（通用版）高二物理 专题03 电容器 带电粒子在电场中的运动暑假作业（含解析）.doc

专题03电容器 带电粒子在电场中的运动【知识回顾】一、电容器的充、放电和电容的理解1电容器的充、放电（1）充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能（2）放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能2电容（1）定义：电容器所带的电荷量q与电容器两极板间的电势差u的比值（2）定义式：（3）物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量3平行板电容器（1）影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成反比（2）决定式：，k为静电力常量二、带电粒子在电场中的运动1带电粒子在电场中加速若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量（1）在匀强电场中：w=qed=qu=或f=qe=qud=ma.（2）在非匀强电场中：w=qu=2带电粒子在电场中的偏转（1）条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场（2）运动性质：匀变速曲线运动（3）处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动（4）运动规律：沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间a.能飞出电容器：.b.不能飞出电容器：沿电场力方向，做匀加速直线运动a.加速度：b.离开电场时的偏移量：c.离开电场时的偏转角：想一想【例题1】如图所示，一电子枪发射出的电子（初速度很小，可视为零）进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为y，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的（不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况）： （ ） a、增大偏转电压u b、增大加速电压c、增大偏转极板间距 d、将发射电子改成发射负离子【例题2】如图所示，a板发出的电子由静止开始经加速后，水平射入水平位置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为u，电子最终打在光屏p上，关于电子的运动，下列说法中正确的是： （ ）a、滑动触头向左移动时，电子打在荧光屏上的速度不变b、滑动触头向右移动时，电子打在荧光屏上的位置下降c、电压u增大时，电子打在荧光屏上的速度大小不变d、电压u增大时，电子从发出到打在荧光屏上的时间变大【例题3】（多选）正对着并水平放置的两平行金属板连接在如图电路中，板长为l，板间距为d，在距离板的右端2l处有一竖直放置的光屏m。d为理想二极管（即正向电阻为0，反向电阻无穷大），r为滑动变阻器，r0为定值电阻将滑片p置于滑动变阻器正中间，闭合电键s，让一带电荷量为q、质量为m的质点从两板左端连线的中点n以水平速度v0射入板间，质点未碰极板，最后垂直打在m屏上在保持电键s闭合的情况下，下列分析或结论正确的是： （ ） a质点在板间运动的过程中与它从板的右端运动到光屏的过程中速度变化相同b板间电场强度大小为c.若仅将滑片p向下滑动一段后，再让该质点从n点以水平速度v0射入板间，质点依然会垂直打在光屏上d.若仅将两平行板的间距变大一些，再让该质点从n点以水平速度v0射入板间，质点依然会垂直打在光屏上【例题4】（多选）如图所示，两块较大的金属板a、b平行放置并与一电源相连，s闭合后，两板间有一质量为、电荷量为的油滴恰好处于静止状态，以下说法中正确的是： （ ）a、若将a板向下平移一小段位移，则油滴向下加速运动，g中的电流b、若将b板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，g中有的电流c、若将s断开，则油滴立即做自由落体运动，g中无电流d、若将s断开，再将b板向下平移一小段位移，则油滴静止【例题5】一个带负电荷，质量为的小球，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、小球能过b点，且在b点与轨道之间压力不为零d、以上说法都不对练一练1、（多选）如图所示，可视为质点的质量为m且所带电荷量为q的小球，用一绝缘轻质细绳悬挂于o点，绳长为l，现加一水平向右的足够大的匀强电场，电场强度大小为，小球初始位置在最低点，若给小球一个水平向右的初速度，使小球能够在竖直面内做圆周运动，忽略空气阻力，重力加速度为g。则下列说法正确的是： （ ）a.小球在运动过程中机械能守恒b.小球在运动过程中机械能不守恒c.小球在运动过程的最小速度至少为d.小球在运动过程的最大速度至少为2、如图所示，带电平行金属板a，b，板间的电势差为u，a板带正电，b板中央有一小孔，一带正电的液滴，带电荷量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由落下，若微粒恰能落至a，b板的正中央c点，则： （ ）a.微粒在整个下落过程中，动能逐渐增加，重力势能逐渐减小b.若将微粒从距b板高2h处自由下落，则微粒的落点恰好能达到a板 c.保持板间电势差为u，若将a板上移一小段距离，则微粒的落点仍为c点d.保持板间电势差为u，若将a板上移一小段距离，则微粒的落点位置也上移，且为a、b板的新的中点位置3、如图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由a向b做直线运动。那么： （ ）a微粒带正、负电荷都有可能b微粒做匀减速直线运动c微粒做匀速直线运动d微粒做匀加速直线运动4、（多选）一个质量为m，电荷量为q的小球以初速度v0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔，竖直高度相等，电场区水平方向无限长已知每一电场区的场强大小相等，方向均竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是： （ ）a小球在水平方向一直做匀速直线运动b若场强大小等于，则小球经过每一电场区的时间均相同c若场强大小等于，则小球经过每一无电场区的时间均相同d无论场强大小如何，小球通过所有无电场区的时间均相同5、如图，平行板电容器两个极板与水平地面成2角，在平行板间存在着匀强电场，cd是两板间一条垂直于板的直线，竖直线ef与cd交于o点，一个带电小球沿着fod的角平分线从a点经o点向b点做直线运动，重力加速度为g则在此过程中，下列说法正确的是： （ ） a小球一定带负电 b小球可能做匀加速直线运动z-x-x-k.comc小球加速度大小为gcos d小球重力势能的增加量等于电势能的增加量6、（多选）如下图所示，空间存在匀强电场，方向竖直向下，从绝缘斜面上的m点沿水平方向抛出一带电小球，最后小球落在斜面上的n点已知小球的质量为m、初速度大小为v0、斜面倾角为，电场强度大小未知则下列说法中正确的是： （ ）a可以判断小球一定带正电荷b可以求出小球落到n点时速度的方向c可以求出小球由m落到n点所用时间d可以分别求出小球到达n点过程中重力和静电力对小球所做的功7、如图所示，平行金属板a、b水平正对放置，分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么： （ ）a若微粒带正电荷，则a板一定带正电荷b微粒从m点运动到n点电势能一定增加c微粒从m点运动到n点动能一定增加d微粒从m点运动到n点机械能一定增加 8、如图所示，两块平行金属板倾斜放置，其间有一匀强电场，pq是中央线。一带电小球从a点以速度平行于pq线射入板间，从b点射出。以下说法正确的是： （ ）a.小球一定带正电 b.从a到b，小球一定做类平拋运动c.小球在b点的速度一定大于v0 d.从a到b，小球的电势能一定增加9、（多选）在真空中水平面mn的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由mn上方的a点以一定初速度水平抛出，从b点进入电场，到达c点时速度方向恰好水平，a、b、c三点在同一直线上，且ab=2bc，如图所示。由此可见： （ ）a电场力为3mg b小球带负电c小球从a到b与从b到c的运动时间相等 d小球从a到b与从b到c的速度变化量相同10、质量为m，带电荷量为q的带电微粒以初速度v0从a点竖直向上射入真空中沿水平方向的匀强电场中，微粒通过电场中b点时速率为，方向与电场方向一致，在此过程中，求：（1）a、b两点间的电势差；（2）微粒的最小动能及此时的速度方向。11、如图所示，a、b是两块竖直放置的平行金属板，相距为2l，分别带有等量的负、正电荷，在两板间形成电场强度大小为e的匀强电场，a板上有一小孔（它的存在对两极板间的匀强电场分布的影响可忽略不计）。孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道，一个质量为m、电荷量q（q0）的小球（可视为质点），在外力作用下静止在轨道的中点p处，孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道，轨道上距a板l处有一固定挡板，长为l的轻弹簧左端固定在挡板上，右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板q，撤去外力释放带电小球，它将在电场力作用下由静止开始向左运动，穿过小孔（不与金属板a接触）后与薄板q一起压缩弹簧，由于薄板q及弹簧的质量都可以忽略不计，可认为小球与q接触过程中，不损失机械能，小球从接触q开始，经历时间，第一次把弹簧压缩至最短，然后又被弹簧弹回，由于薄板q的绝缘性能有所欠缺，使得小球每次离开弹簧的瞬间，小球的电荷量都损失一部分，而变成该次刚与弹簧接触时小球电荷量的（k大于1）（1）求小球第一次接触q时的速度大小；（2）假设小球被第n次弹回后向右运动的最远处没有到b板，试导出小球从第n次接触q到本次向右运动至最远处的时间的表达式；（3）假设小球经若干次弹回后向右运动的最远点恰好能到达b板，求小球从开始释放至刚好到达b点经历的时间12、如图所示，在真空中速度为v=6.4107m/s的电子束连续地射入两平行板之间，极板长度l=8.0102m，间距d为5.0103m.两极板不带电时，电子束将从两极板之间的中线通过，在两极板加一个频率是50hz的交变电压u=u0sint，如果所加电压的最大值超过某一值uc时，将开始出现以下现象:电子束有时能过两极板，有时间断不能通过.（已知电子电荷量e=1.610-19c，电子质量m=910-31kg）求: （1）uc的大小.（2）u0为何值时才能使通过的时间t1跟间断的时间t2之比为t1:t2=2:1. 阅读广角十大经典物理实验之油滴实验美国两位学者在全美物理学家中做了一份调查，请他们提名有史以来最出色的十大物理试验，结果刊登在了美国物理世界杂志上。其中罗伯特密立根的油滴试验排名第三。油滴实验（oil-drop experiment），是美国芝加哥大学物理学家罗伯特安德鲁密立根及其学生哈维福莱柴尔（harvey fletcher）在1909年所进行的一项物理学实验，并使罗伯特密立根获得1923年的获得诺贝尔物理学奖。 此实验的目的是要测量单一电子的电荷。方法主要是平衡重力与电力，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已