（江苏专用版）2020版高考物理总复习第六章第3讲电容器带电粒子在电场中的运动练习（含解析）.docx

第3讲电容器带电粒子在电场中的运动一、单项选择题1.(2017南京、盐城一模)如图所示的可变电容器,旋转动片使之与定片逐渐重合。则电容器的电容将()A.逐渐增大B.逐渐减小C.保持不变D.先增大后减小答案A可变电容器的动片与定片逐渐重合,即电容器的正对面积增大,由C=rS4kd可知电容变大,A项正确。2.(2017江苏单科)如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点。由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到P点,则由O点静止释放的电子()A.运动到P点返回B.运动到P和P点之间返回C.运动到P点返回D.穿过P点答案A根据平行板电容器的电容的决定式C=rS4kd、定义式C=QU和匀强电场的电压与电场强度的关系式U=Ed可得E=4kQrS,可知将C板向右平移到P点,B、C两板间的电场强度不变,由O点静止释放的电子仍然可以运动到P点,并且会原路返回,故选项A正确。3.(2018江苏单科)如图所示,水平金属板A、B分别与电源两极相连,带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离,两金属板表面仍均为等势面,则该油滴()A.仍然保持静止B.竖直向下运动C.向左下方运动D.向右下方运动答案D开始时,油滴受力如图甲所示。静电力F与重力mg平衡。当将B板右端向下移动一小段距离后,A、B板间电场线变成曲线,原因是A、B板仍为等势面,电场线与等势面垂直,则油滴受的电场力F与mg不在一条直线上(如图乙所示)。又因为正对面积变小,电容变小,由C=QU知,在电压不变的情况下,Q变小,则两板间电场减弱,Ftc。又水平位移的关系为xavbva,即a的速度最小,c的速度最大,故A、B项错误;若把上极板向上移动,根据推论E=4kQrS知,板间场强不变,粒子的加速度不变,可知a的运动情况不变,运动时间不变,故C项错误;若把下极板向下移动,根据推论E=4kQrS知,板间场强不变,粒子的加速度不变,a的竖直分位移增大,由位移公式知,a在电场中运动的时间增长,故D项正确。二、多项选择题6.如图所示,M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v0由小孔进入电场,当M、N间电压为U时,粒子刚好能到达N板,如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的12处返回,则下述措施能满足要求的是()A.使初速度减为原来的12B.使M、N间电压提高到原来的2倍C.使M、N间电压提高到原来的4倍D.使初速度和M、N间电压都减为原来的12答案BD在粒子刚好到达N板的过程中,由动能定理得-qEd=0-12mv02,所以d=mv022qE,令带电粒子离开M板的最远距离为x,则使初速度减为原来的12,x=d4,故A错误;使M、N间电压提高到原来的2倍,电场强度变为原来的2倍,x=d2,故B正确;使M、N间电压提高到原来的4倍,电场强度变为原来的4倍,x=d4,故C错误;使初速度和M、N间电压都减为原来的12,电场强度变为原来的一半,x=d2,故D正确。7.(2018徐州期中)如图所示,电容器由平行金属板M、N和电介质D构成。电容器通过开关S及电阻与电源E相连接。则()A.将M上移,电容器的电容变大B.将D从电容器中抽出,电容变小C.断开开关S,M上移,M、N间电压将增大D.闭合开关S,M上移,流过电阻的电流方向从B到A答案BC根据电容的决定式C=rS4kd可知,当M向上移时,板间距离d增大,电容器的电容变小;当将D从电容器中抽出时,相对介电常数r减小,电容器的电容变小,故A项错误,B项正确;断开开关S,M上移,电荷量不变,而电容减小,根据电容的定义式C=QU,可知电容器两端的电压增大,故C项正确;闭合开关S,电压不变,M上移时电容减小,则由Q=UC可知,电荷量Q减小,电容器放电,流过电阻的电流方向从A到B,故D项错误。8.(2018清江中学月考)如图所示,平行板电容器与直流电源E(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略,一带电油滴静止于电容器中的P点,现将平行板电容器的下极板竖直向上移动一小段距离,则()A.平行板电容器的电容将变大B.静电计指针张角变小C.带电油滴将向下运动D.若先将上极板与电源正极的导线断开,再将下极板向上移动一小段距离,则带电油滴所受电场力不变答案AD电容器的下极板向上移动时,根据公式C=rS4kd可知d减小,C增大,A正确;由于电容器的两端电压恒定不变,则静电计两端的电压也不变,故静电计指针张角不变,B错误;根据公式E=Ud可知,电容器的场强变大,带电油滴将向上运动,C错误;若先将上极板与电源正极断开,则电容器所带的电荷量不变,再将下极板向上移动一小段距离,则电容器间的电场强度E=Ud=QCd=4kQrS,其大小恒定不变,故带电油滴所受的电场力不变,D正确。9.(2018南通调研)如图所示,水平放置的平行板电容器两极板间距为d,带负电的微粒质量为m、带电荷量为q,它从上极板的边缘以初速度v0射入,沿直线从下极板N的边缘射出,已知重力加速度为g,则()A.微粒的加速度不为零B.微粒的电势能减少了mgdC.两极板的电势差为mgdqD.M板的电势高于N板的电势答案CD带负电的微粒在两极板间受竖直向下的重力和电场力,而微粒沿直线运动,由物体做直线运动的条件可知,重力与电场力合力必为零,加速度为零,电场力方向竖直向上,大小等于重力,即mg=Udq,所以两极板之间电势差U=mgdq,A项错误,C项正确;微粒带负电,所以电场方向竖直向下,而电场方向是由高电势指向低电势的,所以M板电势高于N板电势,D项正确;微粒由上板边缘运动到下板边缘,电场力方向与速度方向夹角为钝角,所以电场力对微粒做负功,微粒电势能增加,B项错误。三、非选择题10.(2018苏州八校联考)如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上极板接地,它的极板长L=0.1m,两板间距离d=0.4cm,有一束相同微粒组成的带正电粒子流从两板中央平行于极板射入,由于重力作用微粒能落到下极板上,微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上。设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间,已知微粒质量为m=210-6kg,电荷量q=110-8C,电容器电容为C=10-6F。求:(g=10m/s2)(1)为使第一个粒子能落在下极板中点,则微粒入射速度v0应为多少;(2)以上述速度入射的带电粒子,最多能有多少落到下极板上。答案(1)2.5m/s(2)600个解析(1)第一个粒子只受重力:d2=12gt2解得t=0.02s,则v0=L2t=2.5m/s。(2)以v0入射的带电粒子,恰打到下极板右边缘时,有t1=Lv0=0.04s,d2=12at12,解得a=2.5m/s2mg-qE=maE=Ud=QdC,n=Qq联立得n=600个。11.(2018如东中学期中)如图所示,在xOy平面内,有沿x轴正方向的匀强电场(图中未画出),一质量为m、电荷量为+q的粒子从O点沿y轴正方向以某一速度射入电场,A、B为其运动轨迹上的两点,且对应的横坐标xB-xA=L,已知该粒子在A点的速度大小为v,方向与电场方向的夹角为60,当粒子运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30,不计粒子重力,求:(1)粒子的初速度v0;(2)A、B两点间的电势差UAB;(3)A点的坐标(xA,yA)。答案(1)32v(2)mv2q(3)L8,3L4解析(1)把A点的速度进行正交分解,沿y轴方向的分速度即初速度v0,则v0=vsin60=32v。(2)设B点的速度为vB,则vB=v0sin30=3v从A到B的过程中由动能定理可得qUAB=12