高考物理一輪復習 第7章 靜電場 第3講 電容器 帶電粒子在電場中的運動課時作業(yè)含解析

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1、 3、電容器　帶電粒子在電場中的運動 [基礎訓練] 1．(2018·云南曲靖聯(lián)考)(多選)如圖所示電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，G是一只靜電計，開關S合上后，靜電計指針張開一個角度，下述哪些做法可使指針張角增大(　　) A．使A、B兩板靠近一些 B．使A、B兩板正對面積錯開一些 C．斷開S后，使B板向右平移拉開一些 D．斷開S后，使A、B兩板正對面積錯開一些 答案：CD　解析：圖中靜電計的金屬桿接A板，外殼和B板均接地，靜電計顯示的是A、B兩極板間的電壓，指針張角越大，表示兩板間的電壓越高．當合上S后，A、B兩板與電源兩極相連，板間電壓等于電源電壓不變，靜

2、電計指針張角不變；當斷開S后，板間距離增大，正對面積減小，都將使電容器的電容變小，而電容器電荷量不變，由U＝可知，板間電壓U增大，從而使靜電計指針張角增大．綜上所述，選項C、D正確． 2．(2018·山東菏澤期末)(多選)一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一帶正電小球(電荷量很小)固定在P點，如圖所示．以U表示兩極板間的電壓，E表示兩極板間的場強，Ep表示該小球在P點的電勢能，若保持負極板不動，而將正極板移至圖中虛線所示位置，則(　　) A．U變小 B．U不變 C．E變大 D．Ep不變 答案：AD　解析：根據電容器充電后與電源斷開可知，Q不變，將

3、正極板移至圖中虛線所示位置，間距d減小，由C＝，知電容C增大，又U＝，電壓U減小，因E＝＝＝，E不變，P點到下極板的距離不變，則P點與下極板的電勢差不變，P點的電勢φ不變，P點電勢能Ep＝φq不變，選項A、D正確． 3．如圖所示，從F處由靜止釋放一個電子，電子向B板方向運動，設電源電動勢為U(V)，下列對電子運動的描述中錯誤的是(　　) A．電子到達B板時的動能是U(eV) B．電子從B板到達C板的過程中，動能的變化量為零 C．電子到達D板時動能是3U(eV) D．電子在A板和D板之間做往復運動 答案：C　解析：由題圖可知，電子在A、B板間做加速運動，電場力做的正功為U(eV)

4、；電子在B、C板間做勻速運動，動能變化量為零；電子在C、D板間做減速運動，電場力做的功為－U(eV)，電子在D板處速度為零，故電子在A板和D板之間做往復運動，選C. 4．如圖所示，電子(不計重力，電荷量為e，質量為m)由靜止經加速電場加速，然后從相互平行的A、B兩板的正中間射入，已知加速電場兩極間電壓為U1，A、B兩板之間電壓為U2，則下列說法中正確的是(　　) A．電子穿過A、B板時，其動能一定等于e B．為使電子能飛出A、B板，則要求U1>U2 C．若把電子換成另一種帶負電的粒子(忽略重力)，它將沿著電子的運動軌跡運動 D．在A、B板間，沿電子的運動軌跡，電勢越來越低

5、 答案：C　解析：電子穿過A、B板時不一定從板的邊緣射出，所以動能不一定等于e，故A錯誤．為使電子能飛出A、B板，不能只要求U1>U2，因為豎直位移還與板長、板間距離有關，故B錯誤．電子在A、B板間的水平位移x＝v0t，豎直位移y＝at2，其中a＝，eU1＝mv，聯(lián)立得y＝，與電荷量、質量無關，所以C正確．在A、B板間，電場力對電子做正功，電勢能減少，沿電子的運動軌跡電勢升高，所以D錯誤． 5．(2018·湖北宜昌模擬)如圖所示，一個帶電粒子從粒子源飄入(初速度很小，可忽略不計)電壓為U1的加速電場，經加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中線射入，A、B板長為L，相距為d，電壓

6、為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應該滿足的條件是(　　) A.< B.< C.< D.< 答案：C　解析：根據qU1＝mv2，再根據t＝和y＝at2＝··2，由題意知，y<d，解得<，故C正確． 6．如圖所示的示波管，電子由陰極K發(fā)射后，初速度可以忽略，經加速電場加速后垂直于電場方向飛入偏轉電場，最后打在熒光屏上．已知加速電壓為U1，偏轉電壓為U2，兩偏轉極板間距為d，板長為L，偏轉極板右端到熒光屏的距離為D，不計重力，求： (1)電子飛出偏轉電場時的偏轉位移y； (2)電子打在熒光屏上的偏轉距離OP.

7、答案：(1)　(2)(L＋2D) 解析：設電子加速后速度為v0，則 eU1＝mv 在偏轉電場中水平方向：L＝v0t 豎直方向：y＝t2 聯(lián)立解得y＝. (2)由類平拋運動的推論可得 ＝ 聯(lián)立解得 OP＝y(tǒng)＋y＝＋＝(L＋2D)． [能力提升] 7．(2018·河北張家口模擬)如圖所示，P、Q為平行板電容器，兩極板豎直放置，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球．將該電容器與電源連接，閉合開關后，懸線與豎直方向夾角為α，則(　　) A．保持開關閉合，縮小P、Q兩板間的距離，角度α會減小 B．保持開關閉合，加大P、Q兩板間的距離，角度α會增大 C．斷開開關，加大P

8、、Q兩板間的距離，角度α會增大 D．斷開開關，縮小P、Q兩板間的距離，角度α不變化 答案：D　解析：保持開關閉合，電容器兩端的電壓不變，減小兩板間距離，根據E＝，電場強度增大，角度α增大，A錯誤；增大兩板間距離，場強減小，角度α減小，B錯誤；將開關斷開，Q不變，則有E＝＝＝＝，改變距離d，場強不變，角度α不變，C錯誤，D正確． 8．如圖所示，在空間中有平行于xOy平面的勻強電場，一群帶正電粒子(電荷量為e，重力不計，不計粒子間相互作用)從P點出發(fā)，可以到達以原點O為圓心、R＝25 cm為半徑的圓上的任意位置，比較圓上這些位置，發(fā)現(xiàn)粒子到達圓與x軸正半軸的交點A時，動能增加量最大，為60

9、eV，已知∠OAP＝30°.則下列說法正確的是(　　) A．該勻強電場的方向沿x軸負方向 B．勻強電場的電場強度是240 V/m C．過A點的電場線與x軸垂直 D．P、A兩點間的電勢差為60 V 答案：D　解析：到A點時，動能增加量最大，說明等勢面在A點與圓相切(否則一定還可以在圓上找到比A點電勢低的點，粒子到達這點，動能增加量比到達A點時動能增加量大)，即等勢面與y軸平行，電場力做正功，所以電場沿x軸正方向，P、A兩點間的電勢差UPA＝＝60 V，由勻強電場中電場強度與電勢差的關系可得E＝＝160 V/m，故D正確，A、B、C錯誤． 9．(多選)兩個相同的電容器A和

10、B如圖所示連接，它們的極板均水平放置，當它們都帶有一定電荷并處于靜電平衡時，電容器A中的一帶電粒子恰好靜止，現(xiàn)在電容器B的兩極板間插入一長度與板長相同的金屬塊，且兩極板的間距d不變，這時帶電粒子的加速度大小為g，重力加速度的大小為g.則下列說法正確的是(　　) A．帶電粒子加速度方向向下 B．電容器A的帶電量增加為原來的2倍 C．金屬塊的厚度為d D．電容器B兩板間的電壓保持不變 答案：AC　解析：帶電粒子靜止，則有mg＝，得U＝①，當在電容器B的兩極板間插入一長度與板長相同的金屬塊時，板間距減小，則由C＝可知，電容器B的電容C增大，而兩個電容器的總電量不變，電壓相等，則知電容器

11、B兩端的帶電量增大，電容器A兩端的電量減小，則由C＝知電容器A板間電壓減小，場強減小，粒子所受的電場力減小，所以粒子向下加速運動，故A項正確；帶電粒子向下加速運動，根據牛頓第二定律得mg－＝m②，由①②解得U′＝，則板間電壓變?yōu)樵瓉淼?，根據電容的定義式C＝，可知電容器A的帶電量變?yōu)樵瓉淼?，則電容器B的帶電量變?yōu)樵瓉淼谋叮呻娙莸亩x式C＝，可知電容器B的電容變?yōu)樵瓉淼?倍，則電容器B的板間距減小到原來的，故金屬塊的厚度為d，C項正確，B、D項錯誤． 10．如圖所示，矩形區(qū)域ABCD內存在豎直向下的勻強電場，兩個帶正電的粒子a和b以相同的水平速度射入電場，粒子a由頂點A射入，從BC的中點P射出

12、，粒子b由AB的中點O射入，從頂點C射出．若不計重力，則a和b的比荷之比是(　　) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶8 D．8∶1 答案：D　解析：如圖所示，設AB長為2h，BC長為2l，對a粒子有2h＝aat＝t，l＝v0ta，解得2h＝2，對b粒子有h＝abt＝t，2l＝v0tb，解得h＝2，可得＝，D正確． 11．如圖甲所示，質量為m、電荷量為e的電子經加速電壓U1加速后，在水平方向沿O1O2垂直進入偏轉電場．已知形成偏轉電場的平行板電容器的極板長為L(不考慮電場邊緣效應)，兩極板間距為d，O1O2為兩極板的中線，P是足夠大的熒光屏，且屏與極板右邊緣的距離也為L.

13、 甲 乙 (1)求電子進入偏轉電場時的速度大小v； (2)若偏轉電場兩板間加恒定電壓，電子經過偏轉電場后正好打中屏上的A點，A點與極板M在同一水平線上，求偏轉電場所加電壓U2； (3)若偏轉電場兩板間的電壓按如圖乙所示做周期性變化，要使電子經加速電場后在t＝0時刻進入偏轉電場，最后水平擊中A點，求偏轉電場電壓U0以及周期T分別應該滿足的條件． 答案：見解析　解析：(1)電子經加速電場加速eU1＝mv2 解得v＝. (2)由題意知，電子經偏轉電場偏轉后做勻速直線運動到達A點，設電子離開偏轉電場時的偏轉角為θ，由幾何關系得＝tan θ 解得tanθ＝ 又tan θ＝

14、＝＝＝ 解得U2＝. (3)要使電子在水平方向擊中A點，電子必向上極板偏轉，且vy＝0，則電子應在t＝0時刻進入偏轉電場，且電子在偏轉電場中運動的時間為整數(shù)個周期，因為電子水平射出，則電子在偏轉電場中的運動時間滿足 t＝＝nT T＝＝＝(n＝1,2,3，…) 在豎直方向滿足 ＝2n×a2＝2n×·2 解得U0＝(n＝1,2,3，…)． 我國經濟發(fā)展進入新常態(tài)，需要轉變經濟發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經濟結構，實現(xiàn)經濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協(xié)調發(fā)展，推進新型城鎮(zhèn)化，推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經濟發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。