2019-2020年高考物理一轮复习第十二单元静电场电容带电粒子在电场中的运动真题与模拟单元重组卷新人教版.doc

2019-2020年高考物理一轮复习第十二单元静电场电容带电粒子在电场中的运动真题与模拟单元重组卷新人教版一、选择题(本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第18小题只有一个选项正确，第912小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1xx全国卷一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器()A极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变答案D解析平行板电容器接在电压恒定的直流电源上，电容器两极板之间的电压U不变。若将云母介质移出，电容C减小，由CQ/U可知，电容器所带电荷量Q减小，即电容器极板上的电荷量减小。由于U不变，d不变，由EU/d可知，极板间电场强度E不变，选项D正确，A、B、C错误。2xx武威模拟如图所示，是一个示波管工作原理图，电子经加速以后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U，板长为L。每单位电压引起的偏移量(h/U)叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用下列哪些办法？()A增大两板间的电势差UB尽可能使板长L做得短些C尽可能使两板间距离d减小些D使电子入射速度v0大些答案C解析设电子的电量为q，质量为m，加速度为a，运动的时间为t，则加速度：a，时间t，偏转量hat2。所以示波管的灵敏度：，通过公式可以看到，提高灵敏度可以采用的方法是：加长板长L，减小两板间距离d和减小入射速度v0，故正确的选项是C。3xx广东七校联考如图所示，水平放置的平行板电容器两极板间距为d，带负电的微粒质量为m、带电荷量为q，它从上极板的边缘以初速度v0射入，沿直线从下极板N的边缘射出，则()A微粒的加速度不为零B微粒的电势能减少了mgdC两极板的电势差为DM板的电势低于N板的电势答案C解析带负电的微粒在两极板间受竖直向下的重力，竖直方向的电场力，而微粒沿直线运动，由直线运动条件可知，重力与电场力合力必为零，即电场力方向竖直向上，大小等于重力，即mgq，所以两极板之间电势差U，A项错误，C项正确；而微粒带负电，所以电场方向竖直向下，而电场方向是由高电势指向低电势的，所以M板电势高于N板电势，D项错误；微粒由上板边缘运动到下板边缘，电场力方向与位移方向夹角为钝角，所以电场力对微粒做负功，微粒电势能增加，B项错误。4xx合肥质检在竖直平面内有一方向斜向上且与水平方向成30角的匀强电场，电场中有一质量为m，电荷量为q的带电小球，用长为L的不可伸长的绝缘细线悬挂于O点，如图所示。开始时小球静止在M点，细线恰好水平。现用外力将小球拉到最低点P，然后由静止释放，则以下判断正确的是()A小球再次到M点时，速度刚好为零B小球从P到M过程中，合外力对它做的功为mgLC小球从P到M过程中，其机械能增加了mgLD如果小球运动到M点时，细线突然断裂，小球将做匀变速直线运动答案B解析根据题述，开始时小球静止于M点，细线恰好水平，由平衡条件可知，qEsin30mg。小球再次到M点时，切向加速度为零，速度最大，选项A错误。小球从P到M过程中，重力做负功为WGmgL，电场力qE做正功为WFqELsin30qELcos30(1)mgL，合外力对它做的功为WWGWFmgL，选项B正确。由功能关系可知，电场力做功机械能增加，小球从P到M过程中，其机械能增加了(1)mgL，选项C错误。由于在M点，小球所受电场力在竖直方向的分量等于重力，如果小球运动到M点时，细线突然断裂，小球的速度方向竖直向上，合外力水平向右，小球将做匀变速曲线运动，选项D错误。5xx辽师大附中模拟如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成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Ek0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()A. B. C. D.答案B解析将粒子的速度分解为平行和垂直极板，平行极板方向上以vxv0cos45做匀速直线运动，在垂直极板方向以vyv0sin45做匀减速直线运动，当板间场强最大时，粒子刚好到达上极板，且垂直极板方向上速度为零。由v2d，Ek0mv，得：E，故B正确。6xx桂林模拟在如图所示的电路结构中的Q点处，能源源不断地向两平行板电容器的中央处释放出速度为v的带电微粒，假设滑动变阻器的滑片P在图中所处的位置时，微粒恰能沿平行板电容器的中线运动，并能打在左边的挡板M上，现将滑片P往下移动一小段，则此后从Q点发出的带电微粒的运动将()A向上偏转 B向下偏转C不发生偏转 D无法确定答案C解析当滑动变阻器的滑片P向下移动时，滑动变阻器分得的电压将减小，但由于二极管，平行板电容器两极的电荷量将保持不变，由C，可得E，即两板之间的电场强度保持不变，故微粒的运动不发生变化，选项C正确。7.xx诏安一模如图所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是()A油滴带负电B若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流C若将A向左平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有ba的电流D若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有ab的电流答案D解析由题意可知，油滴受到的重力与电场力平衡，因电场强度方向竖直向上，因此油滴带正电，故A错误；将S断开，电容器的电量不变，板间场强不变，油滴所受的电场力不变，故油滴仍处于静止状态，且G表中无电流，故B错误；若将A板左移，电容器板间电压不变，由E可知，场强E不变，油滴所受的电场力不变，仍处于静止状态。电容器的电容减小，由QCU知电容器的电量将减小，放电，则G表中有ba的电流，故C错误；将A板下移，由E可知，E变大，油滴所受的电场力增大，将向上加速运动。电容C变大，因电压不变，则电量增大，电容器要充电，则有由ab的电流流过G，故D正确。8xx天津高考如图所示，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，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()A增大，E增大 B增大，Ep不变C减小，Ep增大 D减小，E不变答案D解析电容器视为通电后断开电源，故极板上的电荷量不变，上极板下移，极板间距离减小，由C可知C增大，由C可知两板间的电压变小，指针张角变小，E，Q、k、r、S均不变，则E不变，P点与零势能面的距离不变，由UEd可知电势差不变，电势不变，电势能不变，故D项正确。9xx河北保定联考毛毯等绒料布生产时常采用静电植绒技术来实现，其原理如图：其中A是接高压阳极的金属网，其内装有绒料，B是一块金属平板，上面铺着涂有黏合剂待植绒基布。当待植绒基布从两极板经过时，给A接上高压并使绒料带上电荷，这样绒料在经过A、B两平行板间的电场加速后以高速向B板运动，遇到待植绒基布后便粘在上面从而实现静电植绒，下列说法正确的是()AA、B两极板的电场方向由B指向AB带电绒料带正电荷C带电绒料在运动过程中电场力对它做正功D带电绒料在运动过程中电势能增加答案BC解析A、B两极板的电场方向由A指向B，故选项A错误；由于两极板的电场方向由A指向B，带电绒料向B板运动，说明带电绒料是带正电荷的，故选项B正确；带电绒料在运动过程中电场力对它做正功，电势能减少，故选项C正确，D错误。10xx北京西城区质检在竖直向上的匀强电场中，有两个质量相等、带异种电荷的小球A、B(均可视为质点)处在同一水平面上。现将两球以相同的水平速度v0向右抛出，最后落到水平地面上，运动轨迹如图所示，两球之间的静电力和空气阻力均不考虑，则()AA球带正电，B球带负电BA球比B球先落地C在下落过程中，A球的电势能减少，B球的电势能增加D两球从抛出到各自落地的过程中，A球的速率变化量比B球的小答案AD解析两球均做类平抛运动，水平方向上有xv0t，竖直方向上有hat2，得加速度大小a，可见水平距离x越大，加速度a越小，相应所用时间t越长，即B球先落地，A球的加速度a1小于B球的加速度a2，说明A球带正电而受到竖直向上的电场力，B球带负电而受到竖直向下的电场力，在下落过程中，电场力对A球做负功，A球电势能增加，电场力对B球做正功，B球电势能减少，选项A正确，B、C均错误；根据动能定理有mahmv2mv，而vvv0，可见加速度a越大，落地速度v越大，速率变化量v越大，即A球的速率变化量较小，选项D正确。11xx云南昆明模拟如图所示，一竖直放置的平行板电容器与电源连接后充电，然后与电源断开，两板所带电荷量分别为Q1、Q2，两板之间的距离为d0.5 cm。如果两个平行金属板之间有A、B两点，其电势分别为A40 V，B10 V，AB0.3 cm，AB与竖直方向的夹角30，则下列说法正确的是()AQ1为正电荷，Q2为负电荷B两板间的电场强度大小为2.0104 V/mC如果使每个板的电荷量都减少了3104 C后，电容器两板间电压降为原来的，则此电容器的电容为4.5 FD若把电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是零答案BC解析两板电荷的电性可根据场强方向确定，电场强度的大小可由E求得。带等量异种电荷的两个平行金属板之间的电场为匀强电场，又AB，则电场线一定垂直于板向左，场强方向垂直于板向左，所以Q1为负电荷，Q2为正电荷，A项错误；由E，d1ABsin300.15 cm1.5103 m，所以EV/m2.0104 V/m，B项正确；设电容为C，原电荷量、电压分别为Q、U，电荷量及电压的改变量分别为Q和U，根据电容不变得C，又电容器两板间电势差的变化量为UUEd V，故C F4.5 F，C正确；电容器的电容是由其本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容不变，D错误。12xx南昌月考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，则从P点开始下落的相同粒子()A粒子带负电 B粒子的重力不能忽略不计C粒子将打在下极板上 D粒子在距上极板处返回答案ABD解析粒子能从静止下落，且粒子进入极板间能返回，则粒子的重力不能忽略不计，且电场力方向竖直向上，粒子带负电，故A、B正确。设粒子质量为m，极板间电压为U，由动能定理得mgqU0，若将下极板上移，设带电粒子在电场中下降h，由动能定理得：mgqh0，联立得hdd，所以带电粒子未打到下极板，在距上极板处返回，故C错误，D正确。第卷(非选择题，共62分)二、填空题(本题共2小题，共12分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答)13xx安庆期中(6分)如图所示，(1)S闭合后，仅将A、B板正对面积错开些，静电计指针张角_。(2)S断开后，仅将A、B板正对面积变大些，静电计指针的张角_。(3)S断开后，仅将A、B板距离增大些，静电计指针的张角_(填“变大”“变小”或“不变”)。答案(1)不变(2分)(2)变小(2分)(3)变大(2分)解析(1)电键闭合，两极板电势差不变，则静电计指针张开的角度不变。(2)断开S后，极板所带的电量不变，仅将A、B板正对面积变大些，根据C知，电容增大，根据U，则电势差减小，张角减小。(3)断开S后，仅将A、B板距离增大些，根据C知，电容减小，根据U，则电势差增大，张角增大。14xx高安校级期末(6分)如图所示，两带电平行板A、B间的电场为匀强电场，场强为E，两板相距d，板长L。一带电量为q、质量为m的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转，不计带电粒子所受重力，则：(1)粒子带_(填“正”或“负”)电荷。(2)要使粒子能飞出电场，粒子飞入电场时的速度v0至少为_，此过程中粒子在电场中运动时间为_，电势能的变化量为_(用已知量表示)。答案(1)正(1分)(2)L(2分)(2分)(1分)解析(1)粒子所受的电场力向下，则粒子带正电。(2)由题意：at2，Lv0t，即：。代入数据解得：v0L，而t ；根据电场力做功多少，则电势能变化多少，那么电势能的变化量为：Eq。三、计算题(本题共4小题，共50分。解答应写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15xx苏北四市模拟(10分)如图甲所示，极板A、B间电压为U0，极板C、D间距为d，荧光屏到C、D板右端的距离等于C、D板的板长。A板O处的放射源连续无初速地释放质量为m、电荷量为q的粒子，经电场加速后，沿极板C、D的中心线射向荧光屏(荧光屏足够大且与中心线垂直)，当C、D板间未加电压时，粒子通过两板间的时间为t0；当C、D板间加上图乙所示电压(图中电压U1已知)时，粒子均能从C、D两板间飞出，不计粒子的重力及相互间的作用。求：(1)C、D板的长度L；(2)粒子从C、D板间飞出时垂直于极板方向偏移的最大距离；(3)粒子打在荧光屏上区域的长度。解(1)粒子在A、B板间有qU0mv(1分)在C、D板间有Lv0t0(1分)解得：Lt0(1分)(2)粒子从nt0(n0、2、4、)时刻进入C、D间，偏移距离最大，粒子做类平抛运动。偏移距离yat(1分)加速度a(1分)得：y(1分)(3)粒子在C、D间偏转距离最大时打在荧光屏上距中心线最远。出C、D板偏转角tan(1分)vyat0(1分)打在荧光屏上距中心线最远距离syLtan(1分)荧光屏上区域长度ss(1分)16xx四川高考(10分)中国科学院xx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8106 m/s，进入漂移管E时速度为1107 m/s，电源频率为1107 Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的1/2。质子的比荷取1108 C/kg。求：(1)漂移管B的长度；(2)相邻漂移管间的加速电压。解(1)设质子进入漂移管B的速度为vB，电源频率、周期分别为f、T，漂移管B的长度为L，则T(1分)LvB(1分)联立式并代入数据得L0.4 m(2分)(2)设质子进入漂移管E的速度为vE，相邻漂移管间的加速电压为U，电场对质子所做的功为W，质子从漂移管B运动到E电场力做功W，质子的电荷量为q、质量为m，则WqU(1分)W3W(1分)Wmvmv(2分)联立式并代入数据得U6104 V(2分)17xx北京高考(15分)如图所示，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U0。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。(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。解(1)根据功和能的关系，有eU0mv(1分)电子射入偏转电场的初速度v0 (2分)在偏转电场中，电子的运动时间tL(2分)偏转距离ya(t)2(t)2(2分)(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力Gmg1029 N(1分)电场力F1015 N(1分)由于FG，因此不需要考虑电子所受重力。(1分)(3)电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量q的比值，即(1分)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G(2分)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。(2分)18xx杭州模拟(15分)如图所示，空间有场强E1.0102 V/m竖直向下的电场，长L0.8 m不可伸长的轻绳固定于O点。另一端系一质量m0.5 kg的带电荷q5102 C的小球。拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放，当小球运动至O点的正下方B点时绳恰好断裂，小球继续运动并垂直打在同一竖直平面且与水平面成53、无限大的挡板MN上的C点。试求：(1)绳子的最大张力；(2)A、C两点的电势差；(3)当小球运动至C点时，突然施加一恒力F作用在小球上，同时把挡板迅速水平向右移至某处，若小球仍能垂直打在挡板上，所加恒力F的方向及取值范围。解(1)AB由动能定理及圆周运动知识有：(mgqE)Lmv(2分)T(mgqE)m(2分)联解得：T30 N(1分)(2)AC由功能关系及电场相关知识有：(mgqE)hACmv(2分)vCsinvB(1分)UACEhAC(1分)联解得：UAC125 V(1分)(3)由题可知施加恒力F后小球必须做匀速直线或匀加速直线运动，才能垂直打在挡板上。设恒力F与竖直方向的夹角为，作出小球的受力矢量三角形分析如图所示。(或由矢量三角形可知：当F与F合(或运动)的方向垂直时，F有最小值而无最大值)由矢量三角形图有：Fmin(mgqE)sin(2分)180(1分)联解得：F8 N(1分)0127(1分)