导学教程高考物理总复习 第六章 静电场 第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动限时检测 新人教版.doc

电容器 带电粒子在电场中的运动限时检测(限时45分钟，满分100分)一、选择题(每小题6分，共54分)1(2016泸州模拟)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、u、e和q表示。下列说法正确的是a保持u不变，将d变为原来的两倍，则e变为原来的两倍b保持e不变，将d变为原来的一半，则u变为原来的两倍c保持d不变，将q变为原来的两倍，则u变为原来的一半d保持d不变，将q变为原来的一半，则e变为原来的一半解析由e知，当u不变，d变为原来的两倍时，e变为原来的一半，a错误；当e不变，d变为原来的一半时，u变为原来的一半，b错误；当电容器中d不变时，c不变，由c知，当q变为原来的两倍时，u变为原来的两倍，c错误；当d不变，q变为原来的一半时，u变为原来的一半，则e变为原来的一半，d正确。答案d2 (2016合肥联考)如图6311所示，六面体真空盒置于水平面上，它的abcd面与efgh面为金属板，其他面为绝缘材料。abcd面带正电，efgh面带负电。从小孔p沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴a、b、c，最后分别落在1、2、3三点。则下列说法正确的是 图6311a三个液滴在真空盒中都做平抛运动b三个液滴的运动时间不一定相同c三个液滴落到底板时的速率相同d液滴c所带电荷量最多解析三个液滴具有水平速度，但除了受重力以外，还受水平方向的电场力作用，不是平抛运动，选项a错误；在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动，下落高度又相同，运动时间必相同，选项b错误；在相同的运动时间内，液滴c水平位移最大，说明它在水平方向的加速度最大，它受到的电场力最大，电荷量也最大，选项d正确；因为重力做功相同，而电场力对液滴c做功最多，它落到底板时的速率最大，选项c错误。答案d3一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正试探电荷固定在p点，如图6312所示，以c表示电容器的电容、e表示两板间的场强、表示p点的电势，ep表示正电荷在p点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是图6312解析由平行板电容器的电容c可知d减小时，c变大，但不是一次函数，a错。在电容器两极板所带电荷量一定的情况下，u，e与d无关，则b错。在负极板接地的情况下，设没有移动负极板时p点距负极板的距离d，移动x后为dx。因为移动极板过程中电场强度e不变，故pe(dx)edex，其中xl0，则c正确；正电荷在p点的电势能epqpqedqex，显然d错。答案c4如图6313所示，从炽热的金属丝飘出的电子(速度可视为零)，经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场。电子的重力不计，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是图6313a仅将偏转电场极性对调b仅增大偏转电极板间的距离c仅增大偏转电极板间的电压d仅减小偏转电极板间的电压解析改变偏转电场的极性，只能改变电子受力方向，但电子的偏转角大小不变，选项a错误；根据e可知，当两极板间距离d增大时，e减小，所以电子受到的电场力减小，其偏转角也减小，选项b错误；电子进入偏转电场后做类平抛运动，则lv0t、ema及tan 可得tan ，当u增大时偏转角也增大，选项c正确、d错误。答案c5光滑水平面上有一边长为l的正方形区域处在场强为e的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行。一质量为m、带电荷量为q的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速度v0进入该正方形区域。当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能不可能为图6314a0 b.mvqelc.mv d.mvqel解析(1)当它从bc边中点垂直该边以水平初速度v0进入电场时，由动能定理得：qelekmv即ekqelmv。(2)当它从ab边中点垂直该边进入，则可能沿ad边射出，也可能沿cd边射出。若从ad边射出，则ekmv，即ekmv，则选项b正确；若从cd边射出，设射出点与射入点沿场强方向的距离为x,0x，则qexekmv，得：mvmv，则未出电场区，之后做反向匀加速运动，返回ad边时，动能仍为mv，故选项c正确。若qelmv，则到达bc边动能ekmvqel。故答案为d。答案d6 (多选)(2016合肥模拟)如图6315所示为一平行板电容器，两板之间的距离d和两板正对面积s都可以调节，电容器两板与电池相连接。q表示电容器所带的电荷量，e表示两板间的电场强度。则图6315a当d增大，s不变时，q减小，e减小b当s增大，d不变时，q增大，e增大c当d减小，s增大时，q增大，e增大d当s减小，d增大时，q不变，e增大答案ac7(多选)如图6316所示，一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为e、区域足够大的匀强电场中，以初速度v0沿on在竖直面内做匀变速直线运动。on与水平面的夹角为30，重力加速度为g，且mgqe，则图6316a电场方向竖直向上b小球运动的加速度大小为gc小球上升的最大高度为d若小球在初始位置的电势能为零，则小球电势能的最大值为解析由于带电小球在竖直面内做匀变速直线运动，其合力沿on方向，而mgqe，由三角形定则，可知电场方向与on方向成120角，a错误；由图中几何关系可知，其合力为mg，由牛顿第二定律可知ag，方向与初速度方向相反，b正确；设带电小球上升的最大高度为h，由动能定理可得mg2h0mv，解得h，c错误；电场力做负功，带电小球的电势能变大，当带电小球速度为零时，其电势能最大，则epqe2hcos 120qehmg，d正确。答案bd8 (多选)如图6317所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长l0.4 m，两极板间距离d4103 m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流以相同的速度v0从两极板中央平行极板射入，开关s闭合前，两极板间不带电，由于重力作用，微粒能落到下极板的正中央。已知微粒质量m4105 kg、电荷量q1108 c，g10 m/s2则下列说法正确的是图6317a微粒的入射速度v010 m/sb电容器上板接电源正极时微粒有可能从平行板电容器的右边射出电场c电源电压为180 v时，微粒可能从平行板电容器的右边射出电场d电源电压为100 v时，微粒可能从平行板电容器的右边射出电场解析开关s闭合前，两极板间不带电，微粒落到下板的正中央，由gt2，v0t，得v010 m/s，a对；电容器上板接电源正极时，微粒的竖直方向加速度更大，水平位移将更小，b错；设微粒恰好从平行板右边缘下侧飞出时的加速度为a，电场力向上，则at，lv0t1，mgma，得u1120 v，同理微粒在平行板右边缘上侧飞出时，可得u2200 v，所以平行板上板带负电，电源电压为120 vu200 v时微粒可以从平行板电容器的右边射出电场，c对、d错。答案ac9 (多选)如图6318所示，一电荷量为q的带电粒子以一定的初速度由p点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直。粒子从q点射出电场时，其速度方向与电场线成30角。已知匀强电场的宽度为d，p、q两点的电势差为u，不计重力作用，设p点的电势为零。则下列说法中正确的是图6318a带电粒子在q点的电势能为qub带电粒子带负电c此匀强电场的电场强度大小为ed此匀强电场的电场强度大小为e解析根据带电粒子的偏转方向可判断b错误；因为p、q两点的电势差为u，电场力做正功，电势能减少，而p点的电势为零，所以a正确；设带电粒子在p点时的速度为v0，在q点建立直角坐标系，垂直于电场线为x轴，平行于电场线为y轴，由曲线运动的规律和几何知识求得带电粒子在y轴方向的分速度为vyv0，带电粒子在y轴方向上的平均速度为 y；带电粒子在y轴方向上的位移为y0，带电粒子在电场中的运动时间为t，y0，dv0t，得y0，由e得e，c正确、d错误。答案ac二、计算题(共46分)10 (14分)如图6319所示，倾斜角度为的粗糙程度均匀的绝缘斜面，下方o点处有一电荷量为q的点电荷，一质量为m、电荷量为q的小物体(可看成质点)与斜面间的动摩擦因数为。现使小物体以初速度v0从斜面上的a点沿斜面上滑，到达b点时速度为零，然后又下滑回到a点。小物体所带电荷量保持不变，静电力常量为k，重力加速度为g，oaobl。求：图6319 (1)小物体沿斜面上滑经过ab中点时的加速度大小；(2)小物体返回到斜面上的a点时的速度大小。解析(1)根据题意得fnmgcos k，mgsin fnma，解得a。(2)根据动能定理得0mvmglsin 2wf，mv2mglsin 2wf，得v 。答案见解析11 (14分)在示波管中，电子通过电子枪加速，进入偏转电场，然后射到荧光屏上，如图6320所示，设电子的质量为m(不考虑所受重力)，电荷量为e，从静止开始，经过加速电场加速，加速电场电压为u1，然后进入偏转电场，偏转电场中两板之间的距离为d，板长为l，偏转电压为u2，求电子射到荧光屏上的动能为多大？图6320解析电子在加速电场加速时，根据动能定理eu1mv进入偏转电场后lvxt，vyat，a射出偏转电场时合速度v ，以后匀速到达荧光屏，由以上各式得ekmv2eu1。答案eu112 (18分)(2016贵阳模拟)如图6321所示，光滑水平轨道与半径为r的光滑竖直半圆轨道在b点平滑连接，在过圆心o的水平界面mn的下方分布有水平向右的匀强电场，现有一质量为m、电荷量为q的小球从水平轨道上a点由静止释放，小球运动到c点离开圆轨道后，经界面mn上的p点进入电场(p点恰好在a点的正上方，如图6321所示，小球可视为质点，小球运动到c点之前电荷量保持不变，经过c点后电荷量立即变为零)。已知a、b间距离为2r，重力加速度为g，在上述运动过程中，求：图6321(1)电场强度e的大小；(2)小球在圆轨道上运动时的最大速率；(3)小球对圆轨道的最大压力的大小。解析(1)设小球过c点时速度大小为vc，小球从a到c由动能定理知qe3rmg2rmv小球离开c点后做平抛运动到p点，rgt22rvct得e。(2)设小球运动到圆轨道d点时速度最大，设最大速度为v，此时od与竖直线ob夹角设为，小球从a点运动到d点的过程，根据动能定理知qe(2rrsin )mg