高考物理一轮复习 第7章 静电场 第3节 课时提能练22 电容器 带电粒子在电场中的运动

到乌蒙山区的昭通;从甘肃中部的定西，到内蒙古边陲的阿尔山，看真贫、知真贫，真扶贫、扶真贫，成为“花的精力最多”的事;“扶贫先扶志”“扶贫必扶智”“实施精准扶贫”课时提能练(二十二)电容器带电粒子在电场中的运动(限时：40分钟)A级跨越本科线1.两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m、带电荷量为q的油滴恰好静止在两板之间，如图7314所示在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中()图7314A油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向aB油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向bC油滴静止不动，电流计中的电流从b流向aD油滴静止不动，电流计中的电流从a流向bD电容器与电源相连，两极板间电压不变将两极板非常缓慢地水平错开一些，两极板正对面积减小，而间距不变，由E可知，电场强度不变，油滴受到的电场力不变，仍与重力平衡，因此油滴静止不动由C可知，电容减小，QCU，电荷量减小，电容器放电，因此可判断电流计中的电流从a流向b，故D正确2(2016全国乙卷)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上若将云母介质移出，则电容器()A极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变D平行板电容器电容的表达式为C，将极板间的云母介质移出后，导致电容器的电容C变小由于极板间电压不变，据QCU知，极板上的电荷量变小再考虑到极板间电场强度E，由于U、d不变，所以极板间电场强度不变，选项D正确3(2017西安交大附中质检)某空间区域有竖直方向的电场(图7315甲中只画出了一条电场线)，一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球，在电场中从A点由静止开始沿电场线竖直向下运动，不计一切阻力，运动过程中物体的机械能E与物体位移x关系的图象如图乙所示，由此可以判断()图7315A物体所处的电场为非匀强电场，且场强不断减小，场强方向向上B物体所处的电场为匀强电场，场强方向向下C物体可能先做加速运动，后做匀速运动D物体一定做加速运动，且加速度不断减小A由于物体的机械能逐渐减小，因此电场力做负功，故电场强度的方向向上，再根据机械能的变化关系可知，克服电场力做功越来越少，电场强度不断减小，故A正确、B错误；根据牛顿第二定律可知，物体受重力和电场力，且电场力逐渐减小，故加速度越来越大，C、D错误4(多选)a、b、c三个粒子由同一点O垂直场强方向同时进入偏转电场，其轨迹如图7316所示，其中b恰好飞出电场，不计重力，由此可以断定()图7316A在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上B进入电场时，c的速度最大，a的速度最小Cb和c同时飞离电场D动能的增量相比，a的最小，b和c的一样大AB据题意，粒子在偏转电场中做类平抛运动，其运动时间由偏转位移决定，而a、b、c粒子的加速度相等，由yat2可得，tatbtc，选项A正确，C错误；粒子在平行于极板方向上做匀速直线运动，根据xvt可知，vavb0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30.不计重力求A、B两点间的电势差. 【导学号：92492298】图7321【解析】设带电粒子在B点的速度大小为vB.粒子在垂直于电场方向的速度分量不变，即vBsin 30v0sin 60由此得vBv0设A、B两点间的电势差为UAB，由动能定理有qUABm(vv)联立式得UAB.【答案】B级名校必刷题10(2017长春模拟)将一平行板电容器接到稳压电源上充电，待电容器稳定后第一次保持电容器与电源相连，用外力缓慢将一极板沿电场方向向外移动一段距离，这一过程中外力做功W1；第二次将电容器与电源断开，仍用外力缓慢将一极板沿电场方向向外移动相同距离，这一过程中外力做功W2，则两次相比()AW1W2BW1W2CW1W2D无法确定B第一次保持电容器与电源相连，电容器两极板电压不变，用外力缓慢将一极板沿电场方向向外移动一段距离，在移动过程中，两极板之间的距离增大，由EU/d可知，两极板之间的电场强度逐渐减小在移动过程中，两极板之间的距离增大，由平行板电容器的决定式可知电容C减小，由CQ/U可知，极板带电荷量Q减小，所用外力FQE减小第二次充电后将电容器与电源断开，电容器极板带电荷量Q不变，两极板之间的电场强度E不变，用外力缓慢将一极板沿电场方向向外移动一段距离，在移动过程中，所用外力FQE不变所以两次相比，第二次做功多，即W1W2，选项B正确11(2017成都模拟)如图7322所示，平行板电容器与一直流电源相连，两极板水平放置，电容为C，开始开关闭合，电容器极板间电压为U，两极板间距为d.一电荷量大小为q的带电油滴以初动能Ek从一平行板电容器的两个极板中央水平射入(极板足够长)，带电油滴恰能沿图中所示水平虚线匀速通过电容器，则() 【导学号：92492299】图7322A断开开关，将上极板上移，带电油滴将撞击下极板，撞击下极板时的动能为EkUqB断开开关，将上极板上移，带电油滴将撞击上极板，撞击上极板时的动能为EkUqC闭合开关，将上极板下移，带电油滴将撞击下极板，撞击下极板时的动能为EkUqD闭合开关，将上极板下移，带电油滴将撞击上极板，撞击上极板时的动能为EkUqD断开开关时，两板带电量Q一定，根据C，C，E可得E，即两板间场强与两板间距无关，故断开开关，将上极板上移，带电油滴仍将沿直线通过电容器，选项A、B错误；开关闭合时油滴受重力和电场力平衡，有qEmg，将上极板下移，则电场强度变为原来的倍，电场力变为原来的倍，则油滴所受的合力方向向上，可知带电油滴向上偏转，根据动能定理知，qEmgEkEk，qEmg，解得动能EkEkmgdEkUq，故D正确，C错误12.如图7323所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为l0.20 m的绝缘轻线把质量m0.10 kg、带有正电荷的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时轻线与竖直方向的夹角37.现将小球拉至位置A，使轻线水平张紧后由静止释放g取10 m/s2，sin 370.60，cos 370.80.求：图7323(1)小球所受电场力的大小；(2)小球通过最低点C时的速度大小；(3)小球通过最低点C时轻线对小球的拉力大小【解析】(1)小球受重力mg、电场力F和拉力FT，其静止时受力如图所示根据共点力平衡条件有Fmgtan 370.75 N.(2)设小球到达最低点时的速度为v，小球从水平位置运动到最低点的过程中，根据动能定理有mglFlmv2解得v1.0 m/s.(3)设小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小为FT根据牛顿第二定律有FTmgm解得FT1.5 N.【答案】(1)0.75 N(2)1.0 m/s(3)1.5 N13如图7324所示，两平行金属板A、B长l8 cm，两板间距离d8 cm，A板比B板电势高300 V，即UAB300 V一带正电的粒子电量为q1010 C，质量为m1020 kg，从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场，初速度v02106 m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在中心线上O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响)已知两界面MN、PS相距为L12 cm，粒子穿过界面PS后被点电荷Q施加的电场力俘获从而以O点为圆心做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上(静电力常量k9109 Nm2/C2，粒子重力不计，tan 37，tan 53)求：图7324(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离h；(2)粒子穿过界面MN时的速度v；(3)粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离Y；(4)点电荷的电荷量Q(该小题结果保留一位有效数字). 【导学号：92492300】【解析】(1)设粒子在两极板间运动时加速度为a，运动时间为t，则：that2，a解得：h()20.03 m3 cm.(2)设粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为vy，则：vyat解得：vy1.5106 m/s所以粒子从电场中飞出时的速度为：v2.5106 m/s设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为，则：tan 解得：37.(3)带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，由相似三角形知识得：解得：Y0.1