高考物理一轮复习 第七章 静电场 第三讲 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动课时作业

第三讲 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动 A组基础题一、单项选择题1.(2017江西上饶铅山一中、横峰中学、弋阳一中、德兴一中四校联考)如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M、N间有两个等高的金属体A、B，A为尖头、B为圆头将金属板M、N接在高压电源上，逐渐升高电源电压，将首先观察到()AA放电BB放电CA、B一起放电 DA、B之间放电解析：当金属板M、N接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故首先观察到A放电答案：A2(2017东北师大附中、吉林一中、长春11高、松原实验中学等五校联考)如图所示，在匀强电场中有四条间距均为d的平行等势线1、2、3、4，各条线上的电势分别为0、0、20、30；有一个带电粒子，质量为m(不计重力)，电荷量为q，从A点与等势线4成角以初速度v0射入电场中，到达等势线2上的B点时，速度方向恰好水平向左，则匀强电场场强的大小为()A. B.C. D.解析：带电粒子在匀强电场中做类斜抛运动，水平方向做速度为vxv0cos 的匀速直线运动，竖直方向做初速度为vyv0sin ，加速度为a的匀减速直线运动，对运动过程应用动能定理有Eq2dmvx2mv02，解得E，A正确答案：A3(2017合肥联考)如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料ABCD面带正电，EFGH面带负电从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是()A三个液滴在真空盒中都做平抛运动B三个液滴的运动时间不一定相同C三个液滴落到底板时的速率相同D液滴C所带电荷量最多解析：三个液滴在水平方向受到电场力作用，水平方向不是匀速直线运动，所以三个液滴在真空盒中不是做平抛运动，选项A错误由于三个液滴在竖直方向做自由落体运动，三个液滴的运动时间相同，选项B错误三个液滴落到底板时竖直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三个液滴到底板时的速率不相同，选项C错误由于液滴C在水平方向位移最大，说明液滴C在水平方向加速度最大，所带电荷量最多，选项D正确答案：D4.(2016江西南昌二模)如图所示，一个平行板电容器，板间距离为d，当对其加上恒定电压后，A、B两板的电势分别为和，下列结论正确的是()A电容器两极板间可形成匀强电场，电场强度大小EB电容器两极板间各点的电势均不相同C若只减小两极板间的距离d，极板上带的电荷量Q也会增加D若有一个电子射入并穿越两极板之间的电场，则电子的电势能一定会减小解析：两板间的电势差U2，电场强度E，A错误；电容器两板间是匀强电场，等势线与板平行，等势线上各点电势相等，B错误；由C知，减小d，电容C增大，电荷量QCU增大，C正确；若有一个电子射入并穿过两板间的电场，由于未知电子的初速度和运动情况，所以电势能如何变化无法确定，D错误答案：C二、多项选择题5(2017江西赣中南五校联考)两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电，则()A保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B保持S接通，在两极板间插入一块电介质，则极板上的电荷量增大C断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D断开S，在两极板间插入一块电介质，则极板上的电势差增大解析：保持S接通，则两板间的电势差不变，因d减小，由E可知，两极板间的电场的场强增大，故A错误；保持S接通，两板间的电势差不变，在两极板间插入电介质后，电容增大，由QUC可知，极板上的电荷量增大，故B正确；断开S，两板上所带电荷量不变，减小距离d，电容增大，由C可知U 减小，故C正确；断开S，两板上所带电荷量不变，插入介质后电容变大，由C可知U减小，故D错误答案：BC6(2017湖北部分重点高中第一次联考)如图所示，美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，准确地测定了电子的电荷量平行板电容器两极板与电压为U的恒定电源两极相连，板的间距为d，现有一质量为m的带电油滴在极板间静止不动，则()A此时极板间的电场强度EB油滴带电荷量qC减小极板间电压，油滴将向下加速运动D将下极板向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上加速运动解析：由E知A正确；带电油滴静止，则mgEqq，解得q，B错误；减小两板的电压，电场强度减小，则mgEq，油滴将向下加速运动，C正确；将下极板向下移动一小段距离，板间距离增大，电场强度减小，油滴将向下加速运动，D错误答案：AC7(2017山东潍坊期末)如图所示，水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，一带电小球由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，由此可知()A从B到C，小球的动能减小B从B到C，小球的电势能减小C从A到B与从B到C小球的运动时间一定相等D从A到B与从B到C小球的速度变化量大小一定相等解析：由运动轨迹可知：在MN上方，带电小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动；在MN下方，带电小球在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，加速度竖直向上，从B到C，合外力做负功，动能减小，A正确；从B到C，电场力做负功，小球电势能增加，B错误；由于电场力大小不确定，则小球在电场中加速度不确定，故两过程的时间长短不确定，C错误；由于水平方向做匀速直线运动，所以速度的变化仅发生在竖直方向上，所以从A到B与从B到C两过程速度的变化量大小一定相等，D正确答案：AD8.如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，板间有匀强电场，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回，则下述措施能满足要求的是()A使初速度减为原来的B使M、N间电压提高到原来的2倍C使M、N间电压提高到原来的4倍D使初速度和M、N间电压都减为原来的解析：在粒子刚好到达N板的过程中，由动能定理得qEd0mv02，所以d，令带电粒子离开M板的最远距离为x，则使初速度减为原来的，x；使M、N间电压提高到原来的2倍，电场强度变为原来的2倍，x，使M、N间电压提高到原来的4倍，电场强度变为原来的4倍，x；使初速度和M、N间电压都减为原来的，电场强度变为原来的一半，x.答案：BDB组能力题一、选择题9.(2017兰州诊断)如图所示，一电子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为Y，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)()A增大偏转电压UB增大加速电压U0C增大偏转极板间距离D将发射电子改成发射负离子解析：设偏转电极板长为l，极板间距为d，由qU0mv02，t，yat2t2，得偏转位移y，增大偏转电压U，减小加速电压U0，减小偏转极板间距离，都可使偏转位移增大，选项A正确，B、C错误；由于偏位移y与粒子质量和带电量无关，故将发射电子改成发射负离子，偏转位移不变，选项D错误答案：A10.(2016河南郑州三模)如图所示为某粒子分析器的简化结构金属板P、Q相互平行，两板通过直流电源、开关相连，其中Q板接地一束带电粒子，从a处以一定的初速度平行于金属板P、Q射入两板之间的真空区域，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，要使该粒子束能从Q板上b孔射出(不计粒子重力和粒子间的相互影响)，下列操作中可能实现的是()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极板解析：保持开关S闭合，则两极板间U不变，适当上移P极板，由E知两板间的电场强度减小，由yat2解得粒子从a到b的时间增大，水平位移xv0t增大，可能从b孔射出，A正确；保持开关S闭合，适当左移P极板，粒子在板间的电场强度不变，运动时间和水平位移均不变，B错误；先断开开关S，再适当上移P极板，两板间的电场强度不变，粒子运动的时间不变，水平位移不变，C错误；先断开开关S，再适当左移P极板，电容C减小，再由U知，电压U增大，电场强度E增大，粒子在板间的运动时间减小，水平位移减小，D错误答案：A二、非选择题11.(2017河南信阳第二次质检)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)qd0，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)qx0，联立两式得x，下落的最大高度Hx.答案：12.(2016山东实验中学第三次诊断)如图所示，带有小孔的平行极板A、B间存在匀强电场，电场强度为E0，极板间距离为L.其右侧有与A、B垂直的平行极板C、D，极板长度为L，C、D板间加恒定的电压现有一质量为m、带电荷量为e的电子(重力不计)，从A板处由静止释放，经电场加速后通过B板的小孔飞出；经过C、D板间的电场偏转后从电场的右侧边界M点飞出电场区域，速度方向与边界夹角为60，求：(1)电子在A、B间的运动时间；(2)C、D间匀强电场的电场强度解析：(1)电子在A、B间直线加速，加速度a，设电子在A、B间的运动时间为t，则Lat2，解得t.(2)设电子从B板的小孔飞出时的速度为v0，则v0at，则电子从平行极板C、D间射出时沿电场方向的速度为vyv0tan 30，又vy，可得C、D间匀强电场的电场强度EE0.答案：(1)(2)E06EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375