高考物理一轮复习第6章静电场9第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动课后达标能力提升新人教版.doc

1 / 9【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第精选高考物理一轮复习第 6 6 章静电场章静电场 9 9 第三第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动课后达标能力提节电容器与电容带电粒子在电场中的运动课后达标能力提升新人教版升新人教版一、单项选择题1一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容 C 和两极板间的电势差 U的变化情况是( )BC 增大，U 减小AC 和 U 均增大 DC 和 U 均减小CC 减小，U 增大 解析：选 B.由公式 C知，在两极板间插入一电介质，其电容 C 增大，由公式 C知，电荷量不变时，U 减小，B 正确2如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为 d；在下极板上叠放一厚度为 l 的金属板，其上部空间有一带电粒子 P 静止在电容器中当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子 P 开始运动重力加速度为 g.粒子运动的加速度为( )BgA.g DgC.g 解析：选 A.带电粒子在电容器两极板间时受到重力和电场力的作用，最初处于静止状态，由二力平衡条件可得：mgq；当把金属板从电容器中快速抽出后，电容器两极板间的电势差不变，但两极板间的距离发生了变化，引起电场强度发生了变化，从而电场力也发生了变化，粒子受力不再平衡，产生了加速度，根据牛顿第二定律2 / 9mamgq，两式联立可得 ag.3(2018·高考猜题卷(一)如图所示，高为 h 的固定光滑绝缘斜面，倾角 53°，将其置于水平向右的匀强电场中，现将一带正电的物块(可视为质点)从斜面顶端由静止释放，其所受的电场力是重力的倍，重力加速度为 g，则物块落地的速度大小为( )B2A2 ghDC2 2gh5 3解析：选 D.对物块受力分析知，物块不沿斜面下滑，离开斜面后沿重力、电场力合力的方向运动，F 合mg，xh，由动能定理得 F合·xmv2，解得 v.4一水平放置的平行板电容器的两极板间距为 d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)小孔正上方处的 P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回若将下极板向上平移，则从 P 点开始下落的相同粒子将( )A打到下极板上B在下极板处返回C在距上极板处返回D在距上极板 d 处返回解析：选 D.设粒子质量为 m，带电量为 q，由动能定理得，第一次粒子从 P 点下落有 mgqU0；设第二次粒子从 P 点下落进入电容器后在距上极板距离为 x 处返回，有 mgqU0，联立解得 xd，故选项 D 正确5(2018·徐州模拟)静电喷漆技术具有效率高、质量好等优点，其装置示意图如图所示，A、B 为两块水平放置的平行金属板，间距3 / 9d1.0 m，两板间有方向竖直向上、电场强度大小为 E1.0×103 N/C 的匀强电场，在 A 板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为v01.0 m/s、质量均为 m5.0×1014 kg、电荷量均为q2.0×1015 C 的带负电的油漆微粒，不计微粒所受空气阻力及微粒间的相互作用，油漆微粒最后都落在金属板 B 上，重力加速度g10 m/s2.下列说法中错误的是( )A沿水平方向喷出的微粒运动到 B 板所需时间为 0.2 sB沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达 B 板，电场力做功为2.0×1012 JC若其他条件均不变，d 增大为原来的 2 倍，喷涂面积增大为原来的 2 倍D若其他条件均不变，E 增大为原来的 2 倍，喷涂面积减小为原来的1 2解析：选 D.沿水平方向喷出的微粒做类平抛运动，在竖直方向上，加速度 am/s250 m/s2，根据 dat2 得 t0.2 s，故 A 正确沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达 B 板，电场力做功为WqEd2×1015×103×1 J2.0×1012 J，故 B 正确若其他条件均不变，d 增大为原来的 2 倍，根据 dat2 得，t 变为原来的倍，则喷涂面积的半径变为原来的倍，面积变为原来的 2 倍故C 正确若其他条件均不变，E 增大为原来的 2 倍，则加速度 a m/s290 m/s2，加速度变为原来的，时间 t 变为原来的，喷涂面积的半径变为原来的，面积减小为原来的，故 D 错误二、多项选择题6(2018·淮安高三月考)如图所示，R0 为热敏电阻(温度降低电阻4 / 9增大)，D 为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)，C 为平行板电容器，C 中央有一带电液滴刚好静止，M 点接地在开关 S闭合后，下列各项单独操作可能使带电液滴向上运动的是( )A将热敏电阻 R0 加热B变阻器 R 的滑动头 P 向上移动C开关 S 断开D电容器 C 的上极板向上移动解析：选 AC.液滴受向上的电场力和向下的重力作用；将热敏电阻R0 加热，则阻值减小，滑动变阻器 R 上的电压变大，则电容器两端的电压变大，两板间场强变大，则液滴向上运动，选项 A 正确；变阻器 R 的滑动头 P 向上移动时，R 的阻值减小，则电容器两端的电压减小，电容器放电，但是由于二极管的单向导电性使得电容器上的电量不变，场强不变，则油滴不动，选项 B 错误；开关 S 断开时，电容器两端的电压等于电源的电动势，则电容器两板间的场强变大，液滴向上运动，选项 C 正确；电容器 C 的上极板向上移动时，电容器两板间场强减小，液滴向下运动，故选项 D 错误7如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示电子原来静止在左极板小孔处(不计重力作用)下列说法中正确的是( )A从 t0 时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上 B从 t0 时刻释放电子，电子可能在两板间振动C从 t时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D从 t时刻释放电子，电子必将打到左极板上5 / 9解析：选 AC.根据题中条件作出带电粒子的速度图象，根据速度图象包围的面积分析粒子的运动由图 1 知，t0 时释放电子，电子的位移始终是正值，说明一直向右运动，一定能够击中右板，选项A 正确、B 错误由图 2 知，t时释放电子，电子向右的位移与向左的位移大小相等，若释放后的内不能到达右板，则之后往复运动，选项 C 正确、D 错误8如图所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长 L0.4 m，两极板间距离 d4×103 m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流以相同的速度 v0 从两极板中央平行极板射入，开关S 闭合前，两极板间不带电，由于重力作用，微粒能落到下极板的正中央已知微粒质量 m4×105 kg、电荷量 q1×108 C，g10 m/s2，则下列说法正确的是( )A微粒的入射速度 v010 m/sB电容器上极板接电源正极时微粒有可能从平行板电容器的右边射出电场C电源电压为 180 V 时，微粒可能从平行板电容器的右边射出电场D电源电压为 100 V 时，微粒可能从平行板电容器的右边射出电场解析：选 AC.开关 S 闭合前，两极板间不带电，微粒落到下极板的正中央，由gt2，v0t，联立得 v010 m/s，A 对；电容器上极板接电源正极时，微粒的竖直方向加速度更大，水平位移将更小，B 错；设微粒恰好从平行板右边缘下侧飞出时的加速度为 a，电场力向上，则at，Lv0t1，mgma，联立解得 U1120 V，同理微粒在平行板右边缘上侧飞出时，可得 U2200 V，所以平行板上板带负电，电源电压为 120 VU200 V 时，微粒可以从平行板电容6 / 9器的右边射出电场，C 对、D 错9一个质量为 m，电荷量为q 的小球以初速度 v0 水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔，竖直高度相等，电场区水平方向无限长已知每一电场区的场强大小相等，方向均竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是( )A小球在水平方向一直做匀速直线运动B若场强大小等于，则小球经过每一电场区的时间均相同C若场强大小等于，则小球经过每一无电场区的时间均相同D无论场强大小如何，小球通过所有无电场区的时间均相同解析：选 AC.将小球的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解，水平方向不受外力，以 v0 做匀速直线运动，故 A 正确；竖直方向，在无电场区只受重力，加速度为 g，竖直向下，有电场区除重力外，还受到竖直向上的恒定的电场力作用，加速度的大小和方向取决于合力的大小和方向当电场强度等于时，电场力等于 mg，故在电场区小球所受的合力为零，在无电场区小球匀加速运动，故经过每个电场区时，小球的速度均不等，因而小球经过每一电场区的时间均不相等，故 B 错误；当电场强度等于时，电场力等于 2mg，故在电场区小球所受的合力大小等于 mg，方向竖直向上，加速度大小等于g，方向竖直向上，根据运动学公式有：经过第一个无电场区ygt，v1gt1，经过第一个电场区，yv1t2gt，v2v1gt2，联立解得 t1t2，v20.接下来小球的运动重复前面的过程，即在竖直方向上每次通过无电场区都是自由落体运动，每次通过电场区都是末速度为零的匀减速直线运动，故 C 正确；通过前面的分析可知，小球通过每个无电场区的初速度7 / 9不一定相同，所以通过无电场区的时间不同，故 D 错误三、非选择题10中国科学院 2015 年 10 月宣布中国将在 2020 年开始建造世界上最大的粒子加速器加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极质子从 K 点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变设质子进入漂移管 B 时速度为8×106 m/s，进入漂移管 E 时速度为 1×107 m/s，电源频率为1×107 Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的.质子的比荷取 1×108 C/kg.求： (1)漂移管 B 的长度；(2)相邻漂移管间的加速电压解析：(1)设质子进入漂移管 B 的速度为 vB，电源频率、周期分别为 f、T，漂移管 B 的长度为 L，则TLvB· 联立式并代入数据得 L0.4 m(2)设质子进入漂移管 E 的速度为 vE，相邻漂移管间的加速电压为U，电场对质子所做的功为 W，质子从漂移管 B 运动到 E 电场做功W，质子的电荷量为 q，质量为 m，则WqUW3WWmvmv8 / 9联立式并代入数据得 U6×104 V.答案：(1)0.4 m (2)6×104 V11如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出已知电子质量为 m，电荷量为 e，加速电场电压为 U0.偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为 U，极板长度为 L，板间距为 d.(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度 v0 和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离 y；(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因已知U2.0×102 V，d4.0×102 m，m9.1×1031 kg，e1.6×1019 C，g10 m/s2.(3)极板间既有静电场也有重力场电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势 的定义式类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”G 的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点解析：(1)根据功和能的关系，有 eU0mv2 0电子射入偏转电场的初速度 v0 2eU0 m在偏转电场中，电子的运动时间 tL m 2eU0偏转距离 ya(t)2·(t)2.(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力 Gmg1029 N电场力 F1015 N由于 FG，因此不需要考虑电子所受重力9 / 9(3)电场中某点电势 定义为电荷在该点的电势能 Ep 与其电荷量 q的比值，即 Ep q由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能 EG 与其质量 m 的比值，叫做“重力势” ，即 GEG m电势 和重力势 G 都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定答案：(1) (2)见解析 (3)见解析