考题二与平行板电容器有关的电场问题

专题7电场和带电粒子在电场中 的运动例1 在直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图1, M、N两点各 固定一负点电荷，一电量为 Q的正点电荷置于 O点时，G点处的电场强度恰好为零静电力 常量用k表示若将该正点电荷移到 G点，则H点处场强的大小和方向分别为 （）3kQA. 4Q，沿y轴正向3kQb4Q，沿y轴负向5kQC4?，沿y轴正向5kQd.荷，沿y轴负向【变式训练】1. 在光滑的绝缘水平面上，有一个正三角形 固定一个负点电荷，它们的电荷量都相等,abc，顶点a、b处分别固定一个正点电荷,如图2所示，D点为正三角形外接圆的圆心,E、G、H分别为ab、ac、bc的中点,c点对称.下列说法中正确的是（A. D点的场强为零，电势也为零B. E、F两点的电场强度大小相等、方向相反C. G、H两点的场强相同D. 将一带正电的试探电荷由E点移动到D点的过程中，该电荷的电势能减小2. （2016重庆三模）在x轴上有两个点电荷q1和q2, x轴上电势$随x而变化的关系如图3所示，则（）A. x = x1处电场强度为0B. x = X2处电场强度不为0C. qi、q2为不等量异种电荷，且正电荷在x= 0处，负电荷在xv 0的某处D. qi、q2为等量异种电荷，且正电荷在xv 0处，负电荷在x0的某处考题二与平行板电容器有关的电场问题圏方法指导1. 必须记住的三个公式2. 必须明确的两个关键点剖典例剖祈例2（2016天津理综4）如图5所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板 间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，B表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（）B. B增大，Ep不变D. 0减小，E不变A. B增大，E增大C. B减小，Ep增大【变式训练】3. 如图6所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内静电汁阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可 被忽略.一带负电油滴被固定于电容器中的P点.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（）A. 静电计指针张角变小B. 平行板电容器的电容将变大C. 带电油滴的电势能将增大D. 若先将电容器上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油 滴所受电场力不变A板用导线与M板相连，B板和N板都接地.A、B间电容为4. 如图7所示，两个水平放置的平行板电容器，让A板带电后，在两个电容器间分别有P、Q两个带电油滴都处于静止状态Q2若将B板稍向Cl,电压为Ui，带电量为 Qi； M、N间电容为C2，电压为U2，带电量为 下移，下列说法正确的是 （J,WA. P向下动，Q向上动B. Ui减小，氏增大C. Qi减小，Q2增大D. Ci减小，C2增大考题三 带电粒子在电场中的运动剖典例剖析例3如图10所示，一质量为 m、电荷量为q的带正电荷小球（可视为质点）从y轴上的A点 以初速度vo（未知）水平抛出，两长为L的平行金属板 M、N倾斜放置且与水平方向间的夹角为0= 37带电小球恰好能垂直 M板从其中心小孔 B进入两板间（sin 37 =0.6, cos 37 = 0.8） （1）试求带电小球在 y轴上的抛出点 A的坐标以及小球抛出的初速度V0；若该平行金属板M、N间有如图所示的匀强电场，且匀强电场的电场强度大小与小球质量之间的关系满足E=警，试计算两平行板M、N之间的5q垂直距离d至少为多少时才能保证小球不打在N板上.【变式训练】5. （2016四川理综9）中国科学院2015年10月宣布中国将在 2020年开始建造世界上最大的粒 子加速器加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面 有广泛应用.如图11所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管（漂移管）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动， 在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变设质子进入漂移管 B时速度为8X 106 m/s，进入漂移管 E时速度为1 X107 m/s，电源频率为1X 107 Hz，漂移管间缝隙很1小，质子在每个管内运动的时间视为电源周期的2，质子的荷质比取1 X 108 c/kg.求：（1）漂移管B的长度；：. 相邻漂移管间的加速电压牀冲电源专题规范练1. （2016上海11）国际单位制中，不是电场强度的单位是B. mC. C2. （2016浙江理综15）如图1所示，两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开（）A. 此时A带正电，B带负电B. 此时A电势低，B电势高C. 移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D. 先把A和B分开，然后移去 C,贴在A、B下部的金属箔都闭合3. （2016全国丙卷15）关于静电场的等势面，下列说法正确的是（）A. 两个电势不同的等势面可能相交B. 电场线与等势面处处相互垂直C. 同一等势面上各点电场强度一定相等D. 将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功4. （多选）（2016海南单科10）如图2,带正电的点电荷固定于 O点，两虚线圆均以 O为圆心, 两实线分别为带电粒子 M和N先后在电场中运动的轨迹， a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点.不计重力.下列说法正确的是（）A. M带负电荷，N带正电荷B. M在b点的动能小于它在 a点的动能C. N在d点的电势能等于它在e点的电势能D. N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功5. 如图3所示，在匀强电场中有一个半径为 R= 1 m的圆，电场方向与圆的平面平行，0、P两点电势差为10 V，一个电子在该匀强电场中在仅受电场力作用下运动，且在P、Q两点上速度方向与圆的切线一致，速度大小均为1 m/s,贝U （ ）A. 电子从P到Q的运动过程中，动能先增大后减小B. 电子可能做圆周运动-C. 该匀强电场的电场强度 E = 10 V/m，-D. O点与圆周上电势最低的点电势差为10 2 V6. 如图4所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，正极板与静电计相连，两 板间有一个正检验电荷固定在P点.若正极板保持不动，将负极板缓慢向左平移一小段距离X0的过程中，静电计带电量的变化可忽略，以C表示电容器的电容、b表示极板单位面积所带电荷量（也称面电荷密度 卜U表示P点与负极板间的电势差，W表示正检验电荷的电势能各物理量与负极板移动距离 x的关系图象中正确的是（）7.（2016海南单科平面成45角，上极板带正电一电荷量为q（q0）的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能Eko竖直向上射出不计重力，极板尺寸足够大若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为（）Ek0A.4qdEk0B.知/2Ek0C. 2qd8.如图6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9.点电荷Q1、Q2和Q3所产生的静电场的等势面与纸面的交线如图4所示，图中标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，a、b、c表示等势面上的点，下列说法正确的有（）A. 位于g点的点电荷不受电场力作用B. b点的场强与d点的场强大小一定相等C. 把电荷量为q的正点电荷从a点移到i点，再从i点移到f点过程中，7 tV _Q tV-1 kV电场力做的总功大于把该点电荷从a点直接移到f点过程中电场力所做的功D.把1 C正电荷从m点移到c点过程中电场力做的功等于 7 kJ10.如图8所示，平行板电容器两极板水平放置，电容为 C,开始时开关闭合，电容器与一直1流电源相连，极板间电压为U，两极板间距为d，电容器储存的能量 E = 2CU2.一电荷量为一q的带电油滴，以初动能Ek0从平行板电容器的两个极板中央水平射入（极板足够长），带电油滴恰能沿图中所示水平虚线匀速通过电容器，则（）A.保持开关闭合，仅将上极板下移b.保持开关闭合，仅将上极板下移彳，带电油滴将撞击上极板，撞击上极板时的动能为Eko+qu C.断开开关，仅将上极板上移 带电油滴将撞击下极板，撞击下极板时的动能为Eko+罟d.断开开关，仅将上极板上移d,若不考虑电容器极板的重力势能变化，外力对极板做功至少为 feu211.（2016北京理综23）如图7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 Uo,偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L,板间距为d.L hLH图7（1）忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度vo和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离令;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U = 2.0X 102 v, d = 4.0X 10 2 m, m= 9.1 x 1031 kg, e192=1.6x 10 C, g = 10 m/s .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的性质，请写出电势0的定义式.类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”0g的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点.12.（2016江南十校3月模拟）如图8所示，在宽度为L的条形区域内有匀强电场， 电场的方向 平行于区域过界.有一个带电粒子（不计重力）从左侧边界上的A点，以初速度V0沿垂直于电场的方向射入电场，粒子从右侧边界射出时的速度大小为护V0.图8(1)求粒子从右侧边界射出时，沿电场方向位移的大小；若带电粒子的入射速度改为 1vo，求粒子从右侧边界射出时速度的大小;4(3)若带电粒子的入射速度大小可以为任意值(远小于光速)，求带电粒子从右侧边界射出速度的最小值.