的右側(cè)設(shè)計一勻強(qiáng)電場，使小球離開電容器后沿直線運動，求電場強(qiáng)度的最小值。【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】（1）小球在電磁場中作勻速圓周運動，則電場力與重力平衡，可得兩端的電壓根據(jù)歐姆定律得聯(lián)立解得（2）如圖所示設(shè)粒子在電磁場中做圓周運動的半徑為，根據(jù)幾何關(guān)系解得根據(jù)解得（3）由幾何關(guān)系可知，射出磁場時，小球速度方向與水平方向夾角為，要使小球做直線運動，當(dāng)小球所受電場力與小球重力在垂直小球速度方向的分力相等時，電場力最小，電場強(qiáng)度最小，可得解得靜電場中的電容的動態(tài)分析5．2022年9月16日12時40分前后，臺風(fēng)“梅花”（熱帶風(fēng)暴）的中心在金普新區(qū)再次登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力有9級。小李同學(xué)用所學(xué)知識設(shè)計了一個電容式風(fēng)力傳感器。如圖所示，將電容器與靜電計組成回路，可動電極在風(fēng)力作用下向右移動，引起電容的變化，風(fēng)力越大，移動距離越大（兩電極不接觸）。在受到風(fēng)力作用時，下列說法正確的是（）A．電容器電容變小B．若極板上電荷量保持不變，則極板間電場強(qiáng)度變大C．若電容器始終接在恒壓電源上，則極板所帶電荷量增大D．只有保持極板電荷量不變，才能通過靜電計指針張角反映風(fēng)力大小，且風(fēng)力越大張角越大【答案】C【詳解】A．根據(jù)在受到風(fēng)力作用時，減小，則電容器電容變大，故A錯誤；B．極板間電場強(qiáng)度不變，故B錯誤；C．始終接電源一定，極板帶電量增大，故C正確；D．一定時靜電計指針張角不變；一定時，風(fēng)力越大，越小，電容C越大，則極板間電壓越小，靜電計指針張角越小，故D錯誤。故選C。6．如圖所示，C為平行板電容器，D為理想二極管。當(dāng)滑動變阻器R2的滑片在中點時，閉合開關(guān)K，帶電小球恰能在兩平行板間靜止，下列說法正確的是（）A．若將滑動變阻器R2的滑片向右移動，電容器帶電量不變B．若將滑動變阻器R2的滑片向右移動，則帶電小球?qū)⑾蛳录铀龠\動C．若電容器的上金屬板向下平移一小段距離，則帶電小球向下加速運動D．若電容器的上金屬板向上平移一小段距離，則帶電小球仍保持靜止【答案】D【詳解】由圖可知，電阻R1和R2串聯(lián)分壓，電容器與R1并聯(lián)，則電容器兩端的電壓與R1兩端的電壓相等。A．滑動變阻器R2的滑片向右移動，R2的電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，R2兩端的電壓減小，則R1兩端的電壓增加，即電容器兩端的電壓增加。由公式可知：電容C不變，U增加時，Q增加，流經(jīng)二極管的電流為正向電流，電容器成功充電，故A錯誤；B．閉合開關(guān)K時，帶電小球恰能在兩平行板間靜止，則由平衡關(guān)系可知小球受到的豎直向下的重力和豎直向上的電場力大小相等。由A可知，滑動變阻器R2的滑片向右移動，電容器兩端的電壓增加，由公式可知：U增加，板間距d不變時，場強(qiáng)E增加，則電場力增加，帶電小球?qū)⑾蛏霞铀龠\動，故B錯誤；C．電容器的上金屬板向下平移一小段距離，板間距d減小，由公式可知：板間距d減小時，電容C增大，由公式可知：電容C增大，若U不變時，Q增加，流經(jīng)二極管的電流為正向電流，電容器成功充電。由公式可知：U不變，板間距d減小時，場強(qiáng)E增加，則電場力增加，帶電小球?qū)⑾蛏霞铀龠\動，故C錯誤；D．電容器的上金屬板向上平移一小段距離，板間距d增大，由公式可知：板間距d增大時，電容C減小，由公式可知：電容C減小，若U不變時，Q減小，流經(jīng)二極管的電流為負(fù)向電流，電容器不能放電，即Q不變，則U增加。由公式，，聯(lián)立得可知：場強(qiáng)E不變，則電場力不變，帶電小球靜止不動，故D正確；故選D。7．平行板電容器C1、C2水平放置，如圖所示連接在電路中，電源內(nèi)阻不計，C1平行板的正對面積小于C2平行板的正對面積，兩板間的距離相等，P為C1兩板間一點，C1下板接地，則下列判斷正確的是（）A．C1兩板間電場強(qiáng)度小于C2兩板間電場強(qiáng)度B．C1的帶電量小于C2的帶電量C．將一陶瓷板插入C2板間，C2的帶電量增加D．將一陶瓷板插人C2板間過程中，P點電勢升高【答案】BC【詳解】A．由于兩電容器并聯(lián)在電源兩端，電壓相等，根據(jù)可知，兩板間的距離相等，則兩板間的電場強(qiáng)度相同，A錯誤；B．根據(jù)，解得可知，C1平行板的正對面積小于C2平行板的正對面積，則C1的帶電量小于C2的帶電量，B正確；C．將一陶瓷板插入板間，的電容變大，而電壓U不變，根據(jù)上述，因此的帶電量增加，C正確；D．將一陶瓷板插入板間過程中，充電，但是電容器兩板間的電壓不變，電容器兩板間的電場強(qiáng)度不變，P點的電勢不變，D錯誤。故選BC。8．微信運動步數(shù)的測量是通過手機(jī)內(nèi)電容式加速度傳感器實現(xiàn)的，如圖所示，M極板固定，當(dāng)手機(jī)的加速度變化時，N極板只能按圖中標(biāo)識的“前后”方向運動。圖中R為定值電阻。下列對傳感器描述正確的是（）A．靜止時，電流表示數(shù)為零，電容器兩極板不帶電B．保持向前勻加速運動時，電路中沒有電流C．由靜止突然向后加速時，電容器的電容減小D．由靜止突然向前加速時，電流由b向a流過電流表【答案】BD【詳解】A．靜止時，N板不動，電容器的電容不變，則電容器電量不變，則電流表示數(shù)為零，電容器保持與電源相連，兩極板帶電，選項A錯誤；B．保持向前勻加速運動時，加速度恒定不變，則N板的位置在某位置不動，電容器電容不變，電容器保持與電源相連電壓不變，由知電量不變，電路中無電流，故B正確；C．由靜止突然向后加速時，N板相對向前移動，則板間距減小，根據(jù)知電容C增大，故C錯誤；D．由靜止突然向前加速時，N板相對向后移動，則板間距增大，根據(jù)知電容C減小，電壓不變，由知電容器電量減小，電容器放電，電流由b向a流過電流表，選項D正確。故選BD。磁場中的電容問題9．如圖是某電磁彈射技術(shù)的簡化模型的等效電路，直流電源電動勢，超級電容器的電容。兩根固定于同一水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ電阻不計，它們的間距。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上。質(zhì)量、阻值的金屬棒ab，垂直擱放在兩導(dǎo)軌上處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與兩導(dǎo)軌始終保持良好接觸。開關(guān)S先接1，使電容器完全充電后再將S接至2，金屬棒ab開始向右加速運動。當(dāng)S金屬棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于此時電容器兩端電壓時，金屬棒ab達(dá)到最大速度，之后便離開導(dǎo)軌。下列說法正確的是（）A．開關(guān)S先接1，使電容器完全充電后，其電荷量為B．開關(guān)S接2后，金屬棒ab加速運動過程中，加速度保持不變C．金屬棒ab的加速度最大值為14m/s2D．金屬棒ab的最大速度為14m/s【答案】D【詳解】A．開關(guān)S先接1，使電容器完全充電后，其電壓等于電源電動勢，其電荷量為故A錯誤；B．開關(guān)S接2后，金屬棒ab加速運動過程中，電容器因放電其電壓逐漸減小，金屬棒的動生電動勢逐漸增大，則兩者的電壓之差逐漸減小，則流過金屬棒的電流逐漸減小，所受的安培力逐漸減小，由牛頓第二定律可知則加速度逐漸減小，故B錯誤；C．當(dāng)金屬棒剛開始運動時，電容器與金屬棒的電壓之差最大，則電流最大，安培力最大，加速度最大為故C錯誤；D．金屬棒ab達(dá)到最大速度時，加速度為零，有對金屬棒運動的全過程，由動量定理有而電容器放電的電量為聯(lián)立解得故D正確。故選D。10．如圖所示，光滑的平行長導(dǎo)軌水平放置，質(zhì)量相等的導(dǎo)體棒L1和L2靜止在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知L1的電阻大于L2的，兩棒間的距離為d，不計導(dǎo)軌電阻，忽略電流產(chǎn)生的磁場。將開關(guān)S從1撥到2，兩棒運動一段時間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則（）A．S撥到2的瞬間，L1中的電流大于L2的B．S撥到2的瞬間，L1的加速度大于L2C．運動穩(wěn)定后，電容器C的電荷量為零D．運動穩(wěn)定后，兩棒之間的距離大于d【答案】D【詳解】A．電源給電容器充電，穩(wěn)定后，S撥到2的瞬間，電容器相當(dāng)于電源，和導(dǎo)體棒L1和L2組成閉合電路，由于L1的電阻大于L2，則L1中的電流小于L2中的電流，故A錯誤；B．S撥到2的瞬間，L1中的電流小于L2中的電流，根據(jù)F=BIL可得，L1受到的安培力小于L2受到的安培力，根據(jù)牛頓第二定律，L1的加速度小于L2的加速度，故B錯誤；C．S撥到2后，由于導(dǎo)體棒L1和L2受到安培力的作用，則導(dǎo)體棒運動，產(chǎn)生電動勢，當(dāng)產(chǎn)生的電動勢等于電容器兩端的電壓時，電路穩(wěn)定，此時電容器C的電荷量不為零，故C錯誤；D．S撥到2的瞬間，電容器放電，兩棒均有向下的電流，導(dǎo)體棒會受到安培力作用，由以上分析可知，開始時，a1<a2，當(dāng)L2切割磁感線產(chǎn)生的電動勢大于某值后，L1繼續(xù)加速，L2減速，最終兩棒速度相等，所以在達(dá)到相同速度前L2的速度一直大于L1的速度，則運動穩(wěn)定后，兩棒之間距離大于d，故D正確。故選D。11．如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ傾斜放置，與水平面夾角α=30°，導(dǎo)軌寬度L=1m，導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，且接觸良好，整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T。已知導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m=0.02kg，電容器電容為C=0.02F，耐壓值足夠大，定值電阻R=200Ω，重力加速度g=10m/s2，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌電阻不計。t=0時開關(guān)接1，導(dǎo)體棒ab由靜止釋放，t=2s時開關(guān)接2，下列說法正確的是（）A．t=2s時，導(dǎo)體棒ab的速度為2.5m/sB．t=2s時，電容器儲存的電場能為0.16JC．開關(guān)接2瞬間，導(dǎo)體棒ab的加速度為3m/s2D．開關(guān)接2至導(dǎo)體棒ab達(dá)到最大速度的過程中，通過電阻R的電荷量為0.02C【答案】BC【詳解】A．設(shè)在△t時間內(nèi)，金屬棒速度變化為△v，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變化△E=BL△v電容器兩極板電壓變化△U=BL△v電容器所帶電荷量變化△q=C△U=CBL△v金屬棒中的電流對金屬棒，由牛頓第二定律有解得，t=2s時，導(dǎo)體棒ab的速度為故A錯誤；B．t=2s時，電容器儲存的電場能故B正確；C．開關(guān)接2瞬間，對導(dǎo)體棒ab有，，解得故C正確；D．a(chǎn)b達(dá)到最大速度，，解得根據(jù)能量守恒，如果沒有克服安培力做功解得通過電阻R的電荷量為實際上，克服安培力做功，下滑位移更大，則通過的電量更大，故D錯誤。故選BC。12．如圖所示，間距為L的水平光滑長導(dǎo)軌，左端接有一個電容器，電容為C（不會被擊穿），在PQ虛線的左側(cè)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量為m的金屬桿ab靜置在導(dǎo)軌上，距離虛線PQ的距離是d，金屬桿在水平向右恒力F的作用下，開始向右運動，不計導(dǎo)軌與金屬桿的電阻，下列說法正確的是（）A．金屬桿ab始終在做加速運動B．金屬桿ab的運動可能是先從加速到勻速再到加速C．金屬桿ab運動到達(dá)虛線PQ的時間D．電容器能帶的最多電量是【答案】AD【詳解】金屬棒向右運動，切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生電動勢E，給電容器充電，設(shè)在t~t+Δt的時間里，電容器充電量為Δq，則則充電電流為對金屬棒列牛頓第二定律方程得上式說明金屬棒做初速度為零的勻加速直線運動，由可得得再由q=CE=CBLv=CBLat得金屬桿最終出磁場時，電容器帶電量最大，帶電量為故選AD。閉合電路中的含容電路13．在如圖所示的電路中，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)阻，為定值電阻，R為滑動變阻器。、為水平放置的兩個平行金屬板，二者之間的電場可以視為勻強(qiáng)電場，虛線平行于金屬板。當(dāng)R的滑片在中點時，閉合開關(guān)S，帶電小球以從O點沿飛入，剛好從點飛出。若帶電小球都能夠從平行金屬板右側(cè)飛出，下列說法正確的是（）A．若滑動變阻器R的滑片向右移動一段距離后不動，帶電小球仍以從O點沿飛入，則飛出點在點B．若滑動變阻器R的滑片向右移動一段距離后不動，帶電小球仍以從O點沿飛入，則飛出點在點下方C．若金屬板平行上移一小段距離，帶電小球仍以從O點沿飛入，則小球?qū)⒃邳c飛出D．若金屬板平行下移一小段距離仍在上方，帶電小球仍以從O點沿飛入，則小球?qū)⒃邳c飛出【答案】C【詳解】AB．滑動變阻器R的滑片向右移動一段距離后，滑動變阻器電阻R減小，總電流變大，兩端電壓變大，即電容器電壓變大，粒子受到向上的電場力變大，帶電小球仍以從O點沿飛入，飛出點在點上方，AB錯誤；C．若金屬板MN平行上移一小段距離，電容器電容變小，電容器電壓不變，所以電容器電量減小，但由于二極管的單向?qū)щ娦裕娙萜麟娏繜o法減小，其電量不變，由，，可得可知場強(qiáng)E不變，粒子受到向上的電場力不變，帶電小球仍以從O點沿飛入，將在點飛出，C正確；D．若金屬板平行下移一小段距離，電容器電容變大，電容器電壓不變，所以電容器電量變大，由可知場強(qiáng)E變大，粒子受到向上的電場力變大，帶電小球仍以從O點沿飛入，將在點上方飛出，D錯誤。故選C。14．如圖所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)阻r一定，A、B為平行板電容器的兩塊正對金屬板，為光敏電阻，電阻隨光強(qiáng)的增大而減小。為定值電阻，且。當(dāng)?shù)幕瑒佑|頭P在中間