2019-2020年高考物理一轮总复习 6.3电容器与电容 带电粒子在电场中的运动限时规范特训.doc

2019-2020年高考物理一轮总复习 6.3电容器与电容 带电粒子在电场中的运动限时规范特训一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1. 板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是()A. U2U1，E2E1B. U22U1，E24E1C. U2U1，E22E1 D. U22U1，E22E1解析：本题考查平行板电容器极板间电势差、场强与所带电荷量及板间距的关系，意在考查考生应用E、C和C分析问题的能力。由以上三公式可得E，所以Q加倍，E也加倍，再由UEd可得U不变。C正确。答案：C2. 如图所示，A、B为水平正对放置的平行金属板，板间距离为d，一质量为m的带电油滴在两金属板之间，油滴运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比。将油滴由静止释放，若两金属板间的电压为零，一段时间后油滴以速率v匀速下降。若两金属板间加电压U，一段时间后油滴以速率2v匀速上升。由此可知油滴所带电荷量的大小为()A. B. C. D. 解析：板间电压为零，油滴匀速下降时，mgkv，当两板间电压为U，油滴匀速上升时，qmg2kv，解得q，C正确。答案：C3. 煤矿渗水会造成严重安全事故，2011年11月13日凌晨0时10分，甘肃省白银市景泰县通达煤矿发生透水事故，当时井下作业人员11名，其中4人泅水脱险，7人被困，利用传感电容器可检测矿井渗水，发出安全警报，从而避免事故的发生，如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图，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，把仪器接到图示电路中，已知灵敏电流表的指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转。当发现指针向右偏转时，导电液体深度h的变化为()A. h正在增大 B. h正在减小C. h不变 D. 无法确定解析：电容器保持与电源连接，电路稳定时，电容器两端电压不变，电流计指针向右偏转，说明电流由右向左通过电源，说明电容器在放电，即电荷量减小，由电容的定义式C可知，电容器的电容减小，由电容的决定式C可知，电容器两极板的正对面积减小，即说明导电液体深度h减小，B项正确。答案：B4. 如图所示，一价氢离子(H)和二价氦离子(He)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们()A. 同时到达屏上同一点B. 先后到达屏上同一点C. 同时到达屏上不同点D. 先后到达屏上不同点解析：偏转位移y，由于同一加速、同一偏转电场，故打在同一点，由qUmv2，v，比荷不同，速度不同，运动时间就不同，B正确。答案：B5. xx石家庄一中检测如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，指出下列对电子运动的描述中错误的是(设电源电动势为U)()A. 电子到达B板时的动能是eUB. 电子从B板到达C板动能变化量为零C. 电子到达D板时动能是3eUD. 电子在A板和D板之间做往复运动解析：由电路图可得，电子在A、B板间加速运动，电场力做正功eU，A正确；在B、C板间匀速运动，动能变化量为零，B正确；在C、D板间减速运动，电场力做负功eU，所以电子在D板处速度为零，C错误；电子在A板和D板之间做往复运动，D正确。答案：C6. (多选)如图是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中()A. 电阻R中没有电流B. 电容器的电容变小C. 电阻R中有从a流向b的电流D. 电阻R中有从b流向a的电流解析：平行板电容器的电容和带电量分别为C，QCU。当两板间距离d增大时，电容C减小，极板的带电荷量Q也减小，由于原来电容器的上板A带正电，下板B带负电，极板带电荷量减小，B板的电子在电源的作用下将输送到A板中和部分正电荷，所以电阻R中会有从a流向b的电流，B、C正确，A、D错误。答案：BC7. (多选)三个电子从同一地点同时沿同一方向垂直进入偏转电场，出现如图所示的轨迹，则可以判断()A. 它们在电场中运动时间相同B. A、B在电场中运动时间相同，C先飞离电场C. C进入电场时的速度最大，A最小D. 电场力对C做功最小解析：三电子在电场中运动的加速度a相同，在垂直于极板方向，yAyByC，由yat2知在电场中运动的时间tAtBtC，A错误，B正确；B、C水平位移相同，tBtC，故vCvB，而A、B运动时间相同，但xAvA，故C进入电场的速度最大，A最小，C正确；电场力做功WEqy，而yAyByC，故电场力对C做功最小，D正确。答案：BCD8. (多选)如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在下图中，反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是()解析：在平行金属板之间加上如题图乙所示的交变电压时，因为电子在平行金属板间所受的电场力F，所以电子所受的电场力大小不变。由牛顿第二定律Fma可知，电子在第一个内向B板做匀加速直线运动，在第二个内向B板做匀减速直线运动，在第三个内反向做匀加速直线运动，在第四个内向A板做匀减速直线运动，所以at图象如图D所示，vt图象如图A所示；又因匀变速直线运动位移xv0tat2，所以xt图象应是曲线。答案：AD9. xx江西重点中学联考(多选)如图所示，长为L、倾角为30的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为q，质量为m的小球，以初速度v0由斜面底端的A点开始沿斜面上滑，到达斜面顶端的速度仍为v0，则()A. 小球在B点的电势能一定大于小球在A点的电势能B. A、B两点的电势差一定为C. 若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最小值一定是D. 若该电场是AC边中垂线上某点的点电荷Q产生的，则Q一定是正电荷解析：小球初、末速度均为v0，从A到B，由动能定理得qUABmgLsin300，解得A、B两点的电势差为UAB，qUAB，电场力做正功电势能减少，EpBEpA，A错误，B正确；若电场是匀强电场，该电场的电场强度的最小值为，C正确；若该电场是AC边中垂线上某点的点电荷Q产生的，则Q可以是负电荷，D错误。答案：BC10. xx江苏二校联考(多选)如图所示，A板发出的电子经加速后，沿水平方向射入水平放置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为U，电子最终打在荧光屏P上，关于电子的运动，则下列说法中正确的是()A. 当滑动触头向右移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升B. 当滑动触头向左移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升C. 水平金属板电压U增大时，其他不变，则电子打在荧光屏上的速度大小不变D. 水平金属板电压U增大时，其他不变，则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变解析：当滑动触头向右移动时，其他不变，加速电压增大，电子进入水平放置的两平行金属板间的速度增大，在水平放置的两平行金属板间运动时间缩短，偏转减小，则电子打在荧光屏上的位置下降，选项A错误；当滑动触头向左移动时，其他不变，加速电压减小，电子进入水平放置的两平行金属板间的速度减小，在水平放置的两平行金属板间运动时间增大，偏转增大，则电子打在荧光屏上的位置上升，选项B正确；水平金属板电压U增大时，其他不变，静电力做功增大，则电子打在荧光屏上的速度增大，选项C错误；水平金属板电压U增大时，其他不变，电子进入水平放置的两平行金属板间的速度不变，则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变，选项D正确。答案：BD二、非选择题(本题共2小题，共40分)11. (18分)实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在右图中，从炽热金属丝射出的电子流，经电场加速后进入偏转电场。已知加速电极间的电压U12500 V，偏转电极间的电压U22.0 V，偏转电极极板长l6.0 cm，板间距d0.2 cm。电子的质量是m0.911030 kg，带电量大小为e1.61019 C，电子重力不计，未打到极板上。求：(1)电子离开加速电场时的速度v的大小；(2)电子离开偏转电场时的竖直方向速度v的大小；(3)电子离开偏转电场时竖直方向移动的距离y。解析：(1)电子加速时由动能定理知eU1mv20解得v3.0107 m/s(2)设电子在偏转电场中的加速度为a，运动时间为t，有vatat解得vat3.5105 m/s(3)由yat2，t，a得y3.5104 m。答案：(1)3.0107 m/s (2)3.5105 m/s(3)3.5104 m12. (22分)绝缘光滑水平面内有一圆形有界匀强电场，其俯视图如右图所示，图中xOy所在平面与光滑水平面重合，电场方向与x轴正向平行，电场的半径为R m，圆心O与坐标系的原点重合，场强E2 N/C。一带电荷量为q1105 C、质量m1105 kg的粒子，由坐标原点O处以速度v01 m/s沿y轴正方向射入电场(重力不计)，求：(1)粒子在电场中运动的时间；(2)粒子出射点的位置坐标；(3)粒子射出时具有的动能。解析：(1)粒子沿x轴负方向做匀加速运动，加速度为a，则有Eqmaxat2沿y轴正方向做匀速运动，有yv0tx2y2R2解得t1 s。(2)设粒子射出电场边界的位置坐标为(x1，y1)，则有x1at21 m，y1v0t1 m，即为(1 m,1 m)。(3)射出时由动能定理得Eqx1Ekmv代入数据解得Ek2.5105 J。答案：(1)1 s(2)(1 m, 1 m)(3)2.5105 J