高考物理大一轮复习 第七章 静电场（第3课时）电容器 带电粒子在电场中的运动检测

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。第3课时电容器带电粒子在电场中的运动【基础巩固】电容器的动态分析1.静电计是用来测量电容器两极板间电势差的仪器,两极板之间的电势差越大则静电计的指针偏角越大.平行板电容器、滑动变阻器、电源、开关以及静电计按如图所示的电路连接.当开关闭合时静电计的指针有偏转,下列能使偏角增大的是(A)A.断开开关增大两极板间的距离B.闭合开关增大两极板间的距离C.闭合开关减小两极板间的距离D.闭合开关使变阻器滑动的滑片向左移动解析:断开开关,两极板所带电荷量恒定,增大两极板间的距离,根据C=rS4kd可得电容减小,根据C=QU可得两极板间的电压增大,即偏角增大,A正确;闭合开关,两极板间的电压恒定,偏角不变,B,C,D错误.2.如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒.S闭合时,该微粒恰好能保持静止.在以下两种情况下:保持S闭合,充电后将S断开.下列说法能实现使该带电微粒向上运动到上极板的是(B) A.情况下,可以通过上移极板M实现B.情况下,可以通过上移极板N实现C.情况下,可以通过上移极板M实现D.情况下,可以通过上移极板N实现解析:保持S闭合时,电容器电压不变,板间电场强度E=Ud,当d减小时E变大,可使电场力大于重力,从而使微粒向上运动,故选项A错,B对.充电后断开S时,电容器带电量不变,则板间电场强度E=Ud=QCd,C=rS4kd,所以E=4kQrS,E不随d而变化,故选项C,D均错误.3.(2016内蒙古巴市一中期末)(多选)美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴,准确地测定了电子的电荷量.如图,平行板电容器两极板M,N与电压为U的恒定电源两极相连,板的间距为d.现有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落,则(AC)A.此时极板间的电场强度E=UdB.油滴带电荷量为mgUdC.减小极板间电压,油滴将加速下落D.将极板N向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动解析:两极板间的电压为U,板间距离为d,则板间的电场强度E=Ud,故选项A正确.油滴静止不动,由平衡条件有mg=qE=qUd,得油滴带电荷量为q=mgdU,故选项B错误.减小极板间的电压时,由E=Ud知板间场强E减小,油滴所受的电场力减小,则油滴将加速下落,故选项C正确.将极板N向下缓慢移动一小段距离,由E=Ud知板间场强E减小,油滴所受的电场力减小,则油滴将向下运动,故选项D错误.带电粒子(带电体)在电场中的直线运动4.(多选)如图所示,在等势面沿竖直方向的匀强电场中,一带负电的微粒以一定初速度射入电场,并沿直线AB运动,由此可知(AB)A.电场中A点的电势高于B点的电势B.微粒在A点时的动能大于在B点时的动能,在A点时的电势能小于在B点时的电势能C.微粒在A点时的动能小于在B点时的动能,在A点时的电势能大于在B点时的电势能D.微粒在A点时的动能与电势能之和等于在B点时的动能与电势能之和解析:一带负电的微粒以一定初速度射入电场,并沿直线AB运动,其受到的电场力F只能垂直于等势面水平向左,才能保证重力、电场力的合力与AB共线.则电场方向水平向右,如图所示,所以电场中A点的电势高于B点的电势,选项A正确;微粒从A向B运动,则合外力做负功,动能减小,电场力做负功,电势能增加,选项C错误,B正确;微粒的动能、重力势能、电势能三种能量的总和保持不变,所以选项D错误.带电粒子在电场中的偏转5.如图所示,带电粒子P所带的电荷量是带电粒子Q的3倍,它们以相等的速度v0从同一点出发,沿着跟电场强度垂直的方向射入匀强电场,分别打在M,N点,若OM=MN,则P和Q的质量之比为(粒子重力不计)(A) A.34B.43C.32D.23解析:P和Q在匀强电场中做类平抛运动,它们沿水平方向均以初速度v0做匀速直线运动,根据OM=MN可知,它们沿竖直方向的下落时间之比为tPtQ=12;根据h=12at2可得a=2ht2,可见,它们沿竖直方向下落的加速度之比为aPaQ=41;根据a=Eqm可得m=Eqaqa,所以mPmQ=qPqQaQaP=314=34,所以选项A正确,B,C,D错误.6.(2016山西大同四校联考)有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示.其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒(不计重力),此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经偏转电场后打到纸上,显示出字符.已知偏移量越小打在纸上的字迹越小,现要缩小字迹,下列措施可行的是(C)A.增大墨汁微粒的比荷B.减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能C.减小偏转极板的长度D.增大偏转极板间的电压解析:微粒以一定的初速度垂直射入匀强电场做类平抛运动,则在水平方向:L=v0t在竖直方向:y=12qUmdt2解得y=qUL22mdv02=qUL24dEk0要缩小字迹,应减小偏移距离y,则应减小比荷、增大初动能、减小极板长度、减小极板间电压,故选项C正确.7.导学号 00622491(多选)如图所示,竖直平面内有水平向左的匀强电场E,M点与P点的连线垂直电场线,M点与N点在同一条电场线上.两个完全相同的带等量正电荷的粒子,以相同的初速度大小v0分别从M点和N点沿竖直平面进入电场,重力不计.M点的粒子与电场线成一定的夹角进入,N点的粒子垂直电场线进入,两粒子恰好都能经过P点,在此过程中,下列说法正确的是(AD) A.电场力对两粒子做功不相同B.两粒子到达P点的速度大小可能相等C.两粒子到达P点时的电势能都减少D.两粒子到达P点所需时间一定不相等解析:M,P在同一等势面上,电场力对从M点进入的粒子不做功,对从N点进入的粒子做正功,选项A正确;从M点和N点分别进入电场中的粒子初动能相同,电场力做功不同,故末动能一定不同,两粒子到达P点速度大小一定不同,选项B错误;电场力对从M点进入的粒子不做功,电势能不减少,选项C错误;两粒子在竖直方向都做匀速运动,竖直方向位移相同,但速度不同,故所用时间一定不相等,选项D正确.8.(2016甘肃武威二中质检)如图所示,板长L=10 cm,板间距离d=10 cm的平行板电容器水平放置,它的左侧有与水平方向成30角斜向右上方的匀强电场(图中未画出),某时刻一质量为m、带电荷量为q的小球由O点静止释放,沿直线OA从电容器C的中线水平进入,最后刚好打在电容器的上极板右边缘,O到A的距离x=8033 cm,(g取10 m/s2)求:(1)电容器外左侧匀强电场的电场强度E的大小;(2)小球刚进入电容器C时的速度v的大小;(3)电容器C极板间的电压U.解析:(1)由于带电小球做直线运动,因此小球所受合力沿水平方向,则小球带正电且有Eqsin 30=mg得E=2mgq.(2)从O点到A点,由动能定理得mgxtan 60=12mv2-0解得v=4 m/s.(3)小球在电容器C中做类平抛运动,水平方向L=vt竖直方向d2=12at2,a=Uqmd-g联立解得U=17mq.答案:(1)2mgq(2)4 m/s(3)17mq带电粒子在交变电场中的运动9.导学号 00622492如图(甲)所示,两个平行金属板P,Q竖直放置,两板间加上如图(乙)所示的电压,t=0时,Q板比P板电势高5 V,此时在两板的正中央M点有一个电子,速度为零,电子在电场力作用下运动,使得电子的位置和速度随时间变化.假设电子始终未与两板相碰.在0t810-10 s的时间内,这个电子处于M点的右侧,速度方向向左且大小逐渐减小的时间是(D)A.0t210-10 sB.210-10 st410-10 sC.410-10 st610-10 sD.610-10 st1),电压变化的周期为2,如图(乙)所示.在t=0时,极板B附近的一个电子,质量为m、电荷量为e,受电场作用由静止开始运动.若整个运动过程中,电子未碰到极板A,且不考虑重力作用.若k=54,电子在02时间内不能到达极板A,求d应满足的条件.解析:电子在0时间内做匀加速运动,加速度的大小为a1=eU0md,位移x1=12a12在2时间内先做匀减速运动,后反向做匀加速运动加速