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2022年高考物理一輪復習 第七章 第3講 電容器的電容 帶電粒子在電場中的運動練習 魯科版

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2022年高考物理一輪復習 第七章 第3講 電容器的電容 帶電粒子在電場中的運動練習 魯科版

2022年高考物理一輪復習 第七章 第3講 電容器的電容 帶電粒子在電場中的運動練習 魯科版課時作業(yè)單獨成冊方便使用 基礎題組一、單項選擇題1某電容器上標有“25 F,450 V”字樣,下列對該電容器的說法中正確的是()A要使該電容器兩極板之間電壓增加1 V,所需電荷量為2.5×105 CB要使該電容器帶電荷量1 C,兩極板之間需加電壓2.5×105 VC該電容器能夠容納的電荷量最多為25 CD該電容器能夠承受的最大電壓為450 V解析:由電容器電容的定義式C可知C,所以QCU2.5×105×1 C2.5×105 C,A正確若Q1 C,則U4×104 V,B錯誤當電容器的電壓為450 V時,電容器的電荷量最多,QCU2.5×105×450 C1.125×102 C,C錯誤.450 V是電容器的額定電壓,低于擊穿電壓,D錯誤答案:A22016年8月23日,第七屆中國(上海)國際超級電容器產(chǎn)業(yè)展覽會在上海新國際博覽中心舉行,作為中國最大超級電容器展,眾多龍頭踴躍參與如圖所示,參展的平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接,一帶電油滴位于容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)在其他條件不變的情況下,現(xiàn)將平行板電容器的兩極非常緩慢地錯開一些,那么在錯開的過程中()A電容器的電容C增大B電容器的電荷量Q增大C油滴將向下加速運動,電流計中的電流從N流向MD油滴靜止不動,電流計中的電流從N流向M解析:在電容器兩極板錯開的過程中,根據(jù)電容的決定式C得知,電容C減小,選項A錯誤由C可知,U不變時,Q是減小的,選項B錯誤電容器的電荷量減小,有電荷流向電源,是放電電流,方向由N到M;電容器接在電源的正、負極上沒有斷開,則電容器兩端的電壓不變,兩極板間的距離不變,則電場強度不變,油滴受力情況不變,油滴靜止不動,選項C錯誤,D正確答案:D3.在研究影響平行板電容器電容大小因素的實驗中,一已充電的平行板電容器與靜電計連接如圖所示現(xiàn)保持B板不動,適當移動A板,發(fā)現(xiàn)靜電計指針張角減小,則A板可能是()A右移B左移C上移 D下移解析:將A板向右移一些,板間距離減小,由電容的決定式C可知,電容增大,而電容器電荷量不變,由C分析得知,板間電勢差減小,則靜電計指針偏角減??;相反,同理可知,A板向左移一些時,靜電計指針偏角增大,故A正確,B錯誤A板向上移一些,兩極板正對面積減小,由電容的決定式C可知,電容減小,而電容器電荷量不變,由C分析得知,板間電勢差增大,則靜電計指針偏角增大,故C錯誤;同理,D錯誤答案:A4如圖所示,有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強電場,當偏轉(zhuǎn)電壓為U1時,帶電粒子沿軌跡從兩板正中間飛出;當偏轉(zhuǎn)電壓為U2時,帶電粒子沿軌跡落到B板中間設粒子兩次射入電場的水平速度相同,則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為()AU1U218BU1U214CU1U212 DU1U211解析:設板長為l,兩板間距為d,粒子的初速度為v0,質(zhì)量為m,電荷量為q,當電壓為U1時,有l(wèi)v0t1,·t,聯(lián)立得d.當電壓為U2時,有v0t2,d·t,聯(lián)立得d.由得,故A正確答案:A5.如圖所示,一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng),在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q0)的粒子;在負極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在電場力的作用下,兩粒子同時從靜止開始運動已知兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面若兩粒子間相互作用力可忽略,不計重力,則Mm為()A32 B21C52 D31解析:因兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面,電荷量為q的粒子通過的位移為l,電荷量為q的粒子通過的位移為l,由牛頓第二定律知它們的加速度分別為a1、a2,由運動學公式有l(wèi)a1t2t2,la2t2t2,得.故B、C、D錯,A對答案:A二、多項選擇題6如圖所示為“研究影響平行板電容器電容的因素”的實驗裝置,以下說法正確的是()AA板與靜電計的指針帶的是異種電荷B甲圖中將B板上移,靜電計的指針偏角增大C乙圖中將B板左移,靜電計的指針偏角不變D丙圖中將電介質(zhì)插入兩板之間,靜電計的指針偏角減小解析:靜電計指針與A板連為一個導體,帶電性質(zhì)相同,A錯誤;根據(jù)C,C,B板上移,S減小,C減小,Q不變,U增大,B正確;B板左移,d增大,C減小,U增大,C錯誤;插入電介質(zhì),r增大,電容C增大,U減小,D正確答案:BD7.如圖所示,水平放置的平行板電容器,上板帶負電,下板帶正電,充電后斷開電源,帶電小球以速度v0水平射入電場,且沿下板邊緣飛出若下板不動,將上板上移一小段距離,小球仍以相同的速度v0從原處飛入,則帶電小球()A仍沿原軌跡由下板邊緣飛出B將打在下板中央C不發(fā)生偏轉(zhuǎn),沿直線運動D若上板不動,將下板上移一段距離,小球可能打在下板的中央解析:平行板電容器充電結(jié)束后斷開電源,極板所帶的電荷量不變,則有E,由此式可知,板間距變化不會影響電場強度的變化,電場強度不變,小球所受的電場力不變,所以A正確,B、C錯誤;如果下極板上移,小球在豎直方向的位移將會減小,到達下極板的時間變短,有可能到達下極板的正中間,所以D正確答案:AD8如圖所示,MPQO為有界的豎直向下的勻強電場,電場強度為E,ACB為光滑固定的半圓形軌道,圓軌道半徑為R,A、B為圓水平直徑的兩個端點,AC為圓弧一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球,從A點正上方高為H處的G點由靜止釋放,并從A點沿切線進入半圓軌道不計空氣阻力及一切能量損失,關(guān)于帶電小球的運動情況,下列說法正確的是()A小球一定能從B點離開軌道B小球在AC部分可能做勻速圓周運動C若小球能從B點離開,上升的高度一定小于HD小球到達C點的速度可能為零解析:由題意可知:帶電小球從A到C的過程中,由于電場力做負功,而重力做正功,二者間做功的大小關(guān)系不確定,故小球也可能不能從B點離開軌道,選項A錯誤;若小球在AC段時,重力等于電場力,則小球在AC部分可能做勻速圓周運動,選項B正確;若小球能從B點離開,因電場力做負功,全過程中小球的機械能減小,故上升的高度一定小于H,選項C正確;若小球到達C點的速度為零,則電場力大于重力,則小球不可能沿半圓軌道運動,故小球能到達C點速度不可能為零,選項D錯誤答案:BC能力題組一、選擇題9.平行板電容器和電源、電阻、開關(guān)串聯(lián),組成如圖所示的電路閉合開關(guān)S,電源即給電容器充電,則()A保持S閉合,減小兩極板間的距離,則兩極板間電場的電場強度減小B保持S閉合,在兩極板間插入一塊鋁板,則兩極板間電場的電場強度增大C充電結(jié)束后斷開S,減小兩極板間的距離,則兩極板間的電勢差增大D充電結(jié)束后斷開S,在兩極板間插入一塊介質(zhì),則極板上的電勢差增大解析:保持S閉合時,電容器兩極板間的電勢差不變,減小兩極板間的距離,根據(jù)E可知,兩極板間電場的電場強度增大,選項A錯誤;保持S閉合,在兩極板間插入一塊鋁板,根據(jù)靜電平衡的特點可知,有電場存在的板間距離減小,根據(jù)E可知,兩極板間電場的電場強度增大,選項B正確;充電結(jié)束后斷開S,電容器兩極板上的電荷量不變,減小兩極板間的距離,電容器的電容增大,U,則兩極板間的電勢差減小,選項C錯誤;充電結(jié)束后斷開S,在兩極板間插入一塊介質(zhì)時,電荷量不變,電容器的電容增大,同樣極板上的電勢差減小,選項D錯誤答案:B10(2016·高考海南卷)如圖,平行板電容器兩極板的間距為d,極板與水平面成45°角,上極板帶正電一電荷量為q(q0)的粒子在電容器中靠近下極板處,以初動能Ek0豎直向上射出不計重力,極板尺寸足夠大若粒子能打到上極板,則兩極板間電場強度的最大值為()A. B.C. D.解析:當電場足夠大時,粒子打到上極板的極限情況為:粒子到達上極板處時速度恰好與上極板平行,粒子的運動為類平拋運動的逆運動將粒子初速度v0分解為垂直極板的vy和平行極板的vx,根據(jù)運動的合成與分解,當vy0時,根據(jù)運動學公式有v2d,vyv0cos 45°,Ek0mv,聯(lián)立得E,故選項B正確答案:B11.真空中的某裝置如圖所示,其中平行金屬板A、B之間有加速電場,C、D之間有偏轉(zhuǎn)電場,M為熒光屏今有質(zhì)子、氘核和粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場,最后打在熒光屏上已知質(zhì)子、氘核和粒子的質(zhì)量之比為124,電荷量之比為112,則下列判斷中正確的是()A三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間相同B三種粒子打到熒光屏上的位置相同C偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為122D偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為124解析:設加速電壓為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,偏轉(zhuǎn)極板的長度為L,板間距離為d,在加速電場中,由動能定理得qU1mv,解得v0,三種粒子從B板運動到熒光屏的過程,水平方向做速度為v0的勻速直線運動,由于三種粒子的比荷不全相同,則v0不全相同,所以三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間不全相同,故A錯誤;根據(jù)推論y、tan 可知,y與粒子的種類、質(zhì)量、電荷量無關(guān),故三種粒子偏轉(zhuǎn)距離相同,打到熒光屏上的位置相同,故B正確;偏轉(zhuǎn)電場的電場力做功為WqEy,則W與q成正比,三種粒子的電荷量之比為112,則有電場力對三種粒子做功之比為112,故C、D錯誤答案:B12.(多選)(2018·河南重點中學聯(lián)考)如圖a所示,在兩平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力),當兩板間的電壓分別如圖b中甲、乙、丙、丁所示,電子在板間運動(假設不與板相碰),下列說法正確的是()A電壓是甲圖時,在0T時間內(nèi),電子的電勢能先減少后增加B電壓是乙圖時,在0時間內(nèi),電子的電勢能先增加后減少C電壓是丙圖時,電子在板間做往復運動D電壓是丁圖時,電子在板間做往復運動解析:若電壓是甲圖,電場力先向左后向右,則電子向左先做勻加速直線運動,后做勻減速直線運動,即電場力先做正功后做負功,電勢能先減少后增加,A正確;電壓是乙圖時,在0時間內(nèi),電子向右先加速后減速,即電場力先做正功后做負功,電勢能先減少后增加,B錯誤電壓是丙圖時,電子向左做加速度先增大后減小的加速運動,過了做加速度先增大后減小的減速運動,到T時速度減為0,之后繼續(xù)朝同一方向加速、減速,故粒子一直朝同一方向運動,C錯誤電壓是丁圖時,電子先向左加速,到后減速,后反向加速,T后減速,T時速度減為零,之后重復前面的運動,故粒子做往復運動,D正確答案:AD二、非選擇題13.如圖所示,板長L4 cm的平行板電容器,板間距離d3 cm,板與水平線夾角37°,兩板所加電壓為U100 V有一帶負電液滴,帶電荷量為q3×1010 C,以v01 m/s的水平速度自A板邊緣水平進入電場,在電場中仍沿水平方向并恰好從B板邊緣水平飛出(取g10 m/s2,sin 0.6,cos 0.8)求:(1)液滴的質(zhì)量;(2)液滴飛出時的速度大小解析:(1)根據(jù)題意畫出帶電液滴的受力圖如圖所示,可得qEcos mgE解得m代入數(shù)據(jù)得m8×108 kg.(2)因液滴沿水平方向運動,所以重力做功為零對液滴由動能定理得qUmv2mv解得v 所以v m/s.答案:(1)8×108 kg(2) m/s14如圖所示,水平放置的平行板電容器與某一電源相連,它的極板長L0.4 m,兩極板間的距離d4×103 m有一束由相同帶電微粒組成的粒子流,以相同的速度v0從兩極板中央平行于極板射入,開關(guān)S閉合前,兩極板不帶電,由于重力作用微粒能落到下極板的正中央已知微粒質(zhì)量m4×105 kg,電荷量q1×108 Cg取10 m/s2.(1)求微粒的入射速度v0為多少?(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊緣射出電場,電容器的上極板應與電源的正極還是負極相連?所加的電壓U的取值范圍為多少?解析:(1)由v0t,gt2,可得v010 m/s.(2)電容器的上極板應接電源的負極設所加電壓為U1時,微粒恰好從下極板的右邊緣射出,則a1()2,a1g解得U1120 V設所加電壓為U2時,微粒恰好從上極板的右邊緣射出,則a2()2,a2g解得U2200 V所以120 VU200 V.答案:(1)10 m/s(2)負極120 VU200 V

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