第21讲　电容器、带电粒子在电场中的运动-高三物理二轮复习题.doc

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1、第21讲电容器、带电粒子在电场中的运动时间:40分钟1.如图K21-1所示,将平行板电容器的两极板分别与电池的正、负极相接,两板间一带电液滴恰好处于静止状态.现紧贴下板迅速插入一个有一定厚度的金属板,则在此过程中()图K21-1 A.电路中流过逆时针方向的短暂电流B.电容器的电荷量减小C.带电液滴仍保持静止D.带电液滴向下做加速运动2.为了减少污染,工业废气需用静电除尘器除尘,某除尘装置如图K21-2所示,其收尘极为金属圆筒,电晕极位于圆筒中心.当两极接上高压电源时,电晕极附近会形成很强的电场使空气电离,废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积,以达到除尘目的.假设尘埃向收尘极

2、运动过程中所带电荷量不变,下列判断正确的是()图K21-2A.带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大B.金属圆筒内越靠近收尘极则电势越高C.带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越大D.金属圆筒内存在匀强电场3.如图K21-3所示,一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内,当开关S闭合,小球静止时,悬线与竖直方向的夹角为,则()图K21-3A.当开关S断开时,若减小平行板间的距离,则夹角增大B.当开关S断开时,若增大平行板间的距离,则夹角增大C.当开关S闭合时,若减小平行板间的距离,则夹角增大D.当开关S闭合时,若减小平行板间的距离,则夹角减小图K21-44.平行板电容器充电后与电源断开

3、,负极板接地,两板间有一个固定在P点的正试探电荷,如图K21-4所示.以C表示电容器的电容,E表示两板间的场强,表示P点处的电势,Ep表示正电荷在P点的电势能.若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离x0,则在此过程中,各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是图K21-5中的()图K21-55.人教版选修3-1改编 如图K21-6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,偏转电场可看成匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,两板间距为d.忽略电子所受重力,电子射入偏转电场时初速度v0和从偏

4、转电场射出时沿垂直于板面方向的偏转距离y分别是()图K21-6A.eU0m和UL22U0dB.2eU0m和UL22U0dC.eU0m和UL24U0dD.2eU0m和UL24U0d6.如图K21-7所示,在竖直放置的间距为d的平行板电容器中,存在电场强度为E的匀强电场.有一质量为m、电荷量为+q的点电荷从两极板正中间由静止释放,重力加速度为g,则点电荷运动到负极板的过程()图K21-7A.加速度大小为a=Eqm+gB.所需的时间为t=dmEqC.下降的高度为y=d2D.电场力所做的功为W=Eqd7.(多选)如图K21-8所示,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平,两微粒a、b所带电荷

5、量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近紧贴极板处.现同时释放a、b,它们由静止开始运动,在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面,a、b间的相互作用和重力可忽略.下列说法正确的是()图K21-8A.a的质量比b的质量大B.在t时刻,a的动能比b的动能大C.在t时刻,a和b的电势能相等D.在t时刻,a和b的动量大小相等8.(多选)如图K21-9所示,两竖直放置的平行板电容器MN与一恒压电源相连,一个带正电的粒子从靠近M板上的A点自由释放,沿直线运动到达N板上的B点(忽略阻力).要使粒子能到达N板上的C点(B点的上方),下列分析正确的是()图K21-9A

6、.使N板适当左移,且粒子到达N板上的B、C两点时动能EkCEkBB.使N板适当右移,且粒子到达N板上的B、C两点时动能EkCEkBC.粒子到达N板上B、C两点时电势能的改变量EpAC=EpABD.粒子到达N板上B、C两点时机械能的改变量EAC ab,对微粒a,由牛顿第二定律得qE=maaa,对微粒b,由牛顿第二定律得qE=mbab,联立得qEmaqEmb,则mamb,即a的质量比b的质量小,选项A错误;在a、b两微粒运动过程中,a微粒所受的电场力与b微粒所受的电场力大小相等,a微粒的位移大于b微粒的位移,根据动能定理可知,在t时刻,a的动能比b的动能大,选项B正确;由于在t时刻两微粒经过同一水

7、平面,电势相等,电荷量大小相等,符号相反,所以在t时刻,a和b的电势能不相等,选项C错误;由于a微粒受到的电场力与等于b微粒受到的电场力大小相等,根据动量定理可知,在t时刻,a微粒的动量与b微粒的动量大小相等,选项D正确.8.AC解析 带正电的粒子从靠近M板上的A点自由释放,沿直线运动到达N板上的B点,则A、B连线与竖直方向的夹角满足tan =qEmg,要使粒子能到达N板上的C点(B点的上方),应使变大,即E变大,根据E=Ud可知,应使N板适当左移,根据动能定理,粒子到达N板上的B、C两点时电场力做功相同,而到达B点时重力做功较大,则到达N板上的B、C两点时动能EkCEkB,选项A正确,B错误

8、;两板间的电势差不变,根据Ep=Uq可知,粒子到达N板上的B、C两点时,电势能的改变量EpAC=EpAB,则机械能的改变量EAC=EAB,选项C正确,D错误.9.(1)Ud(2)eU2md(3)R2deUm解析 (1)极板间场强E=Ud.(2)粒子在极板间运动的加速度a=qE4m=eU2md(3)由d=12at2,R=v0t联立解得v0=R2deUm10.C解析 根据速度图线与横轴所围的面积表示位移可知,滑块在MN右边运动的位移大小与在MN左边运动的位移大小不相等,选项A错误;根据速度图像可知,t=2 s时滑块越过分界线MN,选项B错误;根据速度图像斜率表示加速度可知,在02 s时间内,滑块加

9、速度大小可表示为a1=v02,在25 s时间内,滑块加速度大小可表示为a2=v03,设电场力大小为F,运动过程中所受摩擦力大小为Ff,对滑块在MN分界线右侧的运动,由牛顿第二定律得F-Ff=ma1,对滑块在MN分界线左侧的运动,由牛顿第二定律得Ff=ma2,联立解得FfF=25,选项C正确;在滑块运动的整个过程中,由动能定理得WF-Wf=0-0,则WF=Wf,选项D错误.11.(1)F22JI(2)见解析解析 (1)设一个正离子的质量为m,电荷量为q,加速后的速度为v,根据动能定理得qU=12mv2设离子推进器在t时间内喷出质量为M的正离子,并以其为研究对象,推进器对其的作用力为F,由动量定理得Ft=Mv由牛顿第三定律知F=F设加速后离子束的横截面积为S,单位体积内的离子数为n,则有I=nqvSJ=nmvS联立可得IJ=qm又J=Mt解得U=F22JI(2)推进器持续喷出正离子束,会使带有负电荷的电子留在其中,由于库仑力作用,将严重阻碍正离子的继续喷出,电子积累足够多时,甚至会将喷出的正离子再吸引回来,致使推进器无法正常工作.因此,必须在出口D处发射电子注入到正离子束,以中和正离子,使推进器获得持续推力.