新课标2019届高考物理一轮复习第7章静电场第三节电容器带电粒子在电场中的运动达标诊断高效训练.doc

第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动 (建议用时：60分钟)一、单项选择题1如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则下列说法中正确的是()A若电容器极板间的电压不变，x变大，电容器极板上带电荷量增加B若电容器极板上带电荷量不变，x变小，电容器极板间电压变大C若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的正极板D若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的负极板解析：选D.若x变大，则由C，可知电容器电容减小，在极板间的电压不变的情况下，由QCU知电容器带电荷量减少，此时带正电荷的极板得到电子，带负电荷的极板失去电子，所以有电流流向负极板，A、C错误，D正确若电容器极板上带电荷量不变，x变小，则电容器电容增大，由U可知，电容器极板间电压减小，B错误2(2018河北衡水中学调考)图为示波管的原理图，如果在电极YY之间所加的电压按图甲所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按图乙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()解析：选C.因为在电极XX之间所加的电压保持不变，可知在X方向上的偏转位移保持不变，在Y方向上电压随正弦规律变化，即Y方向上偏移在正负最大值之间变化故C正确，A、B、D错误3(2018山东潍坊实验中学检测)如图所示，静止的电子在加速电压U1的作用下从O经P板的小孔射出，又垂 直进入平行金属板间的电场，在偏转电压U2的作用下偏转一段距离现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该()A使U2加倍B使U2变为原来的4倍C使U2变为原来的倍D使U2变为原来的1/2解析：选A.设偏转电极的长度为L，板间距离为d，则根据推论可知，偏转距离y.使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化时，y不变，则必须使U2加倍故选A.4(2018安徽师大附中模拟)如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于静止状态现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离 ，则()A带电油滴将竖直向上运动B带电油滴的机械能将增加C该带电油滴在P点的电势能减小D电容器的电容增加，极板带电量增加 解析：选C.平行板电容器与直流电源连接，其电压保持不变，将下极板竖直向下移动一小段距离，板间场强减小，油滴所受电场力减小，油滴将沿竖直方向向下运动，故A错误；油滴向下运动时，电场力做负功，故机械能减小，选项B错误；将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离时，板间场强减小，P点与上极板的电势差减小，故P点的电势升高，因油滴带负电，故油滴在P点的电势能减小，选项C正确；平行板电容器与直流电源连接，其电压保持不变，将下极板竖直向下移动一小段距离，板间距离增大，电容减小，电容器的电压不变，由QCU得到，电量Q减小，故D错误5(2018甘肃兰州一中模拟)如图，一带电粒子从小孔A以一定的初速度射入平行板P和Q 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能从Q板上的小孔B射出，下列操作中可能实现的是(不计粒子重力)()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极板解析：选A.粒子做类似斜抛运动，水平分运动是匀速直线运动，要使该粒子能从Q板上的小孔B射出，即要增加水平分位移，由于水平分速度不变，只能增加运动的时间；保持开关S闭合，适当上移P极板，根据UEd，d增加，场强E减小，故加速度aqE/m减小，根据t2vy0/a，时间延长，可能从小孔B射出，故A正确；保持开关S闭合，适当左移P极板，场强不变，故粒子加速度不变，运动轨迹不变，故B错误；先断开开关S，再适当上移P极板，电荷的面密度不变，场强不变，故粒子加速度不变，运动轨迹不变，故C错误；先断开开关S，再适当左移P极板，电荷的面密度增加，场强变大，故粒子加速度变大，故时间缩短，水平分位移减小，故不可能从小孔B射出，故D错误二、多项选择题6(2018宁夏罗平中学模拟)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，断开电源后一带电小球以速度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：选BD.将电容器上板向上移动一段距离，电容器所带的电量Q不变，由于：E，由公式可知当d减小时，场强E不变，以相同的速度入射的小球仍按原来的轨迹运动，故B正确，A、C错误；若上板不动，将下板上移一段距离时，根据推论可知，板间电场强度不变，粒子所受的电场力不变，粒子轨迹不变，小球可能打在下板的中央，故D正确7(2018河北衡水中学调考)如图所示 ，M、N为两个等大的均匀带电圆环，其圆心分别为A、C，带电量分别为Q、Q，将它们平行放置，A、C连线垂直于圆环平面，B为AC的中点，现有质量为m、带电量为q的微粒(重力不计)从左方沿A、C连线方向射入，到A点时速度vA1 m/s，到B点时速度vB m/s，则() A微粒从B至C做加速运动，且vC3 m/s B微粒从A到C先做减速运动，后做加速运动 C微粒在整个运动过程中的最终速度为 m/s D微粒最终可能返回至B点，其速度大小为 m/s解析：选AC.AC之间电场是对称的，A到B做的功和B到C做的功相同，依据动能定理可得：qUmvmv，2qUmv mv，解得：vC3 m/s，故A正确；在到达A点之前，微粒做减速运动，而从A到C微粒一直做加速运动，故B错误；过B做垂直AC的线，此线为等势面，微粒出C之后，会向无穷远处运动，而无穷远处电势为零，故B点的动能等于无穷远处的动能，依据能量守恒可以得到微粒最终的速度应该与B点相同，故C正确，D错误8(2018重庆一中模拟)如图，质子(H) 、氘核(H)和粒子(He)都沿平行板电容器中线OO方向垂直于电场线射入板间的匀强电场，射出后都能打在同一个与中线垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点，粒子重力不计，下列推断正确的是()A若它们射入电场时的速度相同，在荧光屏上将出现3个亮点B若它们射入电场时的动量相等，在荧光屏上将只出现1个亮点C若它们射入电场时的动能相同，在荧光屏上将出现2个亮点D若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场，在荧光屏上将只出现1个亮点解析：选CD.三个粒子进入匀强电场中都做类平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则得到：aqE/m，偏转距离为：yat2，运动时间为t，联立三式得：y.若它们射入电场时的速度相等，y与比荷成正比，而三个粒子中质子的比荷最大，氘核和粒子的比荷相等，在荧光屏上将出现2个亮点，故A错误；若它们射入电场时的动量相等，y，可见y与qm成正比，三个qm都不同，则在荧光屏上将只出现3个亮点，故B错误；若它们射入电场时的动能相等，y与q成正比，在荧光屏上将只出现2个亮点，故C正确；若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的，根据推论可知，y都相同，故荧光屏上将只出现1个亮点故D正确三、非选择题9(2018河南南阳一中模拟)如图所示，质量为m，电荷量为e的电子，从A点以速度v0垂直于电场方向射入一个电场强度为E的匀强电场中，从B点射出电场时的速度方向与电场线成120角，电子重力不计求：(1)电子在电场中的加速度大小a及电子在B点的速度大小vB；(2)A、B两点间的电势差UAB；(3)电子从A运动到B的时间tAB. 解析：(1)电子在电场中受电场力作用，根据牛顿第二定律可得a将电子在B点的速度分解可知(如图)vBv0.(2)由动能定理可知：eUABmvmv解式得UAB.(3)在B点设电子在B点沿电场方向的速度大小为vy，则有：vyv0tan 30vyatAB解式得：tAB.答案：(1)v0(2) (3)10示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子(带电量为e)被加速后从金属板的小孔穿出，进入偏转电场电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上设加速电压U11 640 V，偏转极板长l4 cm，偏转极板间距d1 cm，当电子加速后从两偏转极板的正中央沿与板平行的方向进入偏转电场(1)偏转电压U2至少为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？(2)如果偏转极板右端到荧光屏的距离L20 cm，则电子到达荧光屏时最大偏转距离y为多少？解析：(1)要使电子束打在荧光屏上偏转距离最大，电子经偏转电场后必须从下板边缘出来在加速电场中，由动能定理得eU1进入偏转电场初速度v0 在偏转电场的飞行时间t1在偏转电场的加速度a电子从下极板边缘出来，at解得U2U1205 V.(2)电子束打在荧光屏上最大偏转距离yy2电子离开电场的侧向速度vyat1电子离开偏转电场到荧光屏的时间t2y2vyt20.05 m所以电子最大偏转距离yy20.055 m.答案：(1)205 V(2)0.055 m11(2018四川成都外国语学校月考)如图所示，由A、B两平行板构成的电容器，电容为C，原来不带电电容器的A板接地，并且中心有一个小孔，通过这个小孔向电容器中射入电子，射入的方向垂直于极板，射入的速度为v0，如果电子的发射是一个一个单独进行的，即第一个电子到达B板后再射第二个电子，并且所有和B板相碰的电子都留在B板上随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，直至达到一个稳定值已知电子的质量为m、电量为e，电子所受的重力可忽略不计，A、B两板的距离为l.(1)有n个电子到达B板上，这时两板间电场的场强E多大？(2)最多能有多少个电子和B板相碰？(3)到达B板的第1个电子在两板间运动的时间和最后一个电子在两板间运动的时间相差多少？解析：(1)当B板上聚集了n个射来的电子时，两板间的电势差为：U，内部电场为匀强电场，场强为：E.(2)设最多能聚集N1个电子，第N1个射入的电子到达B板时速度减为零此时两板间的电势差为：U1对此后再射入的电子，根据动能定理有eU10mv联立解得： N故最多能到达B板的电子数为NmN11.(3)第一个电子在两板间做匀速运动，运动时间为：t1最后一个电子在两板间做匀减速运动，到达B板时速度为零，运动时间为：t2二者时间差为：tt2t1.答案：见解析