高考物理一轮复习第七章静电场课时规范练24电容器带电粒子在电场中的运动新人教版.doc

1 / 14【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第七章静电场课时规范练精选高考物理一轮复习第七章静电场课时规范练2424 电容器带电粒子在电场中的运动新人教版电容器带电粒子在电场中的运动新人教版基础巩固组基础巩固组1.1.(平行板电容器的动态分析)(2017·山西大同联考)如图所示的装置,可以探究影响平行板电容器电容的因素,关于下列操作及出现的现象的描述正确的是( )A.电容器与电源保持连接,左移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大B.电容器充电后与电源断开,上移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大C.电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入玻璃板,则静电计指针偏转角增大D.电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入金属板,则静电计指针偏转角增大答案 B2 / 14解析电容器与电源保持连接,左移电容器左极板,电容器板间电压不变,则静电计指针偏转角不变,故 A 错误。电容器充电后与电源断开,电容器带的电荷量不变,上移电容器左极板,极板正对面积减小,电容减小,由电容的定义式 C=知,Q 不变,C 减小,则 U 增大,因此静电计指针偏转角增大,故 B 正确。电容器充电后与电源断开,电容器带的电荷量不变,在电容器两极板间插入玻璃板,电容增大,由电容的定义式 C=知 U 减小,因此静电计指针偏转角减小,故 C 错误。若在两极板间插入金属板,相当于板间距离减小,可知电容增大,而电容器的带电荷量不变,由电容的定义式 C=知板间电压 U 减小,则静电计指针偏转角减小,故 D 错误。2.2.(平行板电容器的动态分析)(2017·陕西镇安中学月考)如图所示,先接通S 使电容器充电,然后断开 S。当增大两极板间距离时,电容器所带电荷量Q、电容 C、两极板间电势差 U、两极板间电场强度 E 的变化情况是( )A.Q 变小,C 不变,U 不变,E 变小B.Q 变小,C 变小,U 不变,E 不变C.Q 不变,C 变小,U 变大,E 不变D.Q 不变,C 变小,U 变小,E 变小3 / 14答案 C解析电容器与电源断开,电荷量 Q 保持不变,增大两极板间距离时,根据 C=,知电容 C 变小,根据 U=,知两极板间的电势差 U 变大,根据 E=,知电场强度 E不变,C 正确。3.3.(平行板电容器的动态分析)(2017·湖南永州一模)如图所示,平行板电容器与电动势为 E 的直流电源(内阻不计)连接,电容器下极板接地。一带电油滴位于电容器中的 P 点且恰好处于静止状态,现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离,下列说法正确的是( )A.带电油滴将竖直向上运动B.P 点的电势将降低C.电容器的电容增大,极板带电荷量不变D.电容器的电容增大,极板带电荷量减小答案 A4 / 14解析将上极板竖直向下移动时,d 减小,电容器两端的电压 U 不变,由 E=分析得知,板间电场强度增大,则油滴所受电场力增大,油滴将竖直向上运动,故 A 正确;P 点到下极板的距离不变,而 E 增大,由 U=Ed 知,P 点与下极板间电势差增大,P 点的电势大于零,则 P 点的电势升高,故 B 错误;d 减小,由C=知,电容 C 增大,U 不变,由 C=分析可知电容器所带电荷量增加,故 C、D错误。导学号 064003314.4.(多选)(带电粒子在匀强电场中的直线运动)(2017·黑龙江齐齐哈尔期末)如图所示,一质量为 m、电荷量为 q 的小球在电场强度为 E、区域足够大的匀强电场中,以初速度 v0 沿 ON 在竖直面内做匀变速直线运动。ON 与水平面的夹角为 30°,重力加速度为 g,且 mg=qE,则( )A.电场方向竖直向上B.小球运动的加速度大小为 gC.小球上升的最大高度为D.若小球在初始位置的电势能为零,则小球电势能的最大值为答案 BD5 / 14解析由于带电小球在竖直面内做匀变速直线运动,其合力沿 ON 方向,而 mg=qE,由三角形定则,可知电场方向与 ON 方向成 120°角,A 错误;由图中几何关系可知,其合力为 mg,由牛顿第二定律可知 a=g,方向与初速度方向相反,B正确;设带电小球上升的最大高度为 h,由动能定理可得-mg·2h=0-,解得h=,C 错误;电场力做负功,带电小球的电势能变大,当带电小球速度为零时,其电势能最大,则 Ep=-qE·2hcos 120°=qEh=mg·,D 正确。5.5.(带电粒子在匀强电场中的直线运动)(2017·广东七校联考)如图所示,水平放置的平行板电容器两极板间距为 d,带负电的微粒质量为 m、带电荷量为 q,它从上极板的边缘以初速度 v0 射入,沿直线从下极板 N 的边缘射出,则( )A.微粒的加速度不为零B.微粒的电势能减少了 mgdC.两极板的电势差为D.M 板的电势低于 N 板的电势6 / 14答案 C解析带负电的微粒在两极板间受竖直向下的重力,竖直方向的电场力,而微粒沿直线运动,由直线运动条件可知,重力与电场力合力必为零,即电场力方向竖直向上,大小等于重力,即 mg=q,所以两极板之间电势差 U=,A 项错误,C 项正确;而微粒带负电,所以电场方向竖直向下,而电场方向是由高电势指向低电势的,所以 M 板电势高于 N 板电势,D 项错误;微粒由上板边缘运动到下板边缘,电场力方向与位移方向夹角为钝角,所以电场力对微粒做负功,微粒电势能增加,B 项错误。6.6.(带电粒子在匀强电场中的偏转)真空中的某装置如图所示,其中平行金属板 A、B 之间有加速电场,C、D 之间有偏转电场,M 为荧光屏。今有质子、氘核和 粒子均由 A 板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场,最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和 粒子的质量之比为124,电荷量之比为 112,则下列判断正确的是( )A.三种粒子从 B 板运动到荧光屏经历的时间相同B.三种粒子打到荧光屏上的位置相同C.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 1227 / 14D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 124答案 B解析设加速电压为 U1,偏转电压为 U2,偏转极板的长度为 L,板间距离为 d,在加速电场中,由动能定理得 qU1=,解得 v0=,三种粒子从 B 板运动到荧光屏的过程,水平方向做速度为 v0 的匀速直线运动,由于三种粒子的比荷不同,则 v0 不同,所以三种粒子从 B 板运动到荧光屏经历的时间不同,故 A 错误;根据推论 y=、tan =可知,y 与粒子的种类、质量、电荷量无关,故三种粒子偏转距离相同,打到荧光屏上的位置相同,故 B 正确;偏转电场的电场力做功为 W=qEy,则 W 与 q 成正比,三种粒子的电荷量之比为 112,则有电场力对三种粒子做功之比为 112,故 C、D 错误。7.(7.(带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转)(2017·)(2017·陕西西安陕西西安××××区二模区二模) )有一种电有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒小的墨汁微粒, ,此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场, ,再再经偏转电场后打到纸上经偏转电场后打到纸上, ,显示出字符。已知偏移量越小打在纸上的字迹越显示出字符。已知偏移量越小打在纸上的字迹越小小, ,现要缩小字迹现要缩小字迹, ,下列措施可行的是下列措施可行的是( ( ) )A.增大墨汁微粒的比荷8 / 14B.减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能C.减小偏转极板的长度D.增大偏转极板间的电压答案 C解析已知偏移量越小,打在纸上的字迹越小,因偏移量 y=,现要缩小字迹,可行的措施可减小墨汁微粒的比荷,增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能,减小偏转极板的长度 L,减小偏转极板间的电压 U,故选 C。导学号064003328.(8.(带电粒子在匀强电场中的直线运动带电粒子在匀强电场中的直线运动)(2017·)(2017·广东汕头广东汕头××××区期中区期中) )某空某空间区域有竖直方向的电场间区域有竖直方向的电场( (图甲中只画出了一条电场线图甲中只画出了一条电场线),),一个质量为一个质量为 m m、电荷量为电荷量为 q q 的带正电的小球的带正电的小球, ,在电场中从在电场中从 A A 点由静止开始沿电场线竖直向点由静止开始沿电场线竖直向下运动下运动, ,不计一切阻力不计一切阻力, ,运动过程中物体的机械能运动过程中物体的机械能 E E 与物体位移与物体位移 x x 关系的图关系的图象如图乙所示象如图乙所示, ,由此可以判断由此可以判断( ( ) )A.物体所处的电场为非匀强电场,且电场强度不断减小,电场强度方向向上B.物体所处的电场为匀强电场,电场强度方向向下C.物体可能先做加速运动,后做匀速运动9 / 14D.物体一定做加速运动,且加速度不断减小答案 A解析由于物体的机械能逐渐减小,因此电场力做负功,故电场强度的方向向上,再根据机械能的变化关系可知,克服电场力做功越来越少,电场强度不断减小,故 A 正确,B 错误;根据牛顿第二定律可知,物体受重力和电场力,且电场力逐渐减小,故加速度越来越大,C、D 错误。能力提升组能力提升组9.9.(多选)(2017·浙江杭州二中期中)在空间中水平面 MN 的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为 m 的带电小球由 MN 上方的 A 点以一定初速度水平抛出,从 B 点进入电场,到达 C 点时速度方向恰好水平,A、B、C 三点在同一直线上,且 AB=2BC,如图所示。由此可见( )A.电场力为 3mgB.小球带正电C.小球从 A 到 B 与从 B 到 C 的运动时间相等D.小球从 A 到 B 与从 B 到 C 的速度变化量的大小相等10 / 14答案 AD解析由题图知在电场中,小球受合外力竖直向上,故电场力竖直向上,与电场方向相反,故小球带负电,B 错误;小球在水平方向始终做匀速运动,从 A到 B 与从 B 到 C 水平位移不同,根据 x=vt 知运动时间不同,C 错误;设在 B点竖直方向速度为 vy,则从 A 到 B 有=2gh1,从 B 到 C 有=2ah2,其中a=,h1=2h2,联立解得 qE=3mg,A 正确;从 A 到 B 速度变化量为 vy,从 B 到 C速度变化量也为 vy,速度变化量方向不同,大小相同,D 正确。10.(2017·10.(2017·河南南阳一中月考河南南阳一中月考) )如图所示如图所示, ,平行板电容器平行板电容器 ABAB 两极板水平放两极板水平放置置,A,A 在上方在上方,B,B 在下方在下方, ,现将其和二极管串联接在电源上现将其和二极管串联接在电源上, ,已知已知 A A 和电源正和电源正极相连极相连, ,二极管具有单向导电性二极管具有单向导电性, ,一带电小球沿一带电小球沿 ABAB 中心水平射入中心水平射入, ,打在打在 B B 极极板上的板上的 N N 点点, ,小球的重力不能忽略小球的重力不能忽略, ,现通过上下移动现通过上下移动 A A 板来改变两极板板来改变两极板 ABAB间距间距( (两极板仍平行两极板仍平行),),则下列说法正确的是则下列说法正确的是( ( ) )A.若小球带正电,当 AB 间距增大时,小球打在 N 的右侧B.若小球带正电,当 AB 间距减小时,小球打在 N 的左侧C.若小球带负电,当 AB 间距减小时,小球可能打在 N 的右侧D.若小球带负电,当 AB 间距增大时,小球可能打在 N 的左侧答案 C11 / 14解析若小球带正电,当 d 增大时,电容减小,但 Q 不可能减小,所以 Q 不变,根据 E=,E 不变,所以电场力不变,小球仍然打在 N 点,故 A 错误;若小球带正电,当 d 减小时,电容增大,Q 增大,根据 E=,所以 d 减小时 E 增大,所以电场力变大,方向向下,小球做平抛运动竖直方向加速度增大,运动时间变短,打在 N 点左侧,故 B 错误;若小球带负电,当 AB 间距 d 减小时,电容增大,则 Q 增大,根据 E=,所以 d 减小时 E 增大,所以电场力变大,方向向上,若电场力小于重力,小球做类平抛运动竖直方向上的加速度减小,运动时间变长,小球将打在 N 点的右侧,故 C 正确;若小球带负电,当 AB 间距 d 增大时,电容减小,但 Q 不可能减小,所以 Q 不变,根据 E=,E 不变,所以电场力大小不变,方向变为向上,若电场力小于重力,小球做类平抛运动,竖直方向上的加速度减小,运动时间变长,小球将打在 N 点的右侧,故 D 错误。11.11.(2017·河南信阳质检)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,求仍从 P 点由静止开始下落的相同粒子下落的最大高度。12 / 14答案解析粒子从小孔正上方处由静止开始下落到下极板处返回,由动能定理有mg+d-qU=0,与电池两极相连,电容器极板间电压不变,将下极板向上平移后,设粒子下落距上极板 x 处返回,由动能定理有 mg+x-qx=0,联立两式得 x=,下落的最大高度 H=x+。12.12.如图所示如图所示, ,电子由静止开始经加速电场加速后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沿平行于板面的方向射入偏转电场入偏转电场, ,并从另一侧射出。已知电子质量为并从另一侧射出。已知电子质量为 m,m,电荷量为电荷量为 e,e,加速电场电加速电场电压为压为 U0U0。偏转电场可看做匀强电场。偏转电场可看做匀强电场, ,极板间电压为极板间电压为 U,U,极板长度为极板长度为 L,L,板间板间距为距为 d 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 U=2.0×102 V,d=4.0×10-2 m,m=9.1×10-31 kg,e=1.6×10-19 C,g=10 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。13 / 14答案(1) (2)见解析 (3)见解析解析(1)根据功和能的关系,有 eU0=电子射入偏转电场的初速度 v0=在偏转电场中,电子的运动时间 t=L偏转距离 y=a(t)2=。(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级,有重力 G=mg10-29 N电场力 F=10-15 N由于 FG,因此不需要考虑电子所受重力。(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 =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 G=。14 / 14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。