高三物理一轮复习 6.3电容器 带电粒子在电场中的运动开卷速查.doc

开卷速查(二十三)电容器带电粒子在电场中的运动说明提示本试卷共三部分a组基础巩固b组能力提升c组难点突破考试时间：45分钟试卷满分：100分a组基础巩固1(多选题)冬天当脱毛衫时，静电经常会跟你开个小玩笑下列一些相关的说法中正确的是()a在将外衣脱下的过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷b如果内外两件衣服可看作电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电荷量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小c在将外衣脱下的过程中，内外两衣间隔增大，衣物上电荷的电势能将增大(若不计放电中和)d脱衣时如果人体带上了正电，当手接近金属门把时，由于手与门把间空气电离会造成对人体轻微的电击解析：根据电荷守恒知，a错；由c和c知，当内外衣之间的距离d增大时，两衣间的电势差增大，b错；因为内外衣所带的是异种电荷，产生静电引力作用，故当两衣之间的距离增大时，电场力做负功，电荷的电势能增大，c对；由于人体带上正电荷，当手靠近金属门把时，产生静电感应现象，当两者之间的电压足以使空气电离时，产生放电现象，故人感觉到有轻微的电击，d也正确答案：cd图2312(2013广东卷)喷墨打印机的简化模型如图231所示重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上则微滴在极板间电场中()a向负极板偏转b电势能逐渐增大c运动轨迹是抛物线d运动轨迹与带电量无关解析：微滴带负电，电场方向向下，因此微滴受到的电场力向上，微滴向正极板偏转，a错误；偏转过程中电场力做正功，根据电场力做功与电势能变化关系，电势能减小，b错误；微滴在垂直于电场方向上做匀速直线运动，位移xvt，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移yt22，此为抛物线方程，c正确；从式中可以看出，运动轨迹与带电量q有关，d错误答案：c图2323如图232所示，质量相同的两个带电粒子p、q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，p从两极板正中央射入，q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中()a它们运动的时间tqtpb它们运动的加速度aqe2，当单刀双掷开关接1时，一带正电粒子沿ab中心水平线射入，打在b极板上的n点，不计粒子重力，为使粒子能打在n点右侧，则下列措施可行的是()图236a断开开关并将a板上移一段距离b断开开关并将a板下移一段距离c断开开关并将b板下移一段距离d将单刀双掷开关接2解析：断开开关，电容器与电源形成断路，其极板上的电荷量保持不变，若将a或b板上下移动，会使两板间的距离d变化选项a中将a板上移一段距离，d变大，c，电容减小，电容器所带电荷量不变，根据推论：板间场强e，场强e不变，带电粒子所受的电场力大小不变，粒子仍然打在n点，选项a错误；选项b中将a板下移一段距离，d变小，c，电容变大，电容器所带电荷量不变，根据推论：板间场强e，场强e不变，带电粒子所受的电场力大小不变，粒子仍然打在n点，选项b错误；选项c中将b板下移一段距离时，同理可知，板间场强e不变，带电粒子所受的电场力大小不变，粒子做类平抛运动的加速度不变，竖直位移变大，运动时间变长，粒子将打在n点的右侧，故c正确；选项d中设电源的电动势为e，电容器板间距离为d，带电粒子的质量和电荷量分别为m和q，则有竖直位移为yat2t2，水平位移为xv0t，联立得y，粒子能打在n点右侧时，y不变，x增大，其他量不变，则电源的电动势e必须减小，而e1e2，所以将单刀双掷开关接2时，粒子能打在n点右侧，故选项d正确答案：cdb组能力提升8(多选题)(2015山东菏泽模拟)静电场方向平行于x轴，其电势随x的分布可简化为如图237所示的折线一质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，以初速度v0从o点(x0)进入电场，沿x轴正方向运动下列叙述正确的是()图237a粒子从o运动到x1的过程中速度逐渐减小b粒子从x1运动到x3的过程中，电势能先减小后增大c要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为2d若v02，粒子在运动过程中的最大速度为解析：粒子从o运动到x1的过程中，电势升高，电场方向沿x轴负方向，粒子所受的电场力方向也沿x轴负方向，粒子做减速运动，a正确；粒子从x1运动到x3的过程中，电势不断降低，根据正电荷在电势越高处电势能越大，可知，粒子的电势能不断减小，b错误；当粒子恰好运动到x1时，由动能定理得q(00)0mv，解得v0 ，根据对称性可知，粒子在x1和x3处动能相等，故要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为 ，故c错误；若v02 ，粒子运动到x3处电势能最小，动能最大，由动能定理得q0mvmv，解得最大速度vmax，所以d正确答案：ad9(2014天津卷)如图238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()图238a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点机械能一定增加解析：微粒向下偏转，则微粒受到的电场力与重力的合力向下，若微粒带正电，只要电场力小于重力，就不能确定a、b板所带电荷的电性，a项错误；不能确定电场力的方向和微粒所带电荷的电性，因此不能确定电场力做功的正负，不能确定微粒从m点运动到n点电势能的变化，b项错误；由于电场力与重力的合力一定向下，因此微粒受到的合外力做正功，根据动能定理可知，微粒从m到n的过程中动能增加，c项正确；由于不能确定重力以外的力即电场力做的是正功还是负功，根据功能原理可知，不能确定微粒从m到n过程中机械能是增加还是减少，d项错误答案：c10图239甲为示波管的原理图如果在电极yy之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极xx之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是图2310中的()甲乙丙图239abcd图2310解析：本题考查示波管的原理，意在考查考生对示波管原理的掌握在02t1时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当uy为正的最大值时，电子打在荧光屏上有正的最大位移，当uy为负的最大值时，电子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧光屏上的图像为b.答案：b图231111反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似如图2311所示，在虚线mn两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从a点由静止开始，在电场力作用下沿直线在a、b两点间往返运动已知电场强度的大小分别是e12.0103 n/c和e24.0103 n/c，方向如图2311所示，带电微粒质量m1.01020 kg，带电量q1.0109c，a点距虚线mn的距离d11.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应求：(1)b点距虚线mn的距离d2；(2)带电微粒从a点运动到b点所经历的时间t.解析：(1)带电微粒由a运动到b的过程中，由动能定理有|q|e1d1|q|e2d20解得d2d10.50 cm.(2)设微粒在虚线mn两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有|q|e1ma1|q|e2ma2设微粒在虚线mn两侧运动的时间分别为t1、t2，由运动学公式有d1a1td2a2t又tt1t2以上各式联立解得t1.5108 s.答案：(1)0.50 cm(2)1.5108 s12如图2312所示，在倾角37的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强e4.0103 n/c，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板质量m0.20 kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回已知斜面的高度h0.24 m，滑块与斜面间的动摩擦因数0.30，滑块带电量q5.0104 c重力加速度g10 m/s2，sin370.60，cos370.80.求：图2312(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小；(2)滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度；(3)滑块从开始运动到停下来的整个过程中产生的热量q.(计算结果保留两位有效数字)解析：(1)滑块沿斜面滑下的过程中，电荷带负电，电场力方向竖直向下，受到的滑动摩擦力f(mgqe)cos37设到达斜面底端时的速度为v，根据动能定理(mgqe)hfmv2解得v2.4 m/s.(2)滑块第一次与挡板碰撞后沿斜面返回上升的高度最大，设为h，根据动能定理(mgqe)hfmv2h0.10 m.(3)滑块最终静止在斜面底端，因此重力势能和电势能的减少量等于克服摩擦力做的功，即等于产生的热能qmgheqh0.96 j.答案：(1)2.4 m/s(2)0.10 m(3)0.96 j图231313(2014新课标全国卷)如图2313，o、a、b为同一竖直平面内的三个点，ob沿竖直方向，boa60，oboa.将一质量为m的小球以一定的初动能自o点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过a点使此小球带电，电荷量为q(q0)，同时加一匀强电场，电场方向与oab所在平面平行现从o点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过了a点，到达a点时的动能是初动能的3倍；若该小球从o点以同样的初动能沿另一方向抛出，恰好通过b点，且到达b点时的动能为初动能的6倍重力加速度大小为g.求：(1)无电场时，小球到达a点时的动能与初动能的比值；(2)电场强度的大小和方向解析：(1)设小球的初速度为v0，初动能为ek0，从o点运动到a点的时间为t，令oad，则obd，根据平抛运动的规律有：dsin60v0tdcos60gt2又ek0mv由式得ek0mgd设小球到达a点时的动能为eka，则ekaek0mgd由式得(2)加电场后，小球从o点到a点和b点，高度分别降低了和，设电势能分别减小epa和epb，由能量守恒及式得epa3ek0ek0mgdek0epb6ek0ek0mgdek0图2314在匀强电场中，沿任一直线，电势的降落是均匀的设直线ob上的m点与a点等电势，m与o点的距离为x，如图2314，则有解得xd.ma为等势线，电场必与其垂线oc方向平行设电场方向与竖直向下的方向的夹角为，由几何关系可得30即电场方向与竖直向下的方向的夹角为30.设场强的大小为e，有qedcos30epa由式得e答案：(1)(2)，