2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場(chǎng) 第3講 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案

2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場(chǎng) 第3講 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案一、電容器及電容1.電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體組成.(2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值.(3)電容器的充、放電：充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩極板帶上等量的異種電荷，電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能.放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.2.電容(1)定義：電容器所帶的電荷量與兩個(gè)極板間的電勢(shì)差的比值.(2)定義式：C.(3)單位：法拉(F)、微法(F)、皮法(pF).1F106F1012pF.(4)意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的高低.(5)決定因素：由電容器本身物理?xiàng)l件(大小、形狀、相對(duì)位置及電介質(zhì))決定，與電容器是否帶電及電壓無(wú)關(guān).3.平行板電容器的電容(1)決定因素：正對(duì)面積，相對(duì)介電常數(shù)，兩板間的距離.(2)決定式：C.自測(cè)1關(guān)于電容器及其電容，下列說(shuō)法中正確的是()A.平行板電容器一板帶電Q，另一板帶電Q，則此電容器不帶電B.由公式C可知，電容器的電容隨電荷量Q的增加而增大C.對(duì)一個(gè)電容器來(lái)說(shuō)，電容器的電荷量與兩板間的電勢(shì)差成正比D.如果一個(gè)電容器兩板間沒(méi)有電壓，就不帶電荷，也就沒(méi)有電容答案C二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.加速(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，WqEdqUmv2mv02.(2)在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，WqUmv2mv02.2.偏轉(zhuǎn)(1)運(yùn)動(dòng)情況：如果帶電粒子以初速度v0垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，則帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，如圖1所示.圖1(2)處理方法：將粒子的運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和沿電場(chǎng)力方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)解決有關(guān)問(wèn)題.(3)基本關(guān)系式：運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，加速度a，偏轉(zhuǎn)量yat2，偏轉(zhuǎn)角的正切值：tan.三、示波管1.示波管的構(gòu)造電子槍，偏轉(zhuǎn)電極，熒光屏(如圖2所示)圖22.示波管的工作原理(1)YY上加的是待顯示的信號(hào)電壓，XX上是儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓.(2)觀察到的現(xiàn)象如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY之間都沒(méi)有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏中心，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑.若所加掃描電壓和信號(hào)電壓的周期相等，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖象.自測(cè)2教材P39第3題先后讓一束電子和一束氫核通過(guò)同一對(duì)平行板形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).進(jìn)入時(shí)速度方向與板面平行，在下列兩種情況下，分別求出離開(kāi)時(shí)電子偏角的正切與氫核偏角的正切之比.(1)電子與氫核的初速度相同.(2)電子與氫核的初動(dòng)能相同.答案見(jiàn)解析解析設(shè)加速電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電壓為U，帶電粒子的電荷量為q、質(zhì)量為m，垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度為v0，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間距離為d、極板長(zhǎng)為l，則：帶電粒子在加速電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初動(dòng)能mv02qU0，粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度a，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)力方向的速度vyat，粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度方向的偏轉(zhuǎn)角的正切值tan.(1)若電子與氫核的初速度相同，則.(2)若電子與氫核的初動(dòng)能相同，則1.命題點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.兩類典型問(wèn)題(1)電容器始終與恒壓電源相連，電容器兩極板間的電勢(shì)差U保持不變.(2)電容器充電后與電源斷開(kāi)，電容器兩極板所帶的電荷量Q保持不變.2.動(dòng)態(tài)分析思路(1)U不變根據(jù)C先分析電容的變化，再分析Q的變化.根據(jù)E分析場(chǎng)強(qiáng)的變化.根據(jù)UABE·d分析某點(diǎn)電勢(shì)變化.(2)Q不變根據(jù)C先分析電容的變化，再分析U的變化.根據(jù)E分析場(chǎng)強(qiáng)變化.例1(2016·全國(guó)卷·14)一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上.若將云母介質(zhì)移出，則電容器()A.極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大B.極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大C.極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D.極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變答案D解析由C可知，當(dāng)將云母介質(zhì)移出時(shí)，r變小，電容器的電容C變?。灰?yàn)殡娙萜鹘釉诤銐褐绷麟娫瓷?，故U不變，根據(jù)QCU可知，當(dāng)C減小時(shí)，Q減小.再由E，由于U與d都不變，故電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，選項(xiàng)D正確.變式1(2016·天津理綜·4)如圖3所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地，在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，表示靜電計(jì)指針的偏角.若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置，則()圖3A.增大，E增大B.增大，Ep不變C.減小，Ep增大D.減小，E不變答案D解析若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離，根據(jù)C可知，C變大；根據(jù)QCU可知，在Q一定的情況下，兩極板間的電勢(shì)差減小，則靜電計(jì)指針偏角減小；根據(jù)E，QCU，C聯(lián)立可得E，可知E不變；P點(diǎn)離下極板的距離不變，E不變，則P點(diǎn)與下極板的電勢(shì)差不變，P點(diǎn)的電勢(shì)不變，故Ep不變；由以上分析可知，選項(xiàng)D正確.變式2(多選)如圖4所示，A、B為兩塊平行帶電金屬板，A帶負(fù)電，B帶正電且與大地相接，兩板間P點(diǎn)處固定一負(fù)電荷，設(shè)此時(shí)兩極板間的電勢(shì)差為U，P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為E，電勢(shì)為P，負(fù)電荷的電勢(shì)能為Ep，現(xiàn)將A、B兩板水平錯(cuò)開(kāi)一段距離(兩板間距不變)，下列說(shuō)法正確的是()圖4A.U變大，E變大B.U變小，P變小C.P變小，Ep變大D.P變大，Ep變小答案AC解析根據(jù)題意可知兩極板間電荷量保持不變，當(dāng)正對(duì)面積減小時(shí)，則由C可知電容減小，由U可知極板間電壓增大，由E可知，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，故A正確；設(shè)P與B板之間的距離為d，P點(diǎn)的電勢(shì)為P，B板接地，B0，則由題可知0PEd是增大的，則P一定減小，由于負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能一定較大，所以可知電勢(shì)能Ep是增大的，故C正確.命題點(diǎn)二帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)1.做直線運(yùn)動(dòng)的條件(1)粒子所受合外力F合0，粒子或靜止，或做勻速直線運(yùn)動(dòng).(2)粒子所受合外力F合0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng).2.用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析a，E，v2v022ad.3.用功能觀點(diǎn)分析勻強(qiáng)電場(chǎng)中：WEqdqUmv2mv02非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：WqUEk2Ek1例2如圖5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(diǎn).由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn).現(xiàn)將C板向右平移到P點(diǎn)，則由O點(diǎn)靜止釋放的電子()圖5A.運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回B.運(yùn)動(dòng)到P和P點(diǎn)之間返回C.運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回D.穿過(guò)P點(diǎn)答案A解析根據(jù)平行板電容器的電容的決定式C、定義式C和勻強(qiáng)電場(chǎng)的電壓與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式UEd可得E，可知將C板向右平移到P點(diǎn)，B、C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，由O點(diǎn)靜止釋放的電子仍然可以運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，并且會(huì)原路返回，故選項(xiàng)A正確.變式3勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖象如圖6所示.當(dāng)t0時(shí)，在此勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止釋放一個(gè)帶電粒子(帶正電)，設(shè)帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用，則下列說(shuō)法中正確的是()圖6A.帶電粒子將始終向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)B.2s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)C.3s末帶電粒子的速度不為零D.03s內(nèi)，電場(chǎng)力做的總功為零答案D解析由牛頓第二定律可知帶電粒子在第1s內(nèi)的加速度和第2s內(nèi)的加速度的關(guān)系，因此粒子將先加速1s再減速0.5s，速度為零，接下來(lái)的0.5s將反向加速，vt圖象如圖所示，根據(jù)圖象可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖象可知2s內(nèi)的位移為負(fù)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由圖象可知3s末帶電粒子的速度為零，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理結(jié)合圖象可知03s內(nèi)，電場(chǎng)力做的總功為零，故選項(xiàng)D正確.變式4如圖7所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間距離為d，上極板正中有一小孔.質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)小孔到達(dá)下極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，重力加速度為g).求：圖7(1)小球到達(dá)小孔處的速度大小；(2)極板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量；(3)小球從開(kāi)始下落到運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間.答案(1)(2)C(3)解析(1)由v22gh得v.(2)在極板間帶電小球受重力和電場(chǎng)力作用，加速度大小為a，有qEmgma且v202ad，得E，由UEd、QCU，得QC.(3)由thd，可得t命題點(diǎn)三帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1.運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1)沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間(2)沿電場(chǎng)力方向，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)2.兩個(gè)結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)，偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的.證明：由qU0mv02yat2··()2tan得：y，tan(2)粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)O為粒子水平位移的中點(diǎn)，即O到偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)邊緣的距離為.3.功能關(guān)系當(dāng)討論帶電粒子的末速度v時(shí)也可以從能量的角度進(jìn)行求解：qUymv2mv02，其中Uyy，指初、末位置間的電勢(shì)差.例3(2016·北京理綜·23改編)如圖8所示，電子由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，并從另一側(cè)射出.已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場(chǎng)電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板間電壓為U，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，板間距為d.圖8(1)忽略電子所受重力，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0和從電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離y；(2)分析物理量的數(shù)量級(jí)，是解決物理問(wèn)題的常用方法.在解決(1)問(wèn)時(shí)忽略了電子所受重力，請(qǐng)利用下列數(shù)據(jù)分析說(shuō)明其原因.已知U2.0×102V，d4.0×102m，m9.1×1031kg，e1.6×1019C，g10m/s2.答案(1)(2)見(jiàn)解析解析(1)根據(jù)動(dòng)能定理，有eU0mv02，電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tL加速度a偏轉(zhuǎn)距離ya(t)2(2)只考慮電子所受重力和電場(chǎng)力的數(shù)量級(jí)，有重力Gmg1029N電場(chǎng)力F1015N由于FG，因此不需要考慮電子所受的重力.1.如圖1所示，一帶電小球懸掛在豎直放置的平行板電容器內(nèi)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合，小球靜止時(shí)，懸線與豎直方向的夾角為，則()圖1A.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，若減小平行板間的距離，則夾角增大B.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，若增大平行板間的距離，則夾角增大C.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，若減小平行板間的距離，則夾角增大D.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，若減小平行板間的距離，則夾角減小答案C解析帶電小球在電容器中處于平衡時(shí)，由平衡條件有tan ，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電容器兩極板上的電荷量Q不變，由C，U，E可知E，故增大或減小兩極板間的距離d，電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，因?yàn)閮蓸O板間的電壓U不變，由E可知，減小兩極板間的距離d，E增大，變大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.2.(多選)將平行板電容器兩極板之間的距離、電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度大小和極板所帶的電荷量分別用d、U、E和Q表示.下列說(shuō)法正確的是()A.保持U不變，將d變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則E變?yōu)樵瓉?lái)的一半B.保持E不變，將d變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則U變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍C.保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則U變?yōu)樵瓉?lái)的一半D.保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則E變?yōu)樵瓉?lái)的一半答案AD解析由E可知，若保持U不變，將d變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則E變?yōu)樵瓉?lái)的一半，A項(xiàng)正確；若保持E不變，將d變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則U變?yōu)樵瓉?lái)的一半，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由C，C，E，可得U，E，所以，保持d不變，若Q變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則U變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，C項(xiàng)錯(cuò)誤；保持d不變，若Q變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則E變?yōu)樵瓉?lái)的一半，D項(xiàng)正確.3.兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m、電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖2所示，OAh，此電子具有的初動(dòng)能是()圖2A.B.edUhC.D.答案D解析由動(dòng)能定理得：ehEk，所以Ek.4.(2015·新課標(biāo)全國(guó)·14)如圖3所示，兩平行的帶電金屬板水平放置.若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩板繞過(guò)a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將()圖3A.保持靜止?fàn)顟B(tài)B.向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)C.向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)D.向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)答案D解析兩平行金屬板水平放置時(shí)，帶電微粒靜止，有mgqE，現(xiàn)將兩板繞過(guò)a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后，兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，電場(chǎng)力方向也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，但大小不變，此時(shí)電場(chǎng)力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確.5.如圖4所示，電容器極板間有一可移動(dòng)的電介質(zhì)板，介質(zhì)與被測(cè)物體相連，電容器接入電路后，通過(guò)極板上物理量的變化可確定被測(cè)物體的位置，則下列說(shuō)法中正確的是()圖4A.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)極板答案D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QCU知電容器帶電荷量減少，此時(shí)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(cuò)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(cuò)誤.6.如圖5所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地.一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離()圖5A.帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B.P點(diǎn)的電勢(shì)將降低C.帶電油滴的電勢(shì)能將減少D.電容器的電容減小，極板帶電荷量將增大答案B解析電容器和電源相連，則電容器兩端的電壓不變，兩極板間距離增大，可知兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E電減小，故油滴將向下運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；下極板接地，所以電勢(shì)為零，設(shè)P點(diǎn)距離下極板的距離為L(zhǎng)，則PE電L，L不變，E電減小，所以P點(diǎn)的電勢(shì)將降低，B正確；油滴向下運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電，故電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，C錯(cuò)誤；根據(jù)公式C可得，d增大，C減小，因U不變，根據(jù)公式C可得，C減小，Q減小，故D錯(cuò)誤.7.(2017·安徽蚌埠四校聯(lián)考)如圖6所示，兩極板與電源相連接，電子從負(fù)極板邊緣沿垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子恰好從正極板邊緣飛出，現(xiàn)保持負(fù)極板不動(dòng)，正極板在豎直方向移動(dòng)，并使電子入射速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，而電子仍從原位置射入，且仍從正極板邊緣飛出，則兩極板間距離變?yōu)樵瓉?lái)的()圖6A.2倍B.4倍C.D.答案C解析電子從負(fù)極板邊緣垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，做類平拋運(yùn)動(dòng).假設(shè)電子的帶電荷量為e，質(zhì)量為m，初速度為v，極板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，極板的間距為d，電場(chǎng)強(qiáng)度為E.由于電子做類平拋運(yùn)動(dòng)，所以水平方向有：Lvt，豎直方向有：yat2··()2d.因?yàn)镋，可得：d2，若電子的速度變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，仍從正極板邊緣飛出，則由上式可得兩極板的間距d應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的，故選C.8.如圖7所示，帶正電的粒子以一定的初速度v0沿兩板的中線進(jìn)入水平放置的平行金屬板內(nèi)，恰好沿下板的邊緣飛出，已知板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間的距離為d，板間電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，粒子通過(guò)平行金屬板的時(shí)間為t(不計(jì)粒子的重力)，則()圖7A.在前時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做的功為B.在后時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做的功為C.在粒子下落前和后的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功之比為12D.在粒子下落前和后的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功之比為21答案B解析帶正電的粒子以一定的初速度v0沿兩板的中線進(jìn)入水平放置的平行金屬板內(nèi)，恰好沿下板的邊緣飛出，帶電粒子所做的運(yùn)動(dòng)是類平拋運(yùn)動(dòng).豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可知，前后兩段相等時(shí)間內(nèi)豎直方向上的位移之比為13，電場(chǎng)力做功之比也為13.又因?yàn)殡妶?chǎng)力做的總功為，所以在前時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做的功為，A選項(xiàng)錯(cuò)；在后時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做的功為，B選項(xiàng)對(duì)；在粒子下落前和后的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功相等，故C、D選項(xiàng)錯(cuò).9.(2014·山東理綜·18)如圖8所示，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長(zhǎng)為s，豎直邊ad長(zhǎng)為h.質(zhì)量均為m、帶電量分別為q和q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)域(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中).不計(jì)重力，若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于()圖8A.B.C.D.答案B解析根據(jù)對(duì)稱性，兩粒子軌跡的切點(diǎn)位于矩形區(qū)域abcd的中心，則在水平方向有sv0t，在豎直方向有h··t2，解得v0，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤.10.如圖9所示，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí)，小物塊恰好靜止.重力加速度取g，sin37°0.6，cos37°0.8.求：圖9(1)水平向右電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度；(2)若將電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來(lái)的，物塊的加速度是多大？(3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離L時(shí)的動(dòng)能.答案(1)(2)0.3g(3)0.3mgL解析(1)小物塊靜止在斜面上，受重力、電場(chǎng)力和斜面支持力，受力分析如圖所示，則有FNsin 37°qEFNcos 37°mg解得E(2)若電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來(lái)的，即E由牛頓第二定律得mgsin 37°qEcos 37°ma解得a0.3g(3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離L時(shí)，重力做正功，電場(chǎng)力做負(fù)功，支持力不做功，由動(dòng)能定理得mgLsin 37°qELcos 37°Ek0解得Ek0.3mgL.11.反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來(lái)產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過(guò)程類似.如圖10所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電微粒從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始，在電場(chǎng)力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng).已知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別是E12.0×103N/C和E24.0×103 N/C，方向如圖所示.帶電微粒質(zhì)量m1.0×1020kg、帶電荷量q1.0×109C，A點(diǎn)距虛線MN的距離d11.0cm，不計(jì)帶電微粒的重力，忽略相對(duì)論效應(yīng).求：圖10(1)B點(diǎn)到虛線MN的距離d2；(2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t.答案(1)0.50cm(2)1.5×108s解析(1)帶電微粒由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有|q|E1d1|q|E2d20，E1d1E2d2，解得d20.50 cm.(2)設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)的加速度大小分別為a1、a2，由牛頓第二定律有|q|E1ma1，|q|E2ma2，設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1、t2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有d1a1t12，d2a2t22.又tt1t2，代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得t1.5×108 s.12.(2017·湖北黃岡中學(xué)模擬)如圖11甲所示，空間存在水平方向的大小不變、方向周期性變化的電場(chǎng)，其變化規(guī)律如圖乙所示(取水平向右為正方向).一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(重力不計(jì))，開(kāi)始處于圖中的A點(diǎn).在t0時(shí)刻將該粒子由靜止釋放，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0，剛好運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，且瞬時(shí)速度為零.已知電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E0.試求：圖11(1)電場(chǎng)變化的周期T應(yīng)滿足的條件；(2)A、B之間的距離；(3)若在t時(shí)刻釋放該粒子，則經(jīng)過(guò)時(shí)間t0粒子的位移為多大？答案見(jiàn)解析解析(1)經(jīng)過(guò)時(shí)間t0，瞬時(shí)速度為零，故時(shí)間t0為周期的整數(shù)倍，即：t0nT解得：T，n為正整數(shù).(2)作出vt圖象，如圖甲所示.最大速度為：vma··vt圖象與時(shí)間軸包圍的面積表示位移大小，為：svmt0，n為正整數(shù).(3)若在t時(shí)刻釋放該粒子，作出vt圖象，如圖乙所示.vt圖象與時(shí)間軸包圍的面積表示位移大小，上方面積表示前進(jìn)距離，下方的面積表示后退的距離：故位移為：x··()2·2n··()2·2n，n為正整數(shù).