2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 靜電場 課時作業(yè)21 電容器的電容 帶電粒子在電場中的運動.doc
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課時作業(yè)(二十一)電容器的電容 帶電粒子在電場中的運動 [基礎(chǔ)小題練] 1.如圖所示為一只“極距變化型電容式傳感器”的部分構(gòu)件示意圖.當(dāng)動極板和定極板之間的距離d變化時,電容C便發(fā)生變化,通過測量電容C的變化就可知道兩極板之間距離d的變化的情況.在下列圖中能正確反映C與d之間變化規(guī)律的圖象是( ) 【解析】 由平行板電容器電容的決定式C=可知,電容C與極板之間距離d成反比,在第一象限反比例函數(shù)圖象是一條雙曲線,所以A正確. 【答案】 A 2.如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r.電路中的R1為光敏電阻(其電阻隨光照強度增大而減小).R2為滑動變阻器,D為理想二極管,當(dāng)開關(guān)S閉合時,電容器C中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法中正確的是( ) A.只增大R1的光照強度,電壓表示數(shù)變小 B.只增大R1的光照強度,電流表示數(shù)變小 C.只將滑片向上端移動時,帶電微粒將向下運動 D.若斷開開關(guān)S,帶電微粒將向下運動 【解析】 只逐漸增大R1的光照強度,R1的阻值減小,外電路中電阻減小,總電流增大,電流表示數(shù)變大,內(nèi)電壓增大,則路端電壓減小,因此電壓表示數(shù)變小,選項A正確,B錯誤;只將滑片向上端移動時,由于二極管的存在,電容器極板所帶電荷量不變,板間場強不變,帶電微粒仍處于靜止?fàn)顟B(tài),選項C錯誤;若斷開開關(guān)S,電容器本應(yīng)處于放電狀態(tài),但由于二極管的存在,電荷量不變,板間場強不變,帶電微粒仍處于靜止?fàn)顟B(tài),選項D錯誤. 【答案】 A 3.如圖所示,A、B為水平正對放置的平行金屬板,板間距離為d,一質(zhì)量為m的帶電油滴在兩金屬板之間,油滴運動時所受空氣阻力的大小與其速率成正比.將油滴由靜止釋放,若兩金屬板間的電壓為零,一段時間后油滴以速率v勻速下降.若兩金屬板間加電壓U,一段時間后油滴以速率2v勻速上升.由此可知油滴所帶電荷量的大小為( ) A. B. C. D. 【解析】 板間電壓為零,油滴勻速下降時,mg=kv,當(dāng)兩板間電壓為U,油滴勻速上升時,q=mg+2kv,以上兩式聯(lián)立可得q=,C正確. 【答案】 C 4.如圖所示,示波器的示波管可視為加速電場與偏轉(zhuǎn)電場的組合,若已知加速電壓為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,偏轉(zhuǎn)極板長為L,極板間距為d,且電子被加速前的初速度可忽略,則關(guān)于示波器靈敏度[即偏轉(zhuǎn)電場中每單位偏轉(zhuǎn)電壓所引起的偏轉(zhuǎn)量()]與加速電場、偏轉(zhuǎn)電場的關(guān)系,下列說法中正確的是( ) A.L越大,靈敏度越高 B.d越大,靈敏度越高 C.U1越大,靈敏度越高 D.U2越大,靈敏度越高 【解析】 偏轉(zhuǎn)位移y=at2=()2=,靈敏度=,故A正確,B、C、D錯誤. 【答案】 A 5.如圖所示,一價氫離子(H)和二價氦離子(He)的混合體,經(jīng)同一加速電場加速后,垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中,偏轉(zhuǎn)后,打在同一熒光屏上,則它們( ) A.同時到達屏上同一點 B.先后到達屏上同一點 C.同時到達屏上不同點 D.先后到達屏上不同點 【解析】 一價氫離子(H)和二價氦離子(He)的比荷不同,經(jīng)過加速電場的末速度不同,因此在加速電場及偏轉(zhuǎn)電場的時間均不同,但在偏轉(zhuǎn)電場中偏轉(zhuǎn)距離相同,所以會先后打在同一點.選B. 【答案】 B 6.(2018南京高三月考)如右圖所示,質(zhì)量相等的兩個帶電液滴1和2從水平方向的勻強電場中O點靜止釋放后,分別抵達B、C兩點,若AB=BC,則它們帶電荷量之比q1∶q2等于( ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶ D.∶1 【解析】 豎直方向有h=gt2,水平方向有l(wèi)=t2, 聯(lián)立可得q=,所以有=,B對. 【答案】 B [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7.生活科技——噴墨打印機的工作原理 噴墨打印機的簡化模型如圖所示,重力可忽略的墨汁微滴,經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后,以速度v垂直勻強電場飛入極板間,最終打在紙上,則微滴在極板間電場中( ) A.向負(fù)極板偏轉(zhuǎn) B.電勢能逐漸增大 C.運動軌跡是拋物線 D.運動軌跡與所帶電荷量無關(guān) 【解析】 帶負(fù)電的微滴進入電場后受到向上的電場力,故帶電微滴向正極板偏轉(zhuǎn),選項A錯誤;帶電微滴垂直進入電場受豎直向上的電場力作用,電場力做正功,故墨汁微滴的電勢能減小,選項B錯誤;根據(jù)x=v0t,y=at2及a=,得帶電微滴的軌跡方程為y=,即運動軌跡是拋物線,與所帶電荷量有關(guān),選項C正確、D錯誤. 【答案】 C 8.電容式定位器的工作原理 如圖所示,電容器極板間有一可移動的電介質(zhì)板,介質(zhì)與被測物體相連,電容器接入電路后,通過極板上物理量的變化可確定被測物體的位置,則下列說法中正確的是( ) A.若電容器極板間的電壓不變,x變大,電容器極板上帶電荷量增加 B.若電容器極板上帶電荷量不變,x變小,電容器極板間電壓變大 C.若電容器極板間的電壓不變,x變大,有電流流向電容器的正極板 D.若電容器極板間的電壓不變,x變大,有電流流向電容器的負(fù)極板 【解析】 若x變大,則由C=,可知電容器電容減小,在極板間的電壓不變的情況下,由Q=CU知電容器帶電荷量減少,此時帶正電荷的極板得到電子,帶負(fù)電荷的極板失去電子,所以有電流流向負(fù)極板,A、C錯誤,D正確.若電容器極板上帶電荷量不變,x變小,則電容器電容增大,由U=可知,電容器極板間電壓減小,B錯誤. 【答案】 D 9.利用電偏轉(zhuǎn)分離混合帶電粒子 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α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α粒子的質(zhì)量之比為1∶2∶4,電荷量之比為1∶1∶2,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1∶2∶2 D.偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為1∶2∶4 【解析】 粒子加速過程qU1=mv2,從B至M用時t=,得t∝ ,所以t1∶t2∶t3=1∶∶,選項A錯誤.偏轉(zhuǎn)位移y=()2=,所以三種粒子打到熒光屏上的位置相同,選項B正確.因W=qEy,得W1∶W2∶W3=q1∶q2∶q3=1∶1∶2,選項C、D錯誤. 【答案】 B 10.用Ekh圖象描述帶電體在電場中的運動 如圖甲所示,一光滑絕緣細(xì)桿豎直放置,與細(xì)桿右側(cè)距離為d的A點處有一固定的正點電荷,細(xì)桿上套有一帶電小環(huán),設(shè)小環(huán)與點電荷的豎直高度差為h,將小環(huán)無初速度地從h高處釋放后,在下落至h=0的過程中,其動能Ek隨h的變化曲線如圖乙所示,則( ) A.小環(huán)可能帶負(fù)電 B.從h高處下落至h=0的過程中,小環(huán)電勢能增加 C.從h高處下落至h=0的過程中,小環(huán)經(jīng)過了加速、減速、再加速三個階段 D.小環(huán)將做以O(shè)點為中心的往復(fù)運動 【解析】 由題圖乙中Ek隨h的變化曲線可知,小環(huán)從h高處下落至h=0的過程中,經(jīng)過了加速、減速、再加速三個階段,選項C正確;合外力做功的情況是先做正功,再做負(fù)功,最后又做正功,而重力一直對小環(huán)做正功,故只有庫侖力能對小環(huán)做負(fù)功,即小環(huán)帶正電,選項A錯誤;從h高處下落至h=0的過程中,電場力做負(fù)功,故小環(huán)電勢能增加,選項B正確;小環(huán)越過O點后,所受的電場力、重力及桿對小環(huán)的彈力的合力方向向下,故小環(huán)將向下做加速運動,選項D錯誤. 【答案】 BC [綜合提升練] 11.在真空中水平放置平行板電容器,兩極板間有一個帶電油滴,電容器兩板間距為d,當(dāng)平行板電容器的電壓為U0時,油滴保持靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示.當(dāng)給電容器突然充電使其電壓增加ΔU1時,油滴開始向上運動;經(jīng)時間Δt后,電容器突然放電使其電壓減少ΔU2,又經(jīng)過時間Δt,油滴恰好回到原來位置.假設(shè)油滴在運動過程中沒有失去電荷,充電和放電的過程均很短暫,這段時間內(nèi)油滴的位移可忽略不計.重力加速度為g.求: (1)帶電油滴所帶電荷量與質(zhì)量之比; (2)第一個Δt與第二個Δt時間內(nèi)油滴運動的加速度大小之比; (3)ΔU1與ΔU2之比. 【解析】 (1)油滴靜止時滿足:mg=q,則=. (2)設(shè)第一個Δt時間內(nèi)油滴的位移為x1,加速度為a1,第二個Δt時間內(nèi)油滴的位移為x2,加速度為a2,則 x1=a1Δt2, x2=v1Δt-a2Δt2 且v1=a1Δt,x2=-x1 解得a1∶a2=1∶3. (3)油滴向上加速運動時:q-mg=ma1, 即q=ma1 油滴向上減速運動時,mg-q=ma2 即q=ma2 則= 解得=. 【答案】 (1) (2)1∶3 (3)1∶4 12.如圖甲所示,長為L、間距為d的兩金屬板A、B水平放置,ab為兩板的中心線,一個帶電粒子以速度v0從a點水平射入,沿直線從b點射出,若將兩金屬板接到如圖乙所示的交變電壓上,欲使該粒子仍能從b點以速度v0射出,求: (1)交變電壓的周期T應(yīng)滿足什么條件? (2)粒子從a點射入金屬板的時刻應(yīng)滿足什么條件? 【解析】 (1)為使粒子仍從b點以速度v0穿出電場,在垂直于初速度方向上,粒子的運動應(yīng)為:加速,減速,反向加速,反向減速,經(jīng)歷四個過程后,回到中心線上時,在垂直于金屬板的方向上速度正好等于零,這段時間等于一個周期,故有L=nTv0,解得T= 粒子在T內(nèi)離開中心線的距離為y=a2 又a=,E=,解得y= 在運動過程中離開中心線的最大距離為ym=2y= 粒子不撞擊金屬板,應(yīng)有ym≤d 解得T≤2d 故n≥ ,即n取大于等于 的整數(shù). 所以粒子的周期應(yīng)滿足的條件為 T=,其中n取大于等于 的整數(shù). (2)粒子進入電場的時間應(yīng)為T,T,T,… 故粒子進入電場的時間為t=T(n=1,2,3,…). 【答案】 (1)T=,其中n取大于等于 的整數(shù) (2)t=T(n=1,2,3,…)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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