高三物理一轮复习练习选修(3).doc

1.如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化的情况在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是()解析：由平行板电容器电容的决定式CrS/(4kd)可知，电容C与极板之间距离d成反比，在第一象限反比例函数图象是一条双曲线，所以A正确答案：A2(2011年高考天津理综)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是()AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E1解析：由C和C及E得，E，由电荷量由Q增为2Q，板间距由d减为，得E22E1；又UEd可得U1U2，故A、B、D错，C对答案：C3(2013年济南模拟)如图所示，质子(H)和粒子(He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为()A11 B12C21 D14解析：由y和Ek0mv，得：y可知，y与q成正比，B正确答案：B4.(2013年长沙模拟)如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E1.0102 V/m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h0.80 m的a处有一粒子源，盒内粒子以v02.0102 m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m2.01015 kg，电荷量为q1012 C的带电粒子，粒子最终落在金属板b上若不计粒子重力，求：(结果保留两位有效数字)(1)粒子源所在处a点的电势；(2)带电粒子打在金属板上时的动能；(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积)是多少？若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？解析：(1)题中匀强电场竖直向下，b板接地；因此aUabEh1.01020.80 V80 V.(2)不计重力，只有静电力做功，对粒子由动能定理qUabEkmv可得带电粒子打在金属板上时的动能为EkqUabmv1.21010 J.(3)粒子源射出的粒子打在金属板上的范围是以粒子平抛的水平位移为半径的圆设水平抛出后t时间落在板上：xv0t，hat2，a，Sx2联立以上各式得所形成的面积S4 m2，可以通过减小h或增大E来实现答案：(1)80 V(2)1.21010 J(3)面积4 m2可以通过减小h或增大E来实现命题报告教师用书独具知识点题号静电现象1示波管的原理及使用2带电粒子的直线运动3、7、10电容器的动态分析4、6带电粒子在电容器中的平衡5、11带电粒子在电场中的曲线运动8、9带电粒子在电场中的偏转12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则()AB带正电BB不带电CB的内外表面电势相等DB带负电解析：根据静电平衡的特点可知：金属球壳是一等势体，其内外表面电势相等，选项C正确；静电感应使球壳内表面带负电，外表面不带电(接地)，故A、B错，D对答案：CD2(2011年高考安徽理综)图(a)为示波管的原理图如果在电极YY之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()解析：由图(b)及图(c)知，当UY为正时，Y板电势高，电子向Y偏，而此时UX为负，即X板电势高，电子向X板偏，所以选B.答案：B3.(2012年高考新课标全国卷)如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A所受重力与电场力平衡B电势能逐渐增加C动能逐渐增加 D做匀变速直线运动解析：由题意可知粒子做直线运动，受到竖直向下的重力和垂直极板的静电力，考虑到静电力和重力不可能平衡，故只有静电力与重力的合力方向水平向左才能满足直线运动条件，故粒子做匀减速直线运动，静电力做负功，电势能逐渐增强，B、D对答案：BD4(2012年高考江苏卷)一充电后的平行板电容器保持两板间的正对面积、间距和电荷量不变，在两板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()AC和U均增大 BC增大，U减小CC减小，U增大 DC和U均减小解析：根据C，插入电介质，电容C增大，根据U，知U减小，B正确答案：B5如图所示，A、B为水平正对放置的平行金属板，板间距离为d，一质量为m的带电油滴在两金属板之间，油滴运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比将油滴由静止释放，若两金属板间的电压为零，一段时间后油滴以速率v匀速下降若两金属板间加电压U，一段时间后油滴以速率2v匀速上升由此可知油滴所带电荷量的大小为()A. B.C. D.解析：板间电压为零，油滴匀速下降时，mgkv，当两板间电压为U，油滴匀速上升时，qmg2kv，以上两式联立可得q，C正确答案：C6静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是()A断开开关S后，将A、B分开些B保持开关S闭合，将A、B两极板分开些C保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些D保持开关S闭合，将滑动变阻器滑动触头向右移动解析：要使静电计的指针张开角度增大些，必须使静电计金属球和外壳之间的电势差增大，断开开关S后，将A、B分开些，电容器的带电荷量不变，电容减小，电势差增大，A正确；保持开关S闭合，将A、B两极板分开或靠近些，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，B、C错误；保持开关S闭合，将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，D错误答案：A7(2013年大庆实验中学月考)如图(a)所示，两个平行金属板P、Q竖直放置，两板间加上如图(b)所示的电压，t0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，电子在静电力作用下运动，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0t81010s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()A0t21010 sB21010 st41010 sC41010 st61010 sD61010 st81010 s解析：作出粒子运动的v t图象如下由图象可知正确选项为D.答案：D8.如图所示，一带电小球从A处竖直向上进入一水平方向的匀强电场中，进入电场时小球的动能为4 J，运动到最高点B时小球的动能为5 J，则小球运动到与A点在同一水平面上的C点(图中未画出)时的动能为()A4 J B14 JC19 J D24 J解析：带电小球在复合场中的运动可分解为竖直上抛运动和水平方向初速度为0的匀加速直线运动则小球从AB，mv4 J，mv5 J小球从A到C所用时间t2，水平位移xat2，根据动能定理得EqxmaxEkC4 J联立上面各式得EkC24 J故选项D正确答案：D9一个带负电荷量为q，质量为m的小球，从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，小球恰能通过半径为R的竖直光滑圆形轨道的最高点B而做圆周运动现在竖直方向上加如图所示的匀强电场，若仍从A点由静止释放该小球，则()A小球不能过B点B小球仍恰好能过B点C小球通过B点，且在B点与轨道之间压力不为0D以上说法都不对解析：小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动，则mgm，mg(h2R)mv；加匀强电场后仍从A点由静止释放该小球，则(mgqE)(h2R)mv，联立解得mgqEm，满足小球恰好能过B点的临界条件，选项B正确答案：B10(2013年南京模拟)如图甲所示，三个相同的金属板共轴排列，它们的距离与宽度均相同，轴线上开有小孔，在左边和右边两个金属板上加电压U后，金属板间就形成匀强电场；有一个比荷1.0102 C/kg的带正电的粒子从左边金属板小孔轴线A处由静止释放，在静电力作用下沿小孔轴线射出(不计粒子重力)，其v t图象如图乙所示，则下列说法正确的是()A右侧金属板接电源的正极B所加电压U100 VC乙图中的v22 m/sD通过极板间隙所用时间比为1(1)解析：带正电的粒子在静电力作用下由左极板向右运动，可判断左侧金属板接电源正极，A选项错误；由v t图象可知，带电粒子的加速度a2 m/s2，两极板间距dat20.25 m，由qEma得E200 V/m，U2Ed100 V，B选项正确；可将粒子在两个间隙间的运动看成是初速度为零的连续的匀加速运动，两间隙距离相等，则有t1t21(1)，D选项正确；v1v21，将v11.0 m/s代入，得v2 m/s，C选项错误答案：BD二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11.(15分)(2012年高考大纲全国卷)如图所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为Q和Q，此时悬线与竖直方向的夹角为/6.再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到/3，且小球与两极板不接触求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量解析：设电容器电容为C.第一次充电后两极板之间的电压为U两极板之间电场的场强为E式中d为两极板间的距离按题意，当小球偏转角1时，小球处于平衡状态设小球质量为m，所带电荷量为q，则有FTcos 1mgFTsin 1qE式中FT为此时悬线的张力联立式得tan 1设第二次充电使正极板上增加的电荷量为Q，此时小球偏转角2，则tan 2联立式得代入数据解得Q2Q答案：2Q12(15分)实验表明，炽热的金属丝可以发射电子在图中，从炽热金属丝射出的电子流，经电场加速后进入偏转电场已知加速电极间的电压U12 500 V，偏转电极间的电压U22.0 V，偏转电极极板长6.0 cm，相距0.2 cm.电子的质量是0.911030 kg，电子重力不计求：(1)电子离开加速电场时的速度大小；(2)电子离开偏转电场时的侧向速度大小；(3)电子离开偏转电场时侧向移动的距离解析：(1)由qU1mv2得v 3.0107m/s.(2)由vat，a，t得vat3.5105 m/s.(3)由yat2，t，a得yl23.5104 m答案：(1)3.0107m/s(2)3.5105m/s(3)3.5104 m一、单向直线运动对于电学与力学综合的题目，必须牢记牛顿运动定律：力是改变物体运动状态的原因，即要分析带电粒子的运动情况必须从受力分析开始要注意的是整个运动过程中加速度的大小不变，运动方向没有发生变化例1平行板间加如图所示周期性变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况下图中，定性描述粒子运动的v t图象正确的是() 解析从t0时刻到tT/2时刻，带电粒子受到静电力的作用从平行板中央开始向极板的方向做匀加速运动，在tT/2时刻电场反转，静电力大小不变，方向相反，即加速度反向，带电粒子做匀减速运动，但是运动方向没有改变，到tT时刻，速度减少到0，然后继续开始加速，开始一个新的周期满足上述运动的图象只有A.答案A二、往返运动当电场强度发生变化时，带电粒子在电场中的受力将发生变化，从而使粒子的运动状态发生变化，可能做单向直线运动，也可能做往返运动由于所加的电场是周期性的，所以带电粒子的运动规律也具有周期性和对称性例2如图所示，A、B是一对中间开有小孔的平行金属板，两小孔的连线与金属板面相垂直，两极板间的距离为L，两极板间加上低频交流电压，A板电势为零，B板电势UU0cos t.现有一电子在t0时穿过A板上的小孔射入电场，设初速度和重力的影响均可忽略不计，则电子在两极板间可能()A以A、B间的某一点为平衡位置来回振动B时而向B板运动，时而向A板运动，但最后穿出B板C一直向B板运动，最后穿出B板，前提是小于某个值0，L小于某个值L0D一直向B板运动，最后穿出B板，而不论、L为任何值解析电子在A、B间运动可以分为两种情况：(1)如果金属板间的距离L大于或等于电子在0T/2时间内一直向B板运动的距离L0.电子进入金属板后在0T/4时间内受到向右的静电力而做变加速直线运动，其运动的加速度逐渐减小，速度逐渐增大；在T/4T/2时间内电子受到反向的静电力而减速运动，其加速度逐渐变大，速度逐渐减小；在T/2时刻，电子的速度减为零，在T/23T/4时间内电子将反向向A板做变加速直线运动，在3T/4T时间内电子向A板做变减速直线运动，T时刻速度减为零，且回到初始位置此后将周期性地重复以上的运动，A正确(2)如果金属板间的距离L小于电子在0T/2时间内一直向B板运动的距离L0，则电子一直向B板运动，在T/2时刻之前将从B板穿出，C正确答案AC三、偏转运动带电粒子在交变电场中的偏转是一种复杂的曲线运动，当带电粒子进入电场时的方向跟电场方向垂直，带电粒子在静电力的作用下做类平抛运动，解决此类问题的方法是根据交变电场的特点进行分段研究运用运动的合成与分解，把复杂的曲线运动转化为两个简单的直线运动(等时性、独立性)