2019年高考物理一輪復習 第七章 靜電場 第3講 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運動練習.doc
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第3講電容器與電容帶電粒子在電場中的運動板塊三限時規(guī)范特訓時間:45分鐘滿分:100分一、選擇題(本題共10小題,每小題7分,共70分。其中16為單選,710為多選)1如圖所示,甲圖中電容器的兩個極板和電源的兩極相連,乙圖中電容器充電后斷開電源。在電容器的兩個極板間用相同的懸線分別吊起完全相同的小球,小球靜止時懸線和豎直方向的夾角均為,將兩圖中的右極板向右平移時,下列說法正確的是()A甲圖中夾角減小,乙圖中夾角增大B甲圖中夾角減小,乙圖中夾角不變C甲圖中夾角不變,乙圖中夾角不變D甲圖中夾角減小,乙圖中夾角減小答案B解析甲圖中的電容器和電源相連,所以電容器兩極板間的電壓不變,當極板間的距離增大時,根據公式E可知,板間的電場強度減小,電場力減小,所以懸線和豎直方向的夾角將減小,C錯誤;當電容器充電后斷開電源,電容器的極板所帶的電荷量不變,根據平行板電容器的電容公式C,極板間的電壓U,極板間的電場強度E,當兩個極板電荷量不變,距離改變時,場強不變,故乙圖中兩極板間場強不變,電場力不變,夾角不變,A、D錯誤;綜上分析,選項B正確。22016商丘高三模擬如圖,一帶電粒子從小孔A以一定的初速度射入平行板P和Q之間的真空區(qū)域,經偏轉后打在Q板上如圖所示的位置。在其他條件不變的情況下要使該粒子能從Q板上的小孔B射出,下列操作中可能實現(xiàn)的是(不計粒子重力)()A保持開關S閉合,適當上移P極板B保持開關S閉合,適當左移P極板C先斷開開關S,再適當上移P極板D先斷開開關S,再適當左移P極板答案A解析如圖,粒子在板間做類斜拋運動,將速度分解為水平方向vx和豎直方向vy。豎直方向:vyv0sin,加速度a,E為場強,設t為粒子上升到最高點所用時間,則t。水平方向位移xvx2t2v0tcos。保持開關S閉合,電容器兩板間電壓U不變,適當上移P極板,兩極板間的距離變大,根據E知場強變小,豎直方向運動時間變長,水平方向的位移x2v0tcos變大,該粒子可能從Q板的B孔射出,A正確;若左移P極板,不影響場強,仍落在原處,B錯誤;斷開開關S,則電容器電量Q不變,適當上移P極板,由E知場強E不變,則粒子仍落到原處,C錯誤;斷開開關S,若左移P極板,由E知S變小E變大,則粒子加速度a變大,上升到最高點所用時間t變小,則水平方向位移x變小,不能到達B孔,D錯誤。3. 2018陜西咸陽模擬如圖,一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連,極板水平放置,極板間距為d;在下極板上疊放一厚度為l的金屬板,其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中。當把金屬板從電容器中快速抽出后,粒子P開始運動。重力加速度為g,粒子運動的加速度為()A.gB.gC.gD.g答案A解析抽出前,粒子受重力和電場力平衡,mgq,抽出后,根據牛頓第二定律,有mgqma,聯(lián)立解得ag,A正確。42018陜西渭南模擬如圖所示,平行板電容器板間電壓為U,板間距為d,兩板間為勻強電場,讓質子流以初速度v0垂直電場射入,沿a軌跡落到下板的中央,現(xiàn)只改變其中一條件,讓質子沿b軌跡落到下板邊緣,則可以將()A開關S斷開B初速度變?yōu)镃板間電壓變?yōu)镈豎直移動上板,使板間距變?yōu)?d答案C解析開關S斷開,電容器極板電荷量不變,電容器電容不變,電容器兩極板間電壓不變,場強不變,質子所受電場力不變,加速度不變,所以仍落到下板的中央,A錯誤;將初速度變?yōu)橐话?,質子加速度不變,運動時間不變,質子的水平位移變?yōu)樵瓉淼囊话?,不可能到達下板邊緣,B錯誤;當板間電壓變?yōu)闀r,場強變?yōu)樵瓉淼模妶隽ψ優(yōu)樵瓉淼?,加速度變?yōu)樵瓉淼模鶕at2知,時間為原來的2倍,由xv0t知水平位移為原來的2倍,所以能沿b軌跡落到下板邊緣,C正確;豎直移動上板,使板間距變?yōu)?d,則板間場強變?yōu)樵瓉淼模妶隽樵瓉淼?,加速度為原來的,根據yat2知,時間為原來的倍,水平位移為原來的倍,不能到達下板邊緣,D錯誤。52018吉林遼源五中模擬如圖所示,D為一理想二極管(正向電阻為0,反向電阻無窮大),平行金屬板M、N水平放置,兩板之間有一帶電微粒以速度v0沿圖示方向做直線運動,當微粒運動到P點時,將M板迅速向上平移一小段距離,則此后微粒的運動情況是()A沿軌跡運動B沿軌跡運動C沿軌跡運動D沿軌跡運動答案B解析當微粒運動到P點時,迅速將M板上移一小段距離,由于二極管反向電阻無窮大,兩極板上電量不變,由電容的決定式C,定義式C得MN兩板間電壓升高,由E,知電場強度不變,粒子受到的電場力不變,微粒的運動方向不變,仍沿軌跡做直線運動,故B正確,A、C、D錯誤。6. 如圖所示,電路可將聲音信號轉化為電信號,該電路中右側固定不動的金屬板b與能在聲波驅動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的震動膜a構成一個電容器,a、b通過導線與恒定電源兩極相接。若聲源S做簡諧運動,則()Aa振動過程中,a、b板間的電場強度不變Ba振動過程中,a、b板所帶電量不變Ca振動過程中,電容器的電容不變Da向右的位移最大時,a、b板所構成的電容器電容最大答案D解析金屬板b在聲波驅動下沿水平方向振動,兩極板間的距離發(fā)生變化,兩極板與電源相連,電勢差恒定,兩板間的場強發(fā)生變化,A錯誤;電容器的電容隨兩板間距離改變而改變,兩板帶電量隨電容改變而改變,B、C錯誤;當距離最近時,電容最大,D正確。7如圖所示,若在這個示波管的熒光屏上出現(xiàn)了一個亮斑P,那么示波管中的()A極板X應帶正電B極板X應帶正電C極板Y應帶正電D極板Y應帶正電答案AC解析由電子槍發(fā)射出的電子帶負電,所以P點的亮斑是由于極板X和Y帶正電所形成的,故A、C正確。82016山東日照質檢如圖所示,無限大均勻帶正電薄板豎直放置,其周圍空間的電場可認為是勻強電場。光滑絕緣細管垂直于板穿過中間小孔,一個視為質點的帶負電小球在細管內運動(細管絕緣且光滑)。以小孔為原點建立x軸,規(guī)定x軸正方向為加速度a、速度v的正方向,下圖分別表示x軸上各點的電勢,小球的加速度a、速度v和動能Ek隨x的變化圖象,其中正確的是()答案AB解析在勻強電場中,沿電場線方向,電勢均勻降低,A正確;帶負電小球受電場力與場強方向相反,在勻強電場中受電場力不變,故加速度不變,所以在x0區(qū)域內為負方向,B正確;小球在原點的初速度為v0,經過任意一段位移x后的速度為v,由勻變速直線運動規(guī)律可知,v2v2ax,所以vx圖象不是直線,C錯誤;由動能定理有:EqxEkmv,故Ekx圖象應為一次函數(shù)圖象,D錯誤。9. 三個電子從同一地點同時沿同一方向垂直進入偏轉電場,出現(xiàn)如圖所示的軌跡,則可以判斷()A它們在電場中運動時間相同BA、B在電場中運動時間相同,C先飛離電場CC進入電場時的速度最大,A最小D電場力對C做功最小答案BCD解析三電子在電場中運動的加速度a相同,在垂直于極板方向,yAyByC,由yat2知在電場中運動的時間tAtBtC,A錯誤,B正確;B、C水平位移相同,tBtC,故vCvB,而A、B運動時間相同,但xAvA,故C進入電場的速度最大,A最小,C正確;電場力做功WEqy,而yAyByC,故電場力對C做功最小,D正確。10如圖甲所示,平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力),兩板間距離足夠大。當兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后,在下圖中,反映電子速度v、位移x和加速度a三個物理量隨時間t的變化規(guī)律可能正確的是()答案AD解析在平行金屬板之間加上如題圖乙所示的交變電壓時,電子在平行金屬板間所受的電場力大小不變,F(xiàn),由牛頓第二定律Fma可知,電子的加速度大小不變,電子在第一個內向B板做勻加速直線運動,在第二個內向B板做勻減速直線運動,在第三個內反向做勻加速直線運動,在第四個內向A板做勻減速直線運動,所以at圖象應如圖D所示,vt圖象應如圖A所示,A、D正確,C錯誤;又因勻變速直線運動位移xv0tat2,所以xt圖象應是曲線,B錯誤。二、非選擇題(本題共2小題,共30分)112017衡水二模(15分)如圖甲所示,兩塊水平平行放置的導電板,板距為d,大量電子(質量為m,電荷量為e)連續(xù)不斷地從中點O沿與極板平行的OO方向射入兩板之間,當兩板不帶電時,這些電子通過兩板之間的時間為3t0,當在兩板間加如圖乙所示的周期為2t0、幅值恒為U0的周期性電壓時,所有的電子均能從兩板間通過(不計重力)。求這些電子穿過平行板時距OO的最大距離和最小距離。答案解析以電場力的方向為正方向,畫出電子在t0、tt0時刻進入電場后,沿電場力方向的速度vy隨時間變化的vyt圖象如圖丙和丁所示電場強度E電子的加速度a由圖丙中vy1at0vy2a2t0由圖丙可得電子的最大側移,即穿過平行板時距OO的最大距離ymaxt0vy1t0t0由圖丁可得電子的最小側移,即穿過平行板時距OO的最小距離ymint0vy1t0。122016北京高考(15分)如圖所示,電子由靜止開始經加速電場加速后,沿平行于板面的方向射入偏轉電場,并從另一側射出。已知電子質量為m,電荷量為e,加速電場電壓為U0。偏轉電場可看作勻強電場,極板間電壓為U,極板長度為L,板間距為d。(1)忽略電子所受重力,求電子射入偏轉電場時的初速度v0和從電場射出時沿垂直板面方向的偏轉距離y;(2)分析物理量的數(shù)量級,是解決物理問題的常用方法。在解決(1)問時忽略了電子所受重力,請利用下列數(shù)據分析說明其原因。已知U2.0102 V,d4.0102 m,m9.11031 kg,e1.61019 C,g10 m/s2;(3)極板間既有靜電場也有重力場。電勢反映了靜電場各點的能的性質,請寫出電勢的定義式。類比電勢的定義方法,在重力場中建立“重力勢”G的概念,并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點。答案(1) (2)見解析(3)電勢和重力勢G都是反映場的能的性質的物理量,僅由場自身的因素決定。解析(1)根據動能定理可得:eU0mv所以電子射入偏轉電場時的初速度v0在偏轉電場中,電子的運動時間tL在偏轉電場中,電子的加速度a。偏轉距離ya(t)2。(2)考慮電子所受重力和電場力的數(shù)量級,有重力Gmg9.11030 N電場力F81016 N由于FG,因此不需要考慮電子所受的重力。(3)電場中某點電勢定義為電荷在該點的電勢能Ep與電荷量q的比值,即,由于重力做功與路徑無關,可以類比靜電場電勢的定義,將重力場中物體在某點的重力勢能EG與其質量m的比值叫做“重力勢”,即G。電勢和“重力勢”G都是反映場的能的性質的物理量,僅由場自身的因素決定。- 配套講稿:
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