1.3.2. 电介质及其极化 ①电介质 电介质分为两类:一类是外电场不存在时.分子的正负电荷中心是重合的.这种电介质称为非极性分子电介质.如.等及所有的单质气体,另一类是外电场不存在时.分子的正负电荷中心也不相重合.这种电介质称为极性分子电介质.如.等.对于有极分子.由于分子的无规则热运动.不加外电场时.分子的取向是混乱的.因此.不加外电场时.无论是极性分子电介质.还是非极性分子电介质.宏观上都不显电性. ②电介质的极化 当把介质放入电场后.非极性分子正负电荷的中心被拉开.分子成为一个偶极子,极性分子在外电场作用下发生转动.趋向于有序排列.因此.无论是极性分子还是非极性分子.在外电场作用下偶极子沿外电场方向进行有序排列.在介质表面上出现等量异种的极化电荷(不能自由移动.也不能离开介质而移到其他物体上).这个过程称为极化. 极化电荷在电介质内部产生一个与外电场相反的附加电场.因此与真空相比.电介质内部的电场要减弱.但又不能像导体一样可使体内场强削弱到处处为零.减弱的程度随电介质而不同.故物理上引入相对介电常数来表示电介质的这一特性.对电介质均大于1.对真空等于1.对空气可近似认为等于1. 真空中场强为的区域内充满电介质后.设场强减小到E.那么比值就叫做这种电介质的介常数.用表示.则 引入介电常数后.极化电荷的附加电场和总电场原则上解决了.但实际上附加电场和总电场的分布是很复杂的.只有在电介质表现为各向同性.且对称性极强的情况下.才有较为简单的解.如: 点电荷在电介质中产生的电场的表达式为: 电势的表达式为: 库仑定律的表达式为: 例5.有一空气平行板电容器.极板面积为S.与电池连接.极板上充有电荷和.断开电源后.保持两板间距离不变.在极板中部占极板间的一半体积的空间填满介电常数为的电介质.如图1-3-4所示.求: (1)图中极板间a点的电场强度? (2)图中极板间b点的电场强度? (3)图中与电介质接触的那部分正极板上的电荷? (4)图中与空气接触的那部分正极板上的电荷? (5)图中与正极板相接触的那部分介质界面上的极化电荷? 解: 设未插入电介质时平行板电容器的电容为.则 (1) (2) (3) (4) (5)因故 解得 负号表示上极板处的极化电荷为负. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(1)如图1所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连.
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①用摩擦过的玻璃棒或橡胶棒接触右侧极板使电容器带电.上移其中一极板,可观察到静电计指针偏转角
 
(选填“变大”、“变小”、“不变”,下同);当在两板间插入电介质时,静电计指针偏转角将
 

②关于本实验使用的静电计,以下说法正确的有
 

A.该静电计可以用电压表替代
B.该静电计可以用电流表替代
C.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况
D.使用静电计的目的是观察电容器电量的变化情况
(2)图2为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置.用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.在长木板上相距L=48.0cm的A、B两处各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率.
①实验主要步骤如下:
A.将拉力传感器固定在小车上;
B.调整长木板的倾斜角度,以平衡小车受到的摩擦力,让小车在不受拉力作用时能在木板上做
 
运动;
C.把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;
D.接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB
E.改变所挂钩码的数量,重复步骤D的操作.
次数 F(N)  
v
2
B
-
v
2
A
(m2/s2
 a(m/s2
1 0.60 0.77 0.80
2 1.04 1.61  1.68
3 1.42 2.34
 
4 2.00 3.48  3.63
5 2.62 4.65  4.84
6 3.00 5.49  5.72
②表中记录了实验测得的几组数据,
v
2
B
-
v
2
A
是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a=
 
,请将表中第3次的实验数据填写完整(保留三位有效数字);
③由表中数据在坐标纸上描点并作出a~F关系图线;
④对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图3中已画出理论图线),造成上述偏差的原因是
 

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 【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在答题卡相应的答题区域内作答.若三题都做,则按A、B两题评分.

A.(选修模块3—3)(12分)

(1)(4分)判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”。

  (A)用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙。(   )

  (B)温度相同的氢气和氧气,氢气分子和氧气分子的平均速率相同。(   )

  (C)夏天荷叶上小水珠呈球状,是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故。(    )

  (D)自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。(   )

(2)(4分)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,有下列操作步骤,请补充实验步骤的内容及实验步骤中的计算式:

  (A)用滴管将浓度为的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,记下的油酸酒精溶液的滴数

  (B)将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面足够大,且不与器壁接触为止,记下滴入的滴数

  (C)________________________________;

  (D)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数

  (E)用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径______

(3)如图所示,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将

一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm   

处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压

强等于大气压强为p0=1.0×105Pa,温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体,当

温度缓慢升高为330K,活塞恰好离开ab;当温度缓慢升高为360K时,活塞上

升了4cm。求:

(1)活塞的质量;

(2)整个过程中气体对外界做的功。

B.(选修模块3—4)(12分)

(1)(4分)判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”。

   (A)光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一。(     )

   (B)拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度。(      )

   (C)光在介质中的速度大于光在真空中的速度。(     )

(D)变化的电场一定产生变化的磁场;变化的磁场一定产生变化的电场。(     )

   

(2)(4分)如图为一横波发生器的显示屏,可以显示出波由0点从左向右传播的图像,屏上每一小格长度为1cm。在t=0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示。因为显示屏的局部故障,造成从水平位置A到B之间(不包括A、B两处)的波形无法被观察到(故障不影响波在发生器内传播)。此后的时间内,观察者看到波形相继传经B、C处,在t=5秒时,观察者看到C处恰好第三次(从C开始振动后算起)出现平衡位置,则该波的波速可能是

(A)3.6cm/s    (B)4.8cm/s

(C)6cm/s     (D)7.2cm/s

 

 

 

(3)(4分)如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针确定入射光线,并让入射光线过圆心,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针,使挡住的像,连接。图中为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,分别是入射光线、折射光线与圆的交点,均垂直于法线并分别交法线于点。设的长度为的长度为的长度为的长度为,求:

①为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量(用上述给  

出量的字母表示),

②玻璃砖的折射率

 

 

C.(选修模块3—5)(12分)

(1)下列说法中正确的是________

(A)X射线是处于激发态的原子核辐射出的

(B)放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1

(C)光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应揭示了光具有波动性

(D)原子核的半衰期不仅与核内部自身因素有关,还与原子所处的化学状态 

有关

(2)氢原子的能级如图所示,当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时,辐射的光  

子照射在某金属上,刚好能发生光电效应,则该金属的逸出功为 ▲  eV。

现有一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁,在辐射出的各种频率的

光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有  ▲    种。

 

(3)如图,质量为m的小球系于长L=0.8m的轻绳末端。绳的另一端

系于O点。将小球移到轻绳水平位置后释放,小球摆到最低点A

时,恰与原静止于水平面上的物块P相碰。碰后小球回摆,上升的

最高点为BAB的高度差为h=0.2m。已知P的质量为M=3m

P与水平面间的动摩擦因数为μ=0.25,小球与P的相互作用时间

极短。求P沿水平面滑行的距离。

 

 

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 【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在答题卡相应的答题区域内作答.若三题都做,则按A、B两题评分.

A.(选修模块3—3)(12分)

(1)(4分)判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”。

  (A)用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙。(    )

  (B)温度相同的氢气和氧气,氢气分子和氧气分子的平均速率相同。(    )

  (C)夏天荷叶上小水珠呈球状,是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故。(    )

  (D)自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。(    )

(2)(4分)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,有下列操作步骤,请补充实验步骤的内容及实验步骤中的计算式:

  (A)用滴管将浓度为的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,记下的油酸酒精溶液的滴数

  (B)将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面足够大,且不与器壁接触为止,记下滴入的滴数

  (C)________________________________;

  (D)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数

  (E)用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径______

(3)如图所示,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将

一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm   

处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压

强等于大气压强为p0=1.0×105Pa,温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体,当

温度缓慢升高为330K,活塞恰好离开ab;当温度缓慢升高为360K时,活塞上

升了4cm。求:

(1)活塞的质量;

(2)整个过程中气体对外界做的功。

B.(选修模块3—4)(12分)

(1)(4分)判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”。

   (A)光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一。(      )

   (B)拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度。(      )

   (C)光在介质中的速度大于光在真空中的速度。(      )

(D)变化的电场一定产生变化的磁场;变化的磁场一定产生变化的电场。(      )

   

(2)(4分)如图为一横波发生器的显示屏,可以显示出波由0点从左向右传播的图像,屏上每一小格长度为1cm。在t=0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示。因为显示屏的局部故障,造成从水平位置A到B之间(不包括A、B两处)的波形无法被观察到(故障不影响波在发生器内传播)。此后的时间内,观察者看到波形相继传经B、C处,在t=5秒时,观察者看到C处恰好第三次(从C开始振动后算起)出现平衡位置,则该波的波速可能是

(A)3.6cm/s    (B)4.8cm/s

(C)6cm/s     (D)7.2cm/s

 

 

 

(3)(4分)如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针确定入射光线,并让入射光线过圆心,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针,使挡住的像,连接。图中为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,分别是入射光线、折射光线与圆的交点,均垂直于法线并分别交法线于点。设的长度为的长度为的长度为的长度为,求:

①为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量(用上述给  

出量的字母表示),

②玻璃砖的折射率

 

 

C.(选修模块3—5)(12分)

(1)下列说法中正确的是________

(A)X射线是处于激发态的原子核辐射出的

(B)放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1

(C)光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应揭示了光具有波动性

(D)原子核的半衰期不仅与核内部自身因素有关,还与原子所处的化学状态 

有关

(2)氢原子的能级如图所示,当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时,辐射的光  

子照射在某金属上,刚好能发生光电效应,则该金属的逸出功为 ▲  eV。

现有一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁,在辐射出的各种频率的

光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有   ▲    种。

 

(3)如图,质量为m的小球系于长L=0.8m的轻绳末端。绳的另一端

系于O点。将小球移到轻绳水平位置后释放,小球摆到最低点A

时,恰与原静止于水平面上的物块P相碰。碰后小球回摆,上升的

最高点为BAB的高度差为h=0.2m。已知P的质量为M=3m

P与水平面间的动摩擦因数为μ=0.25,小球与P的相互作用时间

极短。求P沿水平面滑行的距离。

 

 

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(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡相应的答题区域内作答,如都作答则按A、B两小题评分.)
A.(选修模块3-3)
(1)下列说法正确的是
 

A.布朗运动是液体分子的无规则运动
B.物体的温度升高时,其分子平均动能增大
C.分子间距离逐渐增大时,分子势能逐渐减小
D.分子间距离增大时,分子间的引力、斥力都减小
(2)空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对气缸中的气体做功为2.0×105 J,同时气体放出热量为5.0×104J.在此过程中,该气体的内能
 
(选填“增加”或“减少”)了
 
J.
(3)空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水份越来越少,人会感觉干燥.某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V=1.0×103 cm3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol-1.试求:(结果均保留一位有效数字)
①该液化水中含有水分子的总数N=
 

②一个水分子的直径d=
 

B.(选修模块3-4)
(1)下列说法正确的是
 

A.X射线的频率比无线电波的频率高
B.用同一装置观察光的双缝干涉现象,蓝光的相邻条纹间距比红光的小
C.根据狭义相对论,地面上的人看到高速运行的列车比静止时变短且矮
D.做简谐运动的单摆摆长增大为原来的2倍,其周期也增大为原来的2倍
(2)一列简谐横波在t=0时的波形图如图1所示.介质中
x=3m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式
为y=5sin(5πt)cm.则此波沿x轴
 
(选填“正”或“负”)方向传播,传播速度为
 
m/s.
(3)如图2所示,折射率n=
2
的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方,其平面AB到MN的距离为h=10cm.一束单色光沿图示方向射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上的O′点.现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动,光屏上的光点将向哪个方向移动?光点离O′点最远是多少?
 

C.(选修模块3-5)
(1)下列说法正确的是
 

A.光电效应现象揭示了光具有粒子性
B.阴极射线的本质是高频电磁波
C.玻尔提出的原子模型,否定了卢瑟福的原子核式结构学说
D.贝克勒尔发现了天然放射现象,揭示了原子核内部有复杂结构
(2)如图3所示为氢原子的能级示意图.现用能量介于10eV-12.9eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子,则下列说法正确的是
 

A.照射光中只有一种频率的光子被吸收
B.照射光中有三种频率的光子被吸收
C.氢原子发射出三种不同波长的光
D.氢原子发射出六种不同波长的光
(3)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡.氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中.氡看不到,嗅不到,即使在氡浓度很高的环境里,人们对它也毫无感觉.氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌,是除吸烟外导致肺癌的第二大因素.静止的氡核86222Rn放出某种粒子x后变成钋核84218Po,粒子x的动能为Ek1,若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能.试回答以下问题:
①写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子x)
 

②求钋核的动能Ek2
 

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