2019版高考物理一轮复习 第七章 第3讲 电容器的电容 带电粒子在电场中的运动练习 鲁科版.doc

第3讲 电容器的电容 带电粒子在电场中的运动课时作业单独成册方便使用 基础题组一、单项选择题1某电容器上标有“25 F,450 V”字样，下列对该电容器的说法中正确的是()A要使该电容器两极板之间电压增加1 V，所需电荷量为2.5105 CB要使该电容器带电荷量1 C，两极板之间需加电压2.5105 VC该电容器能够容纳的电荷量最多为25 CD该电容器能够承受的最大电压为450 V解析：由电容器电容的定义式C可知C，所以QCU2.51051 C2.5105 C，A正确若Q1 C，则U4104 V，B错误当电容器的电压为450 V时，电容器的电荷量最多，QCU2.5105450 C1.125102 C，C错误.450 V是电容器的额定电压，低于击穿电压，D错误答案：A22016年8月23日，第七届中国(上海)国际超级电容器产业展览会在上海新国际博览中心举行，作为中国最大超级电容器展，众多龙头踊跃参与如图所示，参展的平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态在其他条件不变的情况下，现将平行板电容器的两极非常缓慢地错开一些，那么在错开的过程中()A电容器的电容C增大B电容器的电荷量Q增大C油滴将向下加速运动，电流计中的电流从N流向MD油滴静止不动，电流计中的电流从N流向M解析：在电容器两极板错开的过程中，根据电容的决定式C得知，电容C减小，选项A错误由C可知，U不变时，Q是减小的，选项B错误电容器的电荷量减小，有电荷流向电源，是放电电流，方向由N到M；电容器接在电源的正、负极上没有断开，则电容器两端的电压不变，两极板间的距离不变，则电场强度不变，油滴受力情况不变，油滴静止不动，选项C错误，D正确答案：D3.在研究影响平行板电容器电容大小因素的实验中，一已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示现保持B板不动，适当移动A板，发现静电计指针张角减小，则A板可能是()A右移B左移C上移 D下移解析：将A板向右移一些，板间距离减小，由电容的决定式C可知，电容增大，而电容器电荷量不变，由C分析得知，板间电势差减小，则静电计指针偏角减小；相反，同理可知，A板向左移一些时，静电计指针偏角增大，故A正确，B错误A板向上移一些，两极板正对面积减小，由电容的决定式C可知，电容减小，而电容器电荷量不变，由C分析得知，板间电势差增大，则静电计指针偏角增大，故C错误；同理，D错误答案：A4如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿轨迹落到B板中间设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为()AU1U218BU1U214CU1U212 DU1U211解析：设板长为l，两板间距为d，粒子的初速度为v0，质量为m，电荷量为q，当电压为U1时，有lv0t1，t，联立得d.当电压为U2时，有v0t2，dt，联立得d.由得，故A正确答案：A5.如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为q的粒子在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则Mm为()A32 B21C52 D31解析：因两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面，电荷量为q的粒子通过的位移为l，电荷量为q的粒子通过的位移为l，由牛顿第二定律知它们的加速度分别为a1、a2，由运动学公式有la1t2t2，la2t2t2，得.故B、C、D错，A对答案：A二、多项选择题6如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是()AA板与静电计的指针带的是异种电荷B甲图中将B板上移，静电计的指针偏角增大C乙图中将B板左移，静电计的指针偏角不变D丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小解析：静电计指针与A板连为一个导体，带电性质相同，A错误；根据C，C，B板上移，S减小，C减小，Q不变，U增大，B正确；B板左移，d增大，C减小，U增大，C错误；插入电介质，r增大，电容C增大，U减小，D正确答案：BD7.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，充电后断开电源，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仍沿原轨迹由下板边缘飞出B将打在下板中央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：平行板电容器充电结束后断开电源，极板所带的电荷量不变，则有E，由此式可知，板间距变化不会影响电场强度的变化，电场强度不变，小球所受的电场力不变，所以A正确，B、C错误；如果下极板上移，小球在竖直方向的位移将会减小，到达下极板的时间变短，有可能到达下极板的正中间，所以D正确答案：AD8如图所示，MPQO为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E，ACB为光滑固定的半圆形轨道，圆轨道半径为R，A、B为圆水平直径的两个端点，AC为圆弧一个质量为m、电荷量为q的带电小球，从A点正上方高为H处的G点由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是()A小球一定能从B点离开轨道B小球在AC部分可能做匀速圆周运动C若小球能从B点离开，上升的高度一定小于HD小球到达C点的速度可能为零解析：由题意可知：带电小球从A到C的过程中，由于电场力做负功，而重力做正功，二者间做功的大小关系不确定，故小球也可能不能从B点离开轨道，选项A错误；若小球在AC段时，重力等于电场力，则小球在AC部分可能做匀速圆周运动，选项B正确；若小球能从B点离开，因电场力做负功，全过程中小球的机械能减小，故上升的高度一定小于H，选项C正确；若小球到达C点的速度为零，则电场力大于重力，则小球不可能沿半圆轨道运动，故小球能到达C点速度不可能为零，选项D错误答案：BC能力题组一、选择题9.平行板电容器和电源、电阻、开关串联，组成如图所示的电路闭合开关S，电源即给电容器充电，则()A保持S闭合，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闭合，在两极板间插入一块铝板，则两极板间电场的电场强度增大C充电结束后断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差增大D充电结束后断开S，在两极板间插入一块介质，则极板上的电势差增大解析：保持S闭合时，电容器两极板间的电势差不变，减小两极板间的距离，根据E可知，两极板间电场的电场强度增大，选项A错误；保持S闭合，在两极板间插入一块铝板，根据静电平衡的特点可知，有电场存在的板间距离减小，根据E可知，两极板间电场的电场强度增大，选项B正确；充电结束后断开S，电容器两极板上的电荷量不变，减小两极板间的距离，电容器的电容增大，U，则两极板间的电势差减小，选项C错误；充电结束后断开S，在两极板间插入一块介质时，电荷量不变，电容器的电容增大，同样极板上的电势差减小，选项D错误答案：B10(2016高考海南卷)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.解析：当电场足够大时，粒子打到上极板的极限情况为：粒子到达上极板处时速度恰好与上极板平行，粒子的运动为类平抛运动的逆运动将粒子初速度v0分解为垂直极板的vy和平行极板的vx，根据运动的合成与分解，当vy0时，根据运动学公式有v2d，vyv0cos 45，Ek0mv，联立得E，故选项B正确答案：B11.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏今有质子、氘核和粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上已知质子、氘核和粒子的质量之比为124，电荷量之比为112，则下列判断中正确的是()A三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同B三种粒子打到荧光屏上的位置相同C偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为122D偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为124解析：设加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转极板的长度为L，板间距离为d，在加速电场中，由动能定理得qU1mv，解得v0，三种粒子从B板运动到荧光屏的过程，水平方向做速度为v0的匀速直线运动，由于三种粒子的比荷不全相同，则v0不全相同，所以三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间不全相同，故A错误；根据推论y、tan 可知，y与粒子的种类、质量、电荷量无关，故三种粒子偏转距离相同，打到荧光屏上的位置相同，故B正确；偏转电场的电场力做功为WqEy，则W与q成正比，三种粒子的电荷量之比为112，则有电场力对三种粒子做功之比为112，故C、D错误答案：B12.(多选)(2018河南重点中学联考)如图a所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间的电压分别如图b中甲、乙、丙、丁所示，电子在板间运动(假设不与板相碰)，下列说法正确的是()A电压是甲图时，在0T时间内，电子的电势能先减少后增加B电压是乙图时，在0时间内，电子的电势能先增加后减少C电压是丙图时，电子在板间做往复运动D电压是丁图时，电子在板间做往复运动解析：若电压是甲图，电场力先向左后向右，则电子向左先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，A正确；电压是乙图时，在0时间内，电子向右先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，B错误电压是丙图时，电子向左做加速度先增大后减小的加速运动，过了做加速度先增大后减小的减速运动，到T时速度减为0，之后继续朝同一方向加速、减速，故粒子一直朝同一方向运动，C错误电压是丁图时，电子先向左加速，到后减速，后反向加速，T后减速，T时速度减为零，之后重复前面的运动，故粒子做往复运动，D正确答案：AD二、非选择题13.如图所示，板长L4 cm的平行板电容器，板间距离d3 cm，板与水平线夹角37，两板所加电压为U100 V有一带负电液滴，带电荷量为q31010 C，以v01 m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出(取g10 m/s2，sin 0.6，cos 0.8)求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度大小解析：(1)根据题意画出带电液滴的受力图如图所示，可得qEcos mgE解得m代入数据得m8108 kg.(2)因液滴沿水平方向运动，所以重力做功为零对液滴由动能定理得qUmv2mv解得v 所以v m/s.答案：(1)8108 kg(2) m/s14如图所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长L0.4 m，两极板间的距离d4103 m有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两极板中央平行于极板射入，开关S闭合前，两极板不带电，由于重力作用微粒能落到下极板的正中央已知微粒质量m4105 kg，电荷量q1108 Cg取10 m/s2.(1)求微粒的入射速度v0为多少？(2)为使微粒能从平行板电容器的右边缘射出电场，电容器的上极板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U的取值范围为多少？解析：(1)由v0t，gt2，可得v010 m/s.(2)电容器的上极板应接电源的负极设所加电压为U1时，微粒恰好从下极板的右边缘射出，则a1()2，a1g解得U1120 V设所加电压为U2时，微粒恰好从上极板的右边缘射出，则a2()2，a2g解得U2200 V所以120 VU200 V.答案：(1)10 m/s(2)负极120 VU200 V