高考物理第一轮复习基础知识过关训练第七章第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动含解析35579.pdf

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1、 板块三 限时规范特训 时间：45 分钟 满分：100 分 一、选择题(本题共 10 小题，每小题 7 分，共 70 分。其中 16 为单选，710 为多选)1如图所示，甲图中电容器的两个极板和电源的两极相连，乙图中电容器充电后断开电源。在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的小球，小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为，将两图中的右极板向右平移时，下列说法正确的是()A甲图中夹角减小，乙图中夹角增大 B甲图中夹角减小，乙图中夹角不变 C甲图中夹角不变，乙图中夹角不变 D甲图中夹角减小，乙图中夹角减小 答案 B 解析 甲图中的电容器和电源相连，所以电容器两极板间的电压不变，当极板间的距离

2、增大时，根据公式 EUd可知，板间的电场强度减小，电场力减小，所以悬线和竖直方向的夹角将减小，C 错误；当电容器充电后断开电源，电容器的极板所带的电荷量不变，根据平行板电容器的电容公式 CrS4kd，极板间的电压 UQC4kdQrS，极板间的电场强度 EUd4kQrS，当两个极板电荷量不变，距离改变时，场强不变，故乙图中两极板间场强不变，电场力不变，夹角不变，A、D 错误；综上分析，选项 B 正确。22016商丘高三模拟如图，一带电粒子从小孔 A 以一定的初速度射入平行板 P 和 Q 之间的真空区域，经偏转后打在 Q 板上如图所示的位置。在其他条件不变的情况下要使该粒子能从 Q 板上的小孔 B

3、射出，下列操作中可能实现的是(不计粒子重力)()A保持开关 S 闭合，适当上移 P 极板 B保持开关 S 闭合，适当左移 P 极板 C先断开开关 S，再适当上移 P 极板 D先断开开关 S，再适当左移 P 极板 答案 A 解析 如图，粒子在板间做类斜抛运动，将速度分解为水平方向 vx和竖直方向 vy。竖直方向：vyv0sin，加速度 aEqm，E 为场强，设 t 为粒子上升到最高点所用时间，则 tvyamv0sinEq。水平方向位移 xvx2t2v0tcos。保持开关 S 闭合，电容器两板间电压 U 不变，适当上移 P 极板，两极板间的距离变大，根据 EUd知场强变小，竖直方向运动时间变长，水

4、平方向的位移 x2v0tcos 变大，该粒子可 能从 Q 板的 B 孔射出，A 正确；若左移 P 极板，不影响场强，仍落在原处，B 错误；断开开关 S，则电容器电量 Q 不变，适当上移 P极板，由 E4kQrS知场强 E 不变，则粒子仍落到原处，C 错误；断开开关 S，若左移 P 极板，由 E4kQrS知 S 变小 E 变大，则粒子加速度 a 变大，上升到最高点所用时间 t 变小，则水平方向位移 x 变小，不能到达 B 孔，D 错误。3.2018陕西咸阳模拟如图，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

5、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()A.ldg B.dldg C.ldlg D.ddlg 答案 A 解析 抽出前，粒子受重力和电场力平衡，mgqUdl，抽出后，根据牛顿第二定律，有 mgqUdma，联立解得 aldg，A 正确。42018陕西渭南模拟如图所示，平行板电容器板间电压为 U，板间距为 d，两板间为匀强电场，让质子流以初速度 v0垂直电场射入，沿 a 轨迹落到下板的中央，现只改变其中一条件，让质子沿 b 轨迹落到下板边缘，则可以将()A开关 S 断开 B初速度变为v02 C板间电压变为U4 D竖直移动上

6、板，使板间距变为 2d 答案 C 解析 开关 S 断开，电容器极板电荷量不变，电容器电容不变，电容器两极板间电压不变，场强不变，质子所受电场力不变，加速度不变，所以仍落到下板的中央，A 错误；将初速度变为一半，质子加速度不变，运动时间不变，质子的水平位移变为原来的一半，不可能到达下板边缘，B 错误；当板间电压变为U4时，场强变为原来的14，电场力变为原来的14，加速度变为原来的14，根据 y12at2知，时间为原来的 2 倍，由 xv0t 知水平位移为原来的 2 倍，所以能沿 b 轨迹落到下板边缘，C 正确；竖直移动上板，使板间距变为 2d，则板间场强变为原来的12，电场力为原来的12，加速度

7、为原来的12，根据 y12at2知，时间为原来的 2倍，水平位移为原来的 2倍，不能到达下板边缘，D 错误。52018吉林辽源五中模拟如图所示，D 为一理想二极管(正向电阻为 0，反向电阻无穷大)，平行金属板 M、N 水平放置，两板之间有一带电微粒以速度 v0沿图示方向做直线运动，当微粒运动到 P 点时，将 M 板迅速向上平移一小段距离，则此后微粒的运动情况是()A沿轨迹运动 B沿轨迹运动 C沿轨迹运动 D沿轨迹运动 答案 B 解析 当微粒运动到 P 点时，迅速将 M 板上移一小段距离，由于二极管反向电阻无穷大，两极板上电量不变，由电容的决定式 CrS4kd，定义式 CQU得 MN 两板间电压

8、升高，由 EUd4kQrS，知电场强度不变，粒子受到的电场力不变，微粒的运动方向不变，仍沿轨迹做直线运动，故 B 正确，A、C、D 错误。6.如图所示，电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板 b 与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的震动膜 a 构成一个电容器，a、b 通过导线与恒定电源两极相接。若声源 S 做简谐运动，则()Aa 振动过程中，a、b 板间的电场强度不变 Ba 振动过程中，a、b 板所带电量不变 Ca 振动过程中，电容器的电容不变 Da 向右的位移最大时，a、b 板所构成的电容器电容最大 答案 D 解析 金属板 b 在声波驱动下沿水平方向振动，两极板间

9、的距离发生变化，两极板与电源相连，电势差恒定，两板间的场强发生变化，A错误；电容器的电容随两板间距离改变而改变，两板带电量随电容改变而改变，B、C 错误；当距离最近时，电容最大，D 正确。7如图所示，若在这个示波管的荧光屏上出现了一个亮斑 P，那么示波管中的()A极板 X 应带正电 B极板 X应带正电 C极板 Y 应带正电 D极板 Y应带正电 答案 AC 解析 由电子枪发射出的电子带负电，所以 P 点的亮斑是由于极板 X和 Y 带正电所形成的，故 A、C 正确。8 2016山东日照质检如图所示，无限大均匀带正电薄板竖直放置，其周围空间的电场可认为是匀强电场。光滑绝缘细管垂直于板穿过中间小孔，一

10、个视为质点的带负电小球在细管内运动(细管绝缘且光滑)。以小孔为原点建立 x 轴，规定 x 轴正方向为加速度 a、速度 v的正方向，下图分别表示 x 轴上各点的电势，小球的加速度 a、速度 v 和动能 Ek随 x 的变化图象，其中正确的是()答案 AB 解析 在匀强电场中，沿电场线方向，电势均匀降低，A 正确；带负电小球受电场力与场强方向相反，在匀强电场中受电场力不变，故加速度不变，所以在 x0 区域内为负方向，B 正确；小球在原点的初速度为 v0，经过任意一段位移 x后的速度为 v，由匀变速直线运动规律可知，v2v202ax，所以 v-x 图象不是直线，C 错误；由动能定理有：EqxEk12m

11、v20，故 Ek-x图象应为一次函数图象，D 错误。9.三个电子从同一地点同时沿同一方向垂直进入偏转电场，出现如图所示的轨迹，则可以判断()A它们在电场中运动时间相同 BA、B 在电场中运动时间相同，C 先飞离电场 CC 进入电场时的速度最大，A 最小 D电场力对 C 做功最小 答案 BCD 解析 三电子在电场中运动的加速度 a 相同，在垂直于极板方向，yAyByC，由 y12at2知在电场中运动的时间 tAtBtC，A 错误，B 正确；B、C 水平位移相同，tBtC，故 vCvB，而 A、B 运动时间相同，但 xAvA，故 C 进入电场的速度最大，A 最小，C 正确；电场力做功 WEqy，而

12、 yAyByC，故电场力对 C 做功最小，D 正确。10如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在下图中，反映电子速度 v、位移 x 和加速度 a 三个物理量随时间 t 的变化规律可能正确的是()答案 AD 解析 在平行金属板之间加上如题图乙所示的交变电压时，电子在平行金属板间所受的电场力大小不变，FU0ed，由牛顿第二定律 Fma 可知，电子的加速度大小不变，电子在第一个T4内向 B 板做匀加速直线运动，在第二个T4内向 B 板做匀减速直线运动，在第三个T4内反向做匀加速直线运动，在第四个T4内向 A 板做匀减速直线运动，

13、所以 a-t 图象应如图 D 所示，v-t 图象应如图 A 所示，A、D 正确，C错误；又因匀变速直线运动位移 xv0t12at2，所以 x-t 图象应是曲线，B 错误。二、非选择题(本题共 2 小题，共 30 分)11 2017衡水二模(15 分)如图甲所示，两块水平平行放置的导电板，板距为 d，大量电子(质量为 m，电荷量为 e)连续不断地从中点 O 沿与极板平行的 OO方向射入两板之间，当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为 3t0，当在两板间加如图乙所示的周期为 2t0、幅值恒为 U0的周期性电压时，所有的电子均能从两板间通过(不计重力)。求这些电子穿过平行板时距 OO的最大距离

14、和最小距离。答案 3U0et20md 3U0et202md 解析 以电场力的方向为正方向，画出电子在 t0、tt0时刻进入电场后，沿电场力方向的速度 vy随时间变化的 vy-t 图象如图丙和丁所示 电场强度 EU0d 电子的加速度 aEemU0edm 由图丙中 vy1at0U0et0dm vy2a2t02U0et0dm 由图丙可得电子的最大侧移，即穿过平行板时距 OO的最大距离 ymaxvy12t0vy1t0vy1vy22t03U0et20md 由图丁可得电子的最小侧移，即穿过平行板时距 OO的最小距离 yminvy12t0vy1t03U0et202md。122016北京高考(15 分)如图所

15、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。偏转电场可看作匀强电场，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 U2.0102 V，d4.0102 m，m9.11031 kg，e1.61019 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

16、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。答案(1)2eU0m UL24U0d(2)见解析(3)Epq 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。解析(1)根据动能定理可得：eU012mv20 所以电子射入偏转电场时的初速度 v02eU0m 在偏转电场中，电子的运动时间 tLv0Lm2eU0 在偏转电场中，电子的加速度 aeUdm。偏转距离 y12a(t)2UL24U0d。(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有 重力 Gmg9.11030 N 电场力 FeUd81016 N 由于 FG，因此不需要考虑电子所受的重力。(3)电场中某点电势 定义为电荷在该点的电势能 Ep与电荷量 q 的比值，即 Epq，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 GEGm。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。