2011届课件-高三物理一轮复习 第六章 第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动课时作业 新人教版

第六章 第3讲(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)1某空间内有高度为d、宽度足够宽、方向水平向左的匀强电场当在该空间内建立如图所示的坐标系后，在x轴上的P点沿y轴正方向连续射入质量和电荷量均相同、且带电性质也相同的带电粒子(粒子重力不计)，由于粒子的入射速率v(v0)不同，有的粒子将在电场中直接通过y轴，有的将穿出电场后再通过y轴设粒子通过y轴时，离坐标原点的距离为h，从P到y轴所需的时间为t，则()A由题设条件可以判断出粒子的带电性质B对hd的粒子，h越大，t越大C对hd的粒子，在时间t内，电场力对粒子做的功不相等Dh越大的粒子，进入电场时的速率v也越大【解析】由题设条件，粒子必定受到向左的电场力，电场方向向左，故粒子必带正电荷，A正确hd的粒子，都没有飞出电场，电场方向上的加速度a，因粒子的带电荷量和质量都相等，故加速度相等，到达y轴的时间也相等，该过程电场力做功WqExo相等，所以B、C错误而初速度越大的粒子在粒子到达y轴的时间内，竖直向上的位移越大，所以D正确【答案】AD2如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿下板边缘飞出若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球()A将打在下板中央B仍沿原轨迹由下板边缘飞出C不发生偏转，沿直线运动D若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央【解析】将电容器上板或下板移动一小段距离，电容器带电荷量不变，由公式E，可知，电容器产生的场强不变，以相同速度入射的小球仍将沿原轨迹运动下板不动时，小球沿原轨迹由下板边缘飞出；当下板向上移动时，小球可能打在下板的中央【答案】BD3(2009年海门模拟)如图所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，则()A导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在增大B导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在增大C导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在减小D导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在减小【解析】电流计指针向左偏转，说明流过电流计G的电流由左右，则导体芯A所带电荷量在减小，由QCU可知，芯A与液体形成的电容器的电容减小，则液体的深度h在减小，故D正确【答案】D4一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电荷量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降；若两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升若两极板间电压为U，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是()A2v、向下B2v、向上C3v、向下 D3v、向上【解析】以油滴为研究对象，根据共点力平衡条件：不加电压时，mgkv0所加电压为U时，mgkv0所加电压为U时，mgkv0由以上各式得：v3v，方向竖直向下【答案】C5如图所示，M、N是竖直放置的两平行金属板，分别带等量异种电荷，两极间产生一个水平向右的匀强电场，场强为E，一质量为m、电荷量为q的微粒，以初速度v0竖直向上从两极正中间的A点射入匀强电场中，微粒垂直打到N极上的C点，已知ABBC.不计空气阻力，则可知()A微粒在电场中作抛物线运动B微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等CMN板间的电势差为2mv/qDMN板间的电势差为Ev/2g【解析】微粒所受合外力为恒力，故微粒做抛物线运动，A对；因ABBC，即tt可见vCv0.故B项正确；AC由动能定理得：W电W重Ek0.所以W电W重即：gmgh即h，所以U，故C项错误；又由mgqE得q代入U，得U，故D项错误【答案】AB6如图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场E和竖直向下的重力场g，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示直线由A向B直线前进那么()A微粒带正、负电荷都有可能B微粒做匀减速直线运动C微粒做匀速直线运动D微粒做匀加速直线运动【解析】由带电微粒恰能沿图示直线由A向B直线前进可知微粒所受的合外力一定沿图示直线方向，微粒所受的重力方向竖直向下，则所受电场力方向一定向左，所以微粒一定带负电，且合外力方向与初速度方向相反，微粒做匀减速直线运动，B正确【答案】B.7如图所示，竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场，在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始释放，两小球最后都能打在右极板上的同一点则从开始释放到打到右极板的过程中()A它们的运行时间tPtQB它们的电荷量之比qPqQ21C它们的动能增加量之比EkPEkQ41D它们的电势能减少量之比EPEQ21【解析】本题考查必修2运动的合成与分解、选修31电场在竖直方向加速度均为g，位移相等，所以它们运行时间相等，A项错误；水平位移xP2xQ，aPt22aQt2，FP2FQ，qP2qQ，qPqQ21，B项正确；EkPmghFPx，EkQmghFQ，所以EkPEkQ41，C项错误；EPEQFPxFQ41，D项错误【答案】B8如图所示，在粗糙的斜面上固定一点电荷Q，在M点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块，小物块在Q的电场中沿斜面运动到N点静止，则从M到N的过程中()A小物块所受的电场力减小B小物块的电势能可能增加C小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功DM点的电势一定高于N点的电势【解析】Q为点电荷，由于M点距点电荷Q的距离比N点小，所以小物块在N点受到的电场力小于在M点受到的电场力，选项A正确由小物块的初、末状态可知，小物块从M到N的过程先加速再减速，而重力和摩擦力均为恒力，所以电荷间的库仑力为斥力，电场力做正功，电势能减小，选项B错误由功能关系可知，克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和，故选项C正确因不知Q和物块的电性，无法判断电势高低，选项D错误【答案】AC9如图所示，处于真空中的匀强电场与水平方向成15角，AB直线与匀强电场E互相垂直在A点以大小为v0的初速度水平抛出一质量为m，带电荷量为q的小球，经时间t，小球下落一段距离过C点(图中未画出)时速度仍为v0，在小球由A点运动到C点的过程中，下列说法中不正确的是()A电场力对小球做功为零B小球的电势能增加C小球的机械能减少量为mg2t2DC可能位于AB直线的左侧【解析】由动能定理，得mghW电0，可知W电mgh0，即电场力对小球做负功，电势能增加，C位置应位于AB直线的右侧；由于小球运动到C点时的动能未变，重力势能的减少量为Epmghmgat2mgt2mg2t2.选项ACD错误【答案】ACD10(2010年宁德质检)如图所示，半径为R的环形塑料管竖直放置，AB为该环的水平直径，且管的内径远小于环的半径，环的AB及以下部分处于水平向左的匀强电场中，管的内壁光滑现将一质量为m，带电荷量为q的小球从管中A点由静止释放，已知qEmg.求：(1)小球释放后，第一次经过最低点D时的速度和对管壁的压力；(2)小球释放后，第一次经过最高点C时管壁对小球的作用力【解析】(1)小球从A至D点，由动能定理mgRqERmvv12由牛顿第二定律FNmgmFN5mg由牛顿第三定律FNFN小球对管壁的压力为5mg，方向向下(2)小球第一次经过C点时，由动能定理mgRqE2Rmv设在C点管壁对小球的作用力方向向下mgFCm解得FCmgFC的方向向下【答案】(1)25mg方向向下(2)mg方向向下11如图所示，平行板电容器A、B间的电压为U，两板间的距离为d，一质量为m、带电荷量为q的粒子，由两板中央O点以水平速度v0水平射入，落在C处，BCl.若将B板向下拉开，初速度v0不变，则粒子将落在B板的C点，求BC为多长(粒子的重力忽略不计)【解析】根据牛顿第二定律，带电粒子在落到C点之前，有qma，所以a.而带电粒子运动的情况为lv0t.dat2t2.带电粒子落在C点之前，根据牛顿第二定律得qma.所以a，得lv0t.ddat2t2.解方程组得BC的长为ll.【答案】l12(2009年浙江卷)如图所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板有一质量m、电荷量q(q0)的小物块在与金属板A相距l处静止若某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为q，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为，若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间则(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？【解析】(1)加电压后，B板电势高于A板，小物块在电场力与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动电场强度为E小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，则合外力为F合qEmg故小物块运动的加速度为a1g.设小物块与A板相碰时的速度为v1，则v2a1l解得v1.(2)小物块与A板相碰后以与v1大小相等的速度反弹，因电荷量及电性改变，电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块做匀减速直线运动小物块所受的合外力大小为F合mg加速度大小为a2g设小物块碰后到停止的时间为t，注意到末速度为零，有0v1a2t解得t4设小物块碰后停止时距离A板的距离为x，注意到末速度为零，有0v2a2x则x2l或距离B板为d2l.【答案】(1)(2)42l或d2l