《2020版高考物理一輪復習 課后限時集訓21 電容器 帶電粒子在電場中的運動（含解析）新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020版高考物理一輪復習 課后限時集訓21 電容器 帶電粒子在電場中的運動（含解析）新人教版（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課后限時集訓(二十一) 電容器 帶電粒子在電場中的運動 (建議用時：40分鐘) [基礎對點練] 題組一：電容器與電容 1.(2019·賓川模擬)用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖所示)。設兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為θ。實驗中，極板所帶電荷量不變(　　) A．保持S不變，增大d，則θ變大 B．保持S不變，增大d，則θ變小 C．保持d不變，減小S，則θ變小 D．保持d不變，減小S，則θ不變 A　[根據(jù)電容的決定式C＝得知，電容與極板間距離成反比，當保持S不變，增大d時，電容減小，電容器的電量Q不變，由電容的定義式C＝分析可知板間

2、電勢差增大，則靜電計指針的偏角θ變大，故A正確，B錯誤。根據(jù)電容的決定式C＝得知，電容與極板的正對面積成正比，當保持d不變，減小S時，電容減小，電容器極板所帶的電荷量Q不變，則由電容的定義式C＝分析可知板間電勢差增大，靜電計指針的偏角θ變大，故C、D錯誤。] 2.(2019·鄭州模擬)如圖所示，A、B為兩塊豎直放置的平行金屬板，G是靜電計，開關S閉合后，靜電計指針張開一定角度。下述做法可使靜電計指針張角增大的是(　　) A．使A板向左平移以增大板間距離 B．在A、B兩板之間插入一塊陶瓷板 C．斷開S后，使B板向左平移以減小板間距離 D．斷開S后，使B板向上平移以減小極板正對面積

3、 D　[開關S閉合，電容器兩端的電勢差不變，則指針的張角不變，故A、B錯誤。斷開S，電容器所帶的電量不變，B板向左平移減小板間距，則電容增大，根據(jù)U＝知，電勢差減小，則指針張角減小，故C錯誤。斷開S，電容器所帶的電量不變，A、B的正對面積錯開，電容減小，根據(jù)U＝知，電勢差增大，則指針張角增大，故D正確。] 3.(多選)(2019·上饒模擬)一位同學用底面半徑為r的圓桶形塑料瓶制作了一種電容式傳感器，用來測定瓶內溶液深度的變化，如圖所示，瓶的外壁涂有一層導電涂層和瓶內導電溶液構成電容器的兩極，它們通過探針和導線與電源、電流計、開關相連，中間的一層塑料為絕緣介質，其厚度為d，相對介電常數(shù)為εr。

4、若發(fā)現(xiàn)在某段時間t內有大小為I的電流從下向上流過電流計，設電源提供電壓恒定為U，則下列說法中正確的是(　　) A．瓶內液面升高了 B．瓶內液面降低了 C．電容器在這段時間內放電 D．瓶內液面高度在t時間內變化了 BCD　[根據(jù)C＝，當d、 εr不變時，C∝S，而正對面積S正比于液面高度h。電流計中有從下向上流過的電流，說明電容器在放電，電容器帶電荷量Q＝CU在減小，在電壓U恒定時，說明電容C在減小，則h也在減小，瓶內的液面降低了，故A錯誤，B、C正確。t時間內放電，釋放的電荷量ΔQ＝UΔC＝It，ΔC＝＝，解得Δh＝，故D項正確。] 題組二：帶電粒子在電場中的運動 4．(20

5、17·江蘇高考)如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點．由O點靜止釋放的電子恰好能運動到P點。現(xiàn)將C板向右平移到P′點，則由O點靜止釋放的電子(　　) A．運動到P點返回 B．運動到P和P′點之間返回 C．運動到P′點返回 D．穿過P′點 A　[設AB、BC間的電場強度分別為E1、E2，間距分別為d1和d2，電子由O點運動到P點的過程中，據(jù)動能定理得： eE1d1－eE2d2＝0 ① 當C板向右平移后，BC板間的電場強度 E′2＝＝＝＝， BC板間的電場強度與板間距無關，大小不變。 第二次釋放后，設電子在BC間移動的距離為

6、x，則 eE1d1－eE2x＝0－0 ② 比較①②兩式知，x＝d2，即電子運動到P點時返回，選項A正確。] 5．(2019·合肥調研)一電子以初速度v0垂直于場強方向射入平行板電容器，射出電容器時的速度為v0。若上述過程中電子的初速度變?yōu)樵瓉淼?倍，電子重力不計，則電子射出電容器時的速度為(　　) A．v0　 B．2v0　　　C．3v0　　　D．2v0 A　[一電子以初速度v0，垂直于場強方向射入平行板電容器，射出電容器時的速度為v0，根據(jù)平行四邊形定則知，離開電容器時豎直分速度為：vy＝＝2v0，當初速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則運動時間變?yōu)樵瓉淼囊话?，加速度不變，離開偏轉電場時的豎直

7、分速度變?yōu)樵瓉淼囊话耄礊関0，根據(jù)平行四邊形定則知，電子射出電容器的速度為：v＝＝v0，故A正確，B、C、D錯誤。] 6.(2019·合肥模擬)如圖所示，平行板電容器A、B兩極板水平放置，將其和二極管串聯(lián)接在電源上，已知A板和電源正極相連，二極管具有單向導電性。一帶負電小球從A、B間的某一固定點水平射入，打在B板上的N點，小球的重力不能忽略，現(xiàn)通過上下平移A板來改變兩板間距，則下列說法正確的是(　　) A．當A、B間距增大時，小球可能打在N點的左側 B．當A、B間距減小時，小球可能打在N點的左側 C．當A、B間距減小時，電場力對小球做功不變 D．當A、B間距增大時，電場力對小球

8、做功不變 D　[當AB間距d增大時，電容減小，但Q不可能減小，所以Q不變，根據(jù)E＝＝＝知E不變，所以電場力不變，小球仍然打在N點，運動軌跡不變，所以電場力做功也不變，故A錯誤，D正確；當A、B間距減小時，電容增大，電容器充電，平行板間的電壓不變，根據(jù)E＝可知電場強度變大，由于電荷帶負電，受到向上的電場力，所以小球運動的加速度會變小，則在平行板間運動的時間會變長，所以水平位移也將變大，應該落在N點的右側，并且隨著電場力的增大，則電場力做功也將變大，故B、C錯誤。] 7.(2019·昆明模擬)如圖所示，平行板電容器兩極板接在電源兩端，且傾斜放置。一帶電小球從A端水平射入，能沿水平直線AB運動，

9、則(　　) A．小球的電勢能將減小 B．小球一定帶正電 C．若斷開開關S，把B板拉開一段距離到圖中虛線位置，小球仍做直線運動 D．若始終閉合S，把B板拉開一段距離到圖中虛線位置，小球仍做直線運動 C　[小球受到垂直極板向上的電場力和向下的重力，合力方向與速度方向相反，則粒子帶負電，電場力做負功，電勢能增加，選項A、B錯誤；若斷開開關S，則極板帶電量不變，則把B板拉開一段距離到圖中虛線位置，兩板間場強不變，小球仍做直線運動，選項C正確；若始終閉合S，把B板拉開一段距離到圖中虛線位置，兩板距離變大，場強變小，重力和電場力的合力方向不再與速度共線，此時小球將做曲線運動，選項D錯

10、誤。] [考點綜合練] 8．(2019·南京模擬)測定電子的電荷量的實驗裝置示意圖如圖所示，置于真空中的油滴室內有兩塊水平放置的平行金屬板M、N，并分別與電壓為U的恒定電源兩極相連，板的間距為d?，F(xiàn)有一質量為m的帶電油滴在極板間勻速下落，已知元電荷為e、重力加速度為g，則(　　) A．油滴中電子的數(shù)目為 B．油滴從小孔運動至N過程中，電勢能增加mgd C．油滴從小孔運動至N過程中，機械能增加eU D．若將極板M向下緩慢移動一小段距離，油滴將加速下降 B　[帶電油滴在極板間勻速下落，故受力平衡，則有mg＝q，所以油滴帶電荷量q＝，所以電子的數(shù)目為n＝＝，故A錯誤。油滴下降過程中

11、，電場力方向向上，那么電場力做的功為－mgd，電勢能增加mgd，故B正確。機械能減少，故C錯誤。若將極板M向下緩慢移動一小段距離，d減小，那么，電場力F＝q增大，合外力豎直向上，油滴將減速下降，故D錯誤。] 9.(2019·鹽城模擬)如圖所示，帶正電的A球固定，質量為m、電荷量為＋q的粒子B從a處以速度v0射向A，虛線abc是B運動的一段軌跡，b點距離A最近，粒子經(jīng)過b點時速度為v，重力忽略不計，則(　　) A．粒子從a運動到b的過程中動能不斷增大 B．粒子從b運動到c的過程中加速度不斷增大 C．可求出A產(chǎn)生的電場中a、b兩點間的電勢差 D．可求出A產(chǎn)生的電場中b點的電場強度大小

12、 C　[由圖知，帶電粒子受到A處正電荷的排斥力作用，粒子從a運動到b的過程中庫侖力做負功，其動能不斷減小，故A錯誤。粒子從b運動到c的過程中粒子離正電荷越來越遠，所受的庫侖力減小，加速度減小，故B錯誤。根據(jù)動能定理得：＋qUab＝mv2－mv，可以求出A產(chǎn)生的電場中a、b兩點間的電勢差Uab，故C正確。a、b間不是勻強電場，根據(jù)公式U＝Ed，不能求b點的電場強度，故D錯誤，故選C。] 10．一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔(小孔對電場的影響可忽略不計)。小孔正上方處的P點有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進入電容器，并在下極板處

13、(未與極板接觸)返回。若將下極板向上平移，則從P點開始下落的相同粒子將(　　) A．打到下極板上 B．在下極板處返回 C．在距上極板處返回 D．在距上極板d處返回 D　[設板間電壓為U，場強為E，則E＝， 由動能定理得mg·d－qEd＝0 將下極板向上平移后，U不變，d′＝d，則E′＝＝E，設粒子在距上極板x處返回，則 mg－qE′x＝0 聯(lián)立解得x＝d，故D正確，A、B、C錯誤。] 11．如圖所示，絕緣光滑軌道AB部分是傾角為30°的斜面，AC部分為豎直平面上半徑為R的圓軌道，斜面與圓軌道相切。整個裝置處于場強為E、方向水平向右的勻強電場中?，F(xiàn)有一個質量為m的帶正電小球，

14、電荷量為q＝，要使小球能安全通過圓軌道，在O點的初速度應滿足什么條件？ 解析：小球先在斜面上運動，受重力、電場力、支持力，然后在圓軌道上運動，受重力、電場力、軌道作用力，如圖所示，類比重力場，將電場力與重力的合力視為等效重力mg′，大小為mg′＝＝，tan θ＝＝，得θ＝30°，等效重力的方向與斜面垂直指向右下方，小球在斜面上勻速運動。 因要使小球能安全通過圓軌道，在圓軌道的“等效最高點”(D點)滿足“等效重力”剛好提供向心力，即有：mg′＝，因θ＝30°與斜面的傾角相等，由幾何關系知AD＝2R，令小球以最小初速度v0運動，由動能定理知： －2mg′R＝mv－mv 解得v0＝，

15、因此要使小球安全通過圓軌道，初速度應滿足v≥。 答案：v≥ 12．(2019·唐山模擬)如圖甲所示，一對平行金屬板M、N長為L，相距為d，O1O為中軸線。當兩板間加電壓UMN＝U0時，兩板間為勻強電場，忽略兩極板外的電場。某種帶負電的粒子從O1點以速度v0沿O1O方向射入電場，粒子恰好打在上極板M的中點，粒子重力忽略不計。 甲　　　　　　　　乙 (1)求帶電粒子的比荷； (2)若MN間加如圖乙所示的交變電壓，其周期T＝，從t＝0開始，前內UMN＝2U，后內UMN＝－U，大量的上述粒子仍然以速度v0沿O1O方向持續(xù)射入電場，最終所有粒子剛好能全部離開電場而不打在極板上，求U的值。

16、 解析：(1)設粒子經(jīng)過時間t0打在M板中點，沿極板方向有L＝v0t0， 垂直極板方向有d＝ t，解得＝。 (2)粒子通過兩板時間為t＝＝2T，從t＝0時刻開始，粒子在兩板間運動時每個電壓變化周期的前三分之一時間內的加速度大小為a1＝，方向垂直極板向上；在每個電壓變化周期的后三分之二時間內加速度大小為a2＝，方向垂直極板向下。不同時刻從O1點進入電場的粒子在電場方向的速度vy隨時間t變化的關系如圖所示。 因為所有粒子剛好能全部離開電場而不打在極板上，可以確定在t＝nT(n＝0,1,2,3…)或t＝nT＋T(n＝0,1,2,3…)時刻進入電場的粒子恰好分別從極板右側上下邊緣處飛出，它們在電場方向偏轉的距離最大，有d＝2，解得U＝。 答案：(1)　(2)U0 - 8 -