2020届高考物理总复习 作业32 电容器 带电粒子在电场中的运动（含解析）

作业32电容器 带电粒子在电场中的运动8一、选择题1如图321所示，从F处由静止释放一个电子，电子向B板方向运动，设电源电动势为U(V)，下列对电子运动的描述中错误的是()图321A电子到达B板时的动能是U(eV)B电子从B板到达C板的过程中，动能的变化量为零C电子到达D板时动能是3U(eV)D电子在A板和D板之间做往复运动解析：由题图可知，电子在A、B板间做加速运动，电场力做的正功为U(eV)；电子在B、C板间做匀速运动，动能变化量为零；电子在C、D板间做减速运动，电场力做的功为U(eV)，电子在D板处速度为零，故电子在A板和D板之间做往复运动，选C.答案：C图3222(2019年哈尔滨六中模拟)如图322所示，a、b为两个固定的带正电荷量为q的点电荷，相距为L，通过其连线中点O作此线段的垂直平分面，在此平面上有一个以O为圆心，半径为L的圆周，其上有一个质量为m，带电荷量为q的点电荷c做匀速圆周运动，则c的速率为()AqBqCqDq解析：负点电荷c受到的静电力充当向心力，连接a、b、c三点，cO为ab的垂直平分线，acL，所以acO30，故三角形abc为等边三角形，故根据矢量合成法则，可得a、b对c的静电力为F2kcos30，根据Fm，联立解得vq ，故B正确答案：B3(2019年吉林辽源五中模拟)如图323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()图323A沿轨迹运动B沿轨迹运动C沿轨迹运动 D沿轨迹运动解析：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C，定义式C得MN两板间电压升高，由E，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错误答案：B4(2019年商丘高三模拟)如图324，一带电粒子从小孔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射出，下列操作中可能实现的是(不计粒子重力)()图324A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极板图325解析：如图325，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a，E为场强，设t为粒子上升到最高点所用时间，则t.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E知场强变小，竖直方向运动时间变长，水平方向的位移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，则电容器电荷量Q不变，适当上移P极板，由E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E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错误答案：A5(2019年湖北宜昌模拟)如图326所示，一个带电粒子从粒子源飘入(初速度很小，可忽略不计)电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中线射入，A、B板长为L，相距为d，电压为U2.则带电粒子能从A、B板间飞出应该满足的条件是()图326A. B.C. D.解析：根据qU1mv2，再根据t和yat2，由题意知，yd，解得Q1，则弹簧的长度增加B若Q2Q1，则电容器的电容减少C若Q2Q1，则带电液滴P的电势能增加D若Q2Q1，P到下板的距离不变但板间电场强度增大，所以带电液滴P所在处电势升高，带电液滴P的电势能增大，故C正确；同理若让电容器放电使之带电荷量为Q2，且Q2Q1，则带电液滴P的电势能减少，故D错误答案：AC12(2019年河北石家庄二中联考)(多选)在绝缘水平桌面(桌面足够大)上方存在平行于桌面的电场，其电场强度E随时间t的变化关系如图3213甲所示，小物块带电荷量为q1104 C，将其放在该水平桌面上并由静止释放，小物块的速度v与时间t的关系如图3213乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是()图3213A小物块在4 s内的位移为6 mB小物块的质量为2 kgC小物块与水平桌面间的动摩擦因数为0.2D小物块在4 s内电势能减少了18 J解析：小物块在4 s内的位移为x2(24) m6 m，故A正确；由题图乙可知，前2 s内小物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有qE1mgma，由题图乙知加速度为a1 m/s2，2 s后小物块做匀速运动，由平衡条件有qE2mg，联立解得q(E1E2)ma，由题图甲可得E13104 N/C，E22104 N/C，代入数据解得m1 kg，由qE2mg可得0.2，故B错误，C正确；小物块在前2 s的位移s122 m2 m，小物块在24 s内的位移s2vt24 m，电场力做的正功WqE1s1qE2s2110431042 J110421044 J14 J，则电势能减少了14 J，故D错误答案：AC二、非选择题13(2019年河南洛阳名校联考)在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图3214所示小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点小球抛出时的动能为8.0 J，在M点的动能为6.0 J，不计空气的阻力求：图3214(1)小球水平位移x1与x2的比值；(2)小球落到B点时的动能EkB；(3)小球从A点运动到B点的过程中最小动能Ekmin.解析：(1)如图3215所示，带电小球在水平方向上受电场力的作用做初速度为零的匀加速运动，竖直方向上只受重力作用做竖直上抛运动，故从A到M和M到B的时间相等，则x1x213.(2)小球从A到M，水平方向上电场力做功W电6 J，则由能量守恒可知，小球运动到B点时的动能为EkBEk04W电32 J.(3)由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F，重力为G，则有：图3215由图可知，tansin则小球从A运动到B的过程中速度最小时速度一定与等效重力G垂直，故Ekminm(v0sin)2 J.答案：(1)13(2)32 J(3) J14(2019年山东下学期高考预测)如图3216所示，一足够长的斜面倾角为37，斜面所在的空间存在水平向右的匀强电场(未画出)现将一质量为m、电荷量为q的带正电小球(可视为质点)以初速度v0从斜面底端的A点竖直向上抛出，当小球落在斜面上的B点时速度方向恰好水平已知重力加速度大小为g，sin37，cos37，求：图3216(1)该匀强电场的电场强度E的大小；(2)从A点运动到B点的过程中，小球和斜面的最远距离d.解析：(1)设小球到B点时竖直上升的高度为h，则有h小球到达B点时，所用的时间为t小球到达B点时的水平位移为xt2由几何关系可知tan 联立解得E.(2)将小球的初速度v0沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向进行分解，由几何关系可知，小球在垂直于斜面方向上的分速度v1v0cosv0将小球受到的重力和电场力沿平行于斜面和垂直于斜面方向进行分解，设小球在垂直于斜面方向上的加速度大小为a，则有qEsinmgcosma，解得ag，由运动学规律可得d，代入数据解得d.答案：(1)(2)9