2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第七章 基礎(chǔ)課3 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練(含解析)教科版

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1、2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第七章 基礎(chǔ)課3 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練(含解析)教科版一、選擇題(16題為單項(xiàng)選擇題,710題為多項(xiàng)選擇題)1(2016浙江理綜,14)以下說(shuō)法正確的是()A在靜電場(chǎng)中,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低B外力對(duì)物體所做的功越多,對(duì)應(yīng)的功率越大C電容器電容C與電容器所帶電荷量Q成正比D在超重和失重現(xiàn)象中,地球?qū)ξ矬w的實(shí)際作用力發(fā)生了變化解析在靜電場(chǎng)中,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,選項(xiàng)A正確;根據(jù)P可知,外力對(duì)物體所做的功越多,對(duì)應(yīng)的功率不一定越大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電容器電容C與電容器所帶電荷量Q無(wú)關(guān),只與兩板的正對(duì)面積、兩板間距以及兩板間的電介質(zhì)有關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤

2、;在超重和失重現(xiàn)象中,地球?qū)ξ矬w的實(shí)際作用力沒(méi)有發(fā)生變化,只是物體的視重發(fā)生了變化,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A2.如圖1所示,平行板電容器與電源相接,充電后切斷電源,然后將電介質(zhì)插入電容器極板間,則兩板間的電勢(shì)差U及板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況為()圖1AU變大,E變大 BU變小,E變小CU不變,E不變 DU變小,E不變解析當(dāng)平行板電容器充電后切斷電源,極板所帶電荷量Q保持不變,插入電介質(zhì)后,電容器的電容C變大,則U將變小,而由E可知,板間場(chǎng)強(qiáng)E也將變小。選項(xiàng)B正確。答案B3.如圖2所示,電子由靜止開(kāi)始從A板向B板運(yùn)動(dòng),到達(dá)B板的速度為v,保持兩板間電壓不變,則()圖2A當(dāng)減小兩板間的距離時(shí),速度v增大B當(dāng)減

3、小兩板間的距離時(shí),速度v減小C當(dāng)減小兩板間的距離時(shí),速度v不變D當(dāng)減小兩板間的距離時(shí),電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)解析由動(dòng)能定理得eUmv2,當(dāng)改變兩極板間的距離時(shí),U不變,v就不變,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;粒子在極板間做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),即t,當(dāng)d減小時(shí),v不變,電子在兩極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C4.如圖3所示,平行板電容器上極板帶正電,從上極板的端點(diǎn)A點(diǎn)釋放一個(gè)帶電荷量為Q(Q0)的粒子,粒子重力不計(jì),以水平初速度v0向右射出,當(dāng)它的水平速度與豎直速度的大小之比為12時(shí),恰好從下端點(diǎn)B射出,則d與L之比為()圖3A12 B21C11 D13解析設(shè)粒子從A到B的時(shí)間

4、為t,粒子在B點(diǎn)時(shí),豎直方向的分速度為vy,由類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得Lv0t,dt,又v0vy12,可得dL11,選項(xiàng)C正確。答案C5如圖4所示,左側(cè)為加速電場(chǎng),右側(cè)為偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),加速電場(chǎng)的加速電壓是偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓的k倍。有一初速度為零的帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后,從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板正中間垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向射入,且正好能從下極板右邊緣穿出電場(chǎng),不計(jì)帶電粒子的重力,則偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)長(zhǎng)、寬的比值為()圖4A. B. C. D.解析設(shè)加速電壓為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,因?yàn)閝U1mv,帶電粒子離開(kāi)加速電場(chǎng)時(shí)的速度v0;在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中t2,解得td,水平距離lv0tdd,所以,B正確。答案B6如圖5所示,水平放置的兩平行金屬板

5、與一直流電源相連,一帶正電的粒子僅在重力和電場(chǎng)力作用下以某一初速度沿圖中直線從A運(yùn)動(dòng)到B,現(xiàn)將平行金屬板分別以O(shè)、O為圓心在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)相同角度后,帶電粒子依舊能夠沿直線從A運(yùn)動(dòng)到B,則()圖5A平行金屬板一定順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45B平行金屬板一定逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45C帶電粒子電勢(shì)能一定逐漸增加D帶電粒子一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)解析剛開(kāi)始時(shí)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng),mgqEq,由受力分析可知,粒子在豎直方向上合力為零。如圖所示,平行金屬板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角,則qcos qcos qmg,所以粒子是否做直線運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)角度大小無(wú)關(guān),根據(jù)受力分析可知,電場(chǎng)力做正功,粒子的電勢(shì)能逐漸減少,粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng);同理,若平行金屬板逆時(shí)

6、針旋轉(zhuǎn)角,則粒子電勢(shì)能逐漸增加,粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)D正確。答案D7(2015廣東理綜,21)如圖6所示的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將兩個(gè)帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動(dòng)到同一水平線上的不同位置,釋放后,M、N保持靜止,不計(jì)重力,則()圖6AM的帶電量比N的大BM帶負(fù)電荷,N帶正電荷C靜止時(shí)M受到的合力比N的大D移動(dòng)過(guò)程中勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)M做負(fù)功解析帶電球M、N在不計(jì)重力條件下平衡,說(shuō)明M、N兩球所受電場(chǎng)力的合力為零,即M、N所在點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為零,所以M球在N球處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向向左,大小為E,故M球帶負(fù)電;同理,N球在M球處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向向左,大小為E,故N球帶正電,且兩球所帶電荷量相等。勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)M的

7、電場(chǎng)力方向與M移動(dòng)方向成鈍角,做負(fù)功。所以B、D正確。答案BD8如圖7所示,M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板,板間有勻強(qiáng)電場(chǎng),質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計(jì)重力),以初速度v0由小孔進(jìn)入電場(chǎng),當(dāng)M、N間電壓為U時(shí),粒子剛好能到達(dá)N板,如果要使這個(gè)帶電粒子能到達(dá)M、N兩板間距的處返回,則下述措施能滿足要求的是()圖7A使初速度為原來(lái)的B使M、N間電壓提高到原來(lái)的2倍C使M、N間電壓提高到原來(lái)的4倍D使初速度和M、N間電壓都減為原來(lái)的解析在粒子剛好到達(dá)N板的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得qEd0mv,所以d,令帶電粒子離開(kāi)M板的最遠(yuǎn)距離為x,則使初速度減為原來(lái)的,x,故A錯(cuò);使M、N間電壓提高

8、到原來(lái)的2倍,電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,x,故B對(duì);使M、N間電壓提高到原來(lái)的4倍,電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,x,故C錯(cuò);使初速度和M、N間電壓減為原來(lái)的,電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的一半,x,故D對(duì)。答案BD9(2017衡水調(diào)研)美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)研究平行板間懸浮不動(dòng)的帶電油滴,準(zhǔn)確地測(cè)定了電子的電荷量。如圖8所示,平行板電容器兩極板M、N與電壓為U的恒定電源兩極相連,板的間距為d?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落,則()圖8A此時(shí)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度EB油滴帶電荷量為C減小極板間電壓,油滴將加速下落D將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離,油滴將向上運(yùn)動(dòng)解析極板間電壓為U,間距為d,是勻強(qiáng)電場(chǎng),故場(chǎng)強(qiáng)E

9、,故A正確;油滴受重力和電場(chǎng)力,處于平衡狀態(tài),故mgq,解得q,故B錯(cuò)誤;減小極板間電壓,場(chǎng)強(qiáng)減小,電場(chǎng)力小于重力,合力向下,故油滴將加速下落,故C正確;將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離,板間距增加,場(chǎng)強(qiáng)減小,電場(chǎng)力減小,電場(chǎng)力小于重力,合力向下,故油滴將加速下落,故D錯(cuò)誤。答案AC10如圖9所示,帶正電的金屬滑塊質(zhì)量為m、電荷量為q,與絕緣水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(1)。水平面上方有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E。如果在A點(diǎn)給滑塊一個(gè)向左的大小為v的初速度,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)速度恰好為零,則下列說(shuō)法正確的是()圖9A滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后將返回向A運(yùn)動(dòng),來(lái)回所用時(shí)間相同B滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后將返回向A運(yùn)動(dòng),到A

10、點(diǎn)時(shí)速度大小仍為vC滑塊回到A點(diǎn)時(shí)速度大小為vDA、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為解析由A點(diǎn)到B點(diǎn)過(guò)程,滑塊加速度為aAB(1)g,由B點(diǎn)到A點(diǎn)過(guò)程,滑塊加速度為aBA(1)g,而位移大小相等,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間不可能相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;滑塊返回A點(diǎn)時(shí)的速度大小不可能等于滑塊在A點(diǎn)的初速度,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)v22aABx,v2aBAx,可得回到A點(diǎn)時(shí)滑塊速度vAv,x,UABEx,選項(xiàng)C、D正確。答案CD二、非選擇題11(2016北京市海淀區(qū)二模)如圖10所示,質(zhì)量m2.0104 kg、電荷量q1.0106 C的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。取g10 m/s2。圖10(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的

11、電場(chǎng)強(qiáng)度 E1的大小和方向; (2)在t0時(shí)刻,勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小突然變?yōu)镋24.0103 N/C,且方向不變。求在t0.20 s時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做的功; (3)在t0.20 s時(shí)刻突然撤掉第(2)問(wèn)中的電場(chǎng),求帶電微?;氐匠霭l(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。解析(1)由題意知E1qmg,E1 N/C2.0103 N/C,方向向上。(2)在t0時(shí)刻,電場(chǎng)強(qiáng)度突然變化為E24.0103 N/C。設(shè)微粒的加速度為a1,在t0.20 s時(shí)間內(nèi)上升高度為h,電場(chǎng)力做功為W,則qE2mgma1,解得a110 m/s2,ha1t2,解得h0.20 m,WqE2h,解得W8.0104 J。 (3)設(shè)在t0.20 s時(shí)刻突然撤掉電場(chǎng)時(shí)

12、粒子的速度大小為v,回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為Ek,則va1t,Ekmghmv2,解得Ek8.0104 J。答案(1)2.0103 N/C方向向上(2)8.0104 J(3)8.0104 J12(2017太原考試)如圖11,直角坐標(biāo)系xOy位于同一豎直平面內(nèi),其中x軸水平、y軸豎直,xOy平面內(nèi)長(zhǎng)方形區(qū)域OABC內(nèi)有方向垂直O(jiān)A的勻強(qiáng)電場(chǎng),OA長(zhǎng)為l,與x軸間的夾角30。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球(可看作質(zhì)點(diǎn))從y軸上的P點(diǎn)沿x軸方向以一定速度射出,恰好從OA的中點(diǎn)M垂直O(jiān)A進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域。已知重力加速度為g。圖11(1)求P的縱坐標(biāo)yP及小球從P射出時(shí)的速度v0;(2)已知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E,若小球不能從BC邊界離開(kāi)電場(chǎng),OC長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件?解析(1)設(shè)小球從P運(yùn)動(dòng)到M所用時(shí)間為t1,則有yPsin gtcos v0t1gt1解得yPlv0(2)設(shè)小球到達(dá)M時(shí)速度為vM,進(jìn)入電場(chǎng)后加速度為a,有vM又mgcos qE小球在電場(chǎng)中沿vM方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿與vM垂直方向做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)邊界OC的長(zhǎng)度為d時(shí),小球不從BC邊射出,在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2mgsin madvMt2at解得dl答案(1)l(2)dl

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