高考物理一輪復(fù)習(xí) 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

3、電容器帶電粒子在電場中的運動基礎(chǔ)訓(xùn)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(guān)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(dāng)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，靜電計指針張角不變；當(dāng)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()AU變小 BU不變 CE變大 DEp不變答案：AD解析：根據(jù)電容器充電后與電源斷開可知，Q不變，將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點的電勢不變，P點電勢能Epq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(shè)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(fù)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)；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(fù)運動，選C.4如圖所示，電子(不計重力，電荷量為e，質(zhì)量為m)由靜止經(jīng)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eB為使電子能飛出A、B板，則要求U1>U2C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(guān)，故B錯誤電子在A、B板間的水平位移xv0t，豎直位移yat2，其中a，eU1mv，聯(lián)立得y，與電荷量、質(zhì)量無關(guān)，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(jīng)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，電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應(yīng)該滿足的條件是()A.< B.<C.< D.<答案：C解析：根據(jù)qU1mv2，再根據(jù)t和yat2··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(jīng)加速電場加速后垂直于電場方向飛入偏轉(zhuǎn)電場，最后打在熒光屏上已知加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，兩偏轉(zhuǎn)極板間距為d，板長為L，偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)位移y；(2)電子打在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)距離OP.答案：(1)(2)(L2D)解析：設(shè)電子加速后速度為v0，則eU1mv在偏轉(zhuǎn)電場中水平方向：Lv0t豎直方向：yt2聯(lián)立解得y.(2)由類平拋運動的推論可得聯(lián)立解得OPyy(L2D)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?qū)⒃撾娙萜髋c電源連接，閉合開關(guān)后，懸線與豎直方向夾角為，則()A保持開關(guān)閉合，縮小P、Q兩板間的距離，角度會減小B保持開關(guān)閉合，加大P、Q兩板間的距離，角度會增大C斷開開關(guān)，加大P、Q兩板間的距離，角度會增大D斷開開關(guān)，縮小P、Q兩板間的距離，角度不變化答案：D解析：保持開關(guān)閉合，電容器兩端的電壓不變，減小兩板間距離，根據(jù)E，電場強度增大，角度增大，A錯誤；增大兩板間距離，場強減小，角度減小，B錯誤；將開關(guān)斷開，Q不變，則有E，改變距離d，場強不變，角度不變，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、R25 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 eV，已知OAP30°.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/mC過A點的電場線與x軸垂直DP、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UPA60 V，由勻強電場中電場強度與電勢差的關(guān)系可得E160 V/m，故D正確，A、B、C錯誤9(多選)兩個相同的電容器A和B如圖所示連接，它們的極板均水平放置，當(dāng)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dD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，當(dāng)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(jù)牛頓第二定律得mgm，由解得U，則板間電壓變?yōu)樵瓉淼模鶕?jù)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(nèi)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，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()A12 B21 C18 D81答案：D解析：如圖所示，設(shè)AB長為2h，BC長為2l，對a粒子有2haatt，lv0ta，解得2h2，對b粒子有habtt，2lv0tb，解得h2，可得，D正確11如圖甲所示，質(zhì)量為m、電荷量為e的電子經(jīng)加速電壓U1加速后，在水平方向沿O1O2垂直進入偏轉(zhuǎn)電場已知形成偏轉(zhuǎn)電場的平行板電容器的極板長為L(不考慮電場邊緣效應(yīng))，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.甲乙(1)求電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度大小v；(2)若偏轉(zhuǎn)電場兩板間加恒定電壓，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電場所加電壓U2；(3)若偏轉(zhuǎn)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(jīng)加速電場后在t0時刻進入偏轉(zhuǎn)電場，最后水平擊中A點，求偏轉(zhuǎn)電場電壓U0以及周期T分別應(yīng)該滿足的條件答案：見解析解析：(1)電子經(jīng)加速電場加速eU1mv2解得v.(2)由題意知，電子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后做勻速直線運動到達A點，設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角為，由幾何關(guān)系得tan 解得tan又tan 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(zhuǎn)，且vy0，則電子應(yīng)在t0時刻進入偏轉(zhuǎn)電場，且電子在偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電場中的運動時間滿足tnTT(n1,2,3，)在豎直方向滿足2n×a22n×·2解得U0(n1,2,3，) 我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協(xié)調(diào)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(jīng)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(diào)等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。