高考物理一輪基礎(chǔ)復(fù)習(xí) 電容器、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1

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電容器、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題(每小題6分，共48分)1一平行板電容器兩極板間距為d，極板面積為S，電容為，其中0是常量對(duì)此電容器充電后斷開(kāi)電源當(dāng)增加兩板間距時(shí)，電容器極板間()A電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差變大B電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差不變C電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差不變D電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差減小解析A電容器充電后斷開(kāi)，故電容器的帶電荷量不變，當(dāng)增大兩極板間的距離時(shí)，由C可知，電容器的電容變小，由U可知電壓變大，又由E可得E，所以電場(chǎng)強(qiáng)度不變，A正確2如圖是一種通過(guò)測(cè)量電容器電容的變化，來(lái)檢測(cè)液面高低的儀器原理圖，電容器的兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線接到指示器上，指示器可顯示電容的大小，下列關(guān)于該儀器的說(shuō)法中正確的有()A該儀器中電容的兩個(gè)電極分別是芯柱和導(dǎo)電液體B芯柱外套的絕緣管越厚，該電容器的電容越大C如果指示器顯示出電容增大了，則說(shuō)明電容器中液面升高了D如果指示器顯示出電容減小了，則說(shuō)明電容器中液面升高了解析AC類(lèi)似于平行板電容器的結(jié)構(gòu)：導(dǎo)線芯和液體構(gòu)成電容器的兩塊電極，導(dǎo)線芯的絕緣層就是兩極間的電介質(zhì)，其厚度d相當(dāng)于兩平行板間的距離，進(jìn)入液體深度h相當(dāng)于兩平行板的相對(duì)面積(且h越大，則S越大)；所以d大時(shí)C就小，若C大時(shí)就表明h大A、C正確3圖(a)為示波管的原理圖如果在電極YY之間所加的電壓按圖(b)所示的規(guī)律變化，在電極XX之間所加的電壓按圖(c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是()解析B電子在YY和XX間沿電場(chǎng)方向均做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由位移公式xat2t2，知水平位移和豎直位移均與電壓成正比在t0時(shí)刻，UY0知豎直位移為0，故A、C錯(cuò)誤在t時(shí)刻，UY最大，可知豎直位移最大，故B正確，D錯(cuò)誤4.如圖所示，地面上某區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m的帶負(fù)電的小球以水平方向的初速度v0由O點(diǎn)射入該區(qū)域，剛好通過(guò)豎直平面中的P點(diǎn)，已知連線OP與初速度方向的夾角為45，則此帶電小球通過(guò)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為()Amv B.mvC2mv D.mv解析D由題意可知小球到P點(diǎn)時(shí)水平位移和豎直位移相等，即v0tvPyt合速度vPv0EkPmvmv，故選D.5.如圖所示，矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩個(gè)帶正電的粒子a和b以相同的水平速度射入電場(chǎng)，粒子a由頂點(diǎn)A射入，從BC的中點(diǎn)P射出，粒子b由AB的中點(diǎn)O射入，從頂點(diǎn)C射出若不計(jì)重力，則a和b的荷質(zhì)比(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)是()A12 B21 C18 D81解析Da粒子和b粒子在水平方向均做速度為v的勻速運(yùn)動(dòng)，分別有BPvta，BCvtb，且2BPBC，故2tatb；在豎直方向上，分別有 ABt，OBt，且AB2OB，解得a和b的荷質(zhì)比為81.6.如圖所示，一帶電粒子從平行帶電金屬板(平行板電容器)左側(cè)中點(diǎn)垂直于電場(chǎng)線以速度v0射入電場(chǎng)中，恰好能從下板邊緣以速率v飛出電場(chǎng)若其他條件不變，將上、下兩個(gè)極板同時(shí)向上、下兩側(cè)平移相同的距離(使板間距離適當(dāng)增大一些)，仍使該粒子從兩板左側(cè)中點(diǎn)垂直于電場(chǎng)線以速度v0射入電場(chǎng)中，則以下說(shuō)法正確的是(不計(jì)粒子重力)()A粒子將打在下極板上B粒子仍能從下板邊緣以速率v飛出電場(chǎng)C粒子仍能飛出電場(chǎng)，且飛出電場(chǎng)時(shí)的速率仍為vD粒子仍能飛出電場(chǎng)，且飛出電場(chǎng)時(shí)的速率大于v解析C板間距離增大后，板間的場(chǎng)強(qiáng)不變，故粒子的側(cè)移量仍相同，粒子仍能飛出電場(chǎng)，且飛出電場(chǎng)時(shí)電場(chǎng)力做功相同，故速率仍為v，C正確7如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器a和b為其兩極板，a板接地；P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地開(kāi)始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度.在以下方法中，能使懸線的偏角變大的是()A縮小a、b間的距離B加大a、b間的距離C取出a、b兩極板間的電介質(zhì)D換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)解析BC已知電容器C帶電荷量不變，a、Q兩板均接地，電勢(shì)為零b、P兩板電勢(shì)相等當(dāng)ab間距離縮小時(shí)，電容器C的電容變大，電壓U變小即b、P兩板電勢(shì)減小，即P、Q間電壓減小，電場(chǎng)強(qiáng)度E減小，懸線偏角減小，所以A錯(cuò)誤，B正確取出a、b兩極板間電介質(zhì)時(shí)，電容器C的電容變小，電壓U變大，懸線偏角增大，所以C正確當(dāng)換一塊電介常數(shù)更大的電介質(zhì)時(shí)，電容器C的電容變大，電壓U變小，懸線偏角減小，所以D錯(cuò)誤8如圖(a)所示，兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓，一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處若在t0時(shí)刻釋放該粒子，粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，并最終打在A板上則t0可能屬于的時(shí)間段是()A0t0 B.t0C.t0T DTt0解析B設(shè)粒子的速度方向、位移方向向右為正，依題意得，粒子的速度方向時(shí)而為正，時(shí)而為負(fù)，最終打在A板上時(shí)位移為負(fù)，速度方向?yàn)樨?fù)作出t00、時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖所示由于速度圖線與時(shí)間軸所圍面積表示粒子通過(guò)的位移，則由圖象可知當(dāng)0t0，t0T時(shí)粒子在一個(gè)周期內(nèi)的總位移大于零；當(dāng)t0T時(shí)情況類(lèi)似因粒子最終打在A板上，則要求粒子在每個(gè)周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，對(duì)照各選項(xiàng)可知只有B正確二、非選擇題(共52分)9(8分)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子以速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，恰好從c點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)，離開(kāi)時(shí)速度為v，不計(jì)重力，則電場(chǎng)強(qiáng)度大小為_(kāi)解析從a點(diǎn)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做的功WqEL，根據(jù)動(dòng)能定理得Wmv2mv，所以qELmv2mv，場(chǎng)強(qiáng)大小E.【答案】10(12分)在示波管中，電子通過(guò)電子槍加速，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極，然后射到熒光屏上，如圖所示，設(shè)電子的質(zhì)量為m(不考慮所受重力)，電荷量為e，從靜止開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速，加速電場(chǎng)電壓為U1，然后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電極中兩板之間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，求電子射到熒光屏上的動(dòng)能為多大？解析電子在加速電場(chǎng)加速時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理知eU1mv進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后Lvxt，vyat，ae射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)合速度v.以后勻速到達(dá)熒光屏由以上各式得Ekmv2eU1.【答案】eU111(15分)在真空中水平放置的平行板電容器，其兩極板間有一個(gè)帶電油滴，電容器兩極板間距為d，當(dāng)平行板電容器的電壓為U0時(shí)，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U1，油滴開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)；經(jīng)時(shí)間t后，電容器突然放電使其電壓減少U2，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t，油滴恰好回到原來(lái)位置假設(shè)油滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有失去電荷，充電和放電的過(guò)程均很短暫，這段時(shí)間內(nèi)油滴的位移可忽略不計(jì)重力加速度為g.試求：(1)帶電油滴所帶電荷量與質(zhì)量之比；(2)第一個(gè)t與第二個(gè)t時(shí)間內(nèi)油滴運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比；(3)U1與U2之比解析(1)油滴靜止時(shí)，有mgq，則.(2)設(shè)第一個(gè)t內(nèi)油滴的位移為x1，加速度為a1，第二個(gè)t內(nèi)油滴的位移為x2，加速度為a2，則x1a1t2，x2v1ta2t2且v1a1t，x2x1解得.(3)油滴向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)：qmgma1即qma1油滴向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí)mgqma2即qma2則解得.【答案】(1)(2)(4)12(17分)如圖所示，在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為L(zhǎng)、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在與右側(cè)虛線相距也為L(zhǎng)處有一與電場(chǎng)平行的屏現(xiàn)有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計(jì))，以垂直于電場(chǎng)線方向的初速度v0射入電場(chǎng)中，v0方向的延長(zhǎng)線與屏的交點(diǎn)為O.試求：(1)粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間；(2)粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值tan ；(3)粒子打到屏上的點(diǎn)P到O的距離x.解析(1)根據(jù)題意，粒子在垂直于電場(chǎng)線的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間t.(2)設(shè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿平行電場(chǎng)線方向的速度為vy，根據(jù)牛頓第二定律，粒子在電場(chǎng)中的加速度為a所以vya所以粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值為tan .(3)設(shè)粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離為y，則ya()2又xyLtan 得x.【答案】(1)(2)(3)- 6 -