2019高考物理一輪復習 第七章《靜電場》第3課時 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運動課時沖關 新人教版.doc

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第七章 第3課時 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運動 一、單項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分) 1．(68520219)(2016天津理綜)如圖所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地．在兩極板間有一固定在P點的點電荷，以E表示兩板間的電場強度，Ep表示點電荷在P點的電勢能，θ表示靜電計指針的偏角．若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則(　　) A．θ增大，E增大　　　　 B．θ增大，Ep不變 C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變 解析：D　[若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離，則根據(jù)C＝可知，C變大，Q一定，則根據(jù)Q＝CU可知，U減小，則靜電計指針偏角θ減?。桓鶕?jù)E＝，Q＝CU，C＝聯(lián)立可得：E＝，可知Q一定時，E不變；根據(jù)U1＝Ed1可知P點離下極板的距離不變，E不變，則P點與下極板的電勢差不變，P點的電勢不變，則Ep不變，故選項A、B、C錯誤，D正確．] 2．(2017山東泰安一模)帶等量異種電荷的金屬板M、N平行正對水平放置，間距為d，M板中心有一小孔(小孔對電場的影響可忽略不計)．一帶電微粒從距離M板上方高d處的P點由靜止開始下落，穿過M板的小孔后剛好到達N板處的Q點(但未觸及N板)而返回．不計空氣阻力，忽略金屬板正對部分之外的電場．現(xiàn)將M板向上平移的距離，再讓原帶電微粒從P點由靜止開始下落．則微粒的運動情況為(　　) A．落到N板上 B．到達與N板相距d就返回 C．到達與N板相距就返回 D．仍剛好到達Q點而返回 解析：B　[平行板電容器電容C＝，由U＝及E＝可知，E＝，當兩板間距離變化時，電場強度不變．M板移動前，對帶電粒子下落過程應用動能定理得mg2d－Eqd＝0，M板移動后，設粒子在板間運動的距離為x時，速度為零，則有mg－Eqx＝0，兩式聯(lián)立解得x＝，可知該點與N板的距離為d，B正確．] 3．(2017東北師大附中、吉林一中、長春11高、松原實驗中學等五校聯(lián)考)如圖所示，在勻強電場中有四條間距均為d的平行等勢線1、2、3、4，各條線上的電勢分別為0、－φ0、－2φ0、－3φ0；有一個帶電粒子，質(zhì)量為m(不計重力)，電荷量為q，從A點與等勢線4成θ角以初速度v0射入電場中，到達等勢線2上的B點時，速度方向恰好水平向左，則勻強電場場強的大小為(　　) A.　　　　　 B. C. D. 解析：A　[帶電粒子在勻強電場中做類斜拋運動，水平方向做速度為vx＝v0cos θ的勻速直線運動，豎直方向做初速度為vy＝v0sin θ，加速度為a＝的勻減速直線運動，對運動過程應用動能定理有－Eq2d＝mv－mv，解得E＝，A正確．] 4．(2017廣東中山一中等七校聯(lián)考)如圖所示，水平放置的平行板電容器，兩極板間距為d，帶負電的微粒質(zhì)量為m、帶電荷量為q，它從上極板的邊緣以初速度v0射入，沿直線從下極板N的邊緣射出，則(　　) A．微粒的加速度不為零 B．微粒的電勢能減少了mgd C．兩極板間的電勢差為 D．M板的電勢低于N板的電勢 解析：C　[由題分析可知，微粒做勻速直線運動，加速度為零，故A錯誤．重力做功mgd，微粒的重力勢能減小，動能不變，根據(jù)能量守恒定律可知，微粒的電勢能增加了mgd，故B錯誤．由上可知微粒的電勢能增加量ΔE＝mgd，又ΔE＝qU，得到兩極板間的電勢差U＝，故C正確．由題可判斷出電場力方向豎直向上，微粒帶負電，則電場強度方向豎直向下，M板的電勢高于N板的電勢，故D錯誤．] 5．(2017四川德陽一診)如圖所示，一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連，極板水平放置，板間距離為d，有一帶電粒子P靜止在電容器中，當下極板快速下移x后，粒子P開始運動，重力加速度為g.則下列說法中正確的是(　　) A．電容器的電容變大 B．電容器極板上的電荷量增多 C．粒子運動的加速度大小為g D．粒子在運動過程中其電勢能減小 解析：C　[由C＝得，當下極板快速下移x后，板間距離增大，電容減小，A錯誤；由Q＝CU知極板上的電荷量Q減小，B錯誤；移動前，mg＝q，移動后，加速度a＝＝g，C正確；帶電粒子向下運動，運動過程中，電場力做負功，電勢能增加，D錯誤．] 二、多項選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分．全部選對的得6分，部分選對的得3分，有選錯或不答的得0分) 6．(68520220)(2017山東煙臺期末)如圖，A、B為水平放置的平行板電容器，兩極板間有一個質(zhì)量為m的帶電粒子靜止于P點．現(xiàn)將下極板向下移動一小段距離，則下列說法正確的是(　　) A．電流計指針發(fā)生短時間的偏轉(zhuǎn) B．電容器所帶電荷量增大 C．電容器兩板間的電場強度變小 D．粒子將向上極板運動 解析：AC　[帶電粒子靜止于P點，mg＝Eq，現(xiàn)將下極板向下移動一小段距離，E＝，場強減小，粒子向下運動，C正確，D錯誤；由C＝可知C減小，由Q＝CU知電容器所帶電荷量Q減小，B錯誤；電容器放電，電流計指針發(fā)生短時間的偏轉(zhuǎn)，A正確．] 7．(2017湖北部分重點高中第一次聯(lián)考)如圖所示，美國物理學家密立根通過研究平行板間懸浮不動的帶電油滴，準確地測定了電子的電荷量．平行板電容器兩極板與電壓為U的恒定電源兩極相連，板間距為d，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間靜止不動，則(　　) A．此時極板間的電場強度E＝ B．油滴帶電荷量q＝ C．減小極板間電壓，油滴將向下加速運動 D．將下極板向下緩慢移動一小段距離，油滴將向上加速運動 解析：AC　[由E＝知A正確；帶電油滴靜止，則mg＝Eq＝q，解得q＝，B錯誤；減小兩板的電壓，電場強度減小，則mg>Eq，油滴將向下加速運動，C正確；將下極板向下移動一小段距離，板間距離增大，電場強度減小，油滴將向下加速運動，D錯誤．] 8．(2017山東濰坊期末)如圖所示，水平面MN的下方存在豎直向下的勻強電場，一帶電小球由MN上方的A點以一定初速度水平拋出，從B點進入電場，到達C點時速度方向恰好水平，由此可知(　　) A．從B到C，小球的動能減小 B．從B到C，小球的電勢能減小 C．從A到B與從B到C小球的運動時間一定相等 D．從A到B與從B到C小球的速度變化量大小一定相等 解析：AD　[由運動軌跡可知：在MN上方，帶電小球做平拋運動，水平方向做勻速直線運動，豎直方向做自由落體運動；在MN下方，帶電小球在水平方向做勻速直線運動，豎直方向做勻減速直線運動，加速度豎直向上，從B到C，合外力做負功，動能減小，A正確；從B到C，電場力做負功，小球電勢能增加，B錯誤；由于電場力大小不確定，則小球在電場中加速度不確定，故兩過程的時間長短不確定，C錯誤；由于水平方向做勻速直線運動，所以速度的變化僅發(fā)生在豎直方向上，所以從A到B與從B到C兩過程速度的變化量大小一定相等，D正確．] 9．(2017福建漳州八校第一次聯(lián)考)a、b、c三個α粒子(不計重力)由同一點垂直場強方向進入偏轉(zhuǎn)電場，其軌跡如圖所示，其中b恰好飛出電場，由此可以肯定(　　) A．在b飛離電場的同時，a剛好打在負極板上 B．b和c同時飛離電場 C．進入電場時，c的速度最大，a的速度最小 D．動能的增量相比，c的最小，a和b的一樣大 解析：ACD　[三個α粒子進入電場后加速度相同，由圖看出，豎直方向a、b偏轉(zhuǎn)距離相等，且大于c的偏轉(zhuǎn)距離，由y＝at2得知，a、b運動時間相等，大于c的運動時間，即ta＝tb＞tc，故在b飛離電場的同時，a剛好打在負極板上．而c比b先飛出電場，故A正確，B錯誤．三個α粒子水平方向上做勻速直線運動，則有x＝v0t.由圖看出，b、c水平位移相同，大于a的水平位移，即xb＝xc＞xa，而ta＝tb＞tc，可見，初速度關系為vc＞vb＞va，故C正確．由動能定理得ΔEk＝qEy，由圖看出，a和b的偏轉(zhuǎn)距離相等，大于c的偏轉(zhuǎn)距離，故a、b動能增量相等，且大于c的動能增量，故D正確．] 三、非選擇題(本題共2小題，共46分．寫出必要的文字說明和重要的演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 10．(68520221)(23分)(2017河南中原名校第二次聯(lián)考)如圖所示，某空間有一豎直向下的勻強電場，電場強度E＝1.0102 V/m，一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中，在金屬板的正上方高度h＝0.80 m的a處有一粒子源，粒子源以v0＝2.0102 m/s的初速度向水平面以下的各個方向均勻射出質(zhì)量為m＝2.010－15 kg、電荷量為q＝＋1.010－12 C的帶電粒子，粒子最終落在金屬板b上．若不計粒子重力，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)粒子源所在處a點的電勢； (2)帶電粒子打在金屬板上時的動能； (3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積)． 解析：(1)題中勻強電場豎直向下，b板接地，電勢為零， 因此φa＝Uab＝Eh＝1.01020.8 V＝80 V. (2)不計重力，只有電場力做功，對粒子由動能定理得 qUab＝Ek－mv， 可得帶電粒子打在金屬板上時的動能為 Ek＝qUab＋mv＝1.210－10 J. (3)粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍以粒子水平射出時的落點為邊界，設水平射出后t時間落在板上， 則x＝v0t，h＝at2，a＝，S＝πx2. 聯(lián)立以上各式得 S＝＝4.0 m2. 答案：(1)80 V　(2)1.210－10 J　(3)4.0 m2 11．(68520222)(23分)(2017湖北八校第一次聯(lián)考)如圖所示，豎直放置的半圓形光滑絕緣軌道半徑為R＝0.2 m，圓心為O，下端與絕緣水平軌道在B點相切并平滑連接．一帶正電q＝5.010－3C、質(zhì)量為m＝3.0 kg的物塊(可視為質(zhì)點)，置于水平軌道上的A點．已知A、B兩點間的距離為L＝1.0 m，物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2. (1)若物塊在A點以初速度v0向左運動，恰好能到達軌道的最高點D，則物塊的初速度v0應為多大？ (2)若整個裝置處于方向水平向左、場強大小為E＝2.0103 N/C的勻強電場中(圖中未畫出)，現(xiàn)將物塊從A點由靜止釋放，試確定物塊在以后運動過程中速度最大時的位置(結(jié)果可用反三角函數(shù)表示)． (3)在(2)問的情景中，試求物塊在水平面上運動的總路程． 解析：(1)對物塊由A至D過程中由動能定理得 －2mgR－μmgL＝mv－mv， 對物塊在D點有mg＝m， 聯(lián)立解得v0＝ m/s. (2)對物塊，假設物塊可運動到C點，則由A至C過程有 qE(L＋R)－mgR－μmgL＝mv－0， 可得vC＝0，故物塊始終沒有脫離軌道． 故物塊在運動過程速度最大時位于B點左側(cè)圓弧上， 設其與圓心的連線與OB的夾角為θ，對物塊受力分析，可知tan θ＝＝，θ＝arctan. (3)對于物塊在水平面上運動的全程有 qEL－μmgL總＝0， 解得L總＝m. 答案：(1) m/s　(2)見解析　(3) m