课时跟踪检测(二十二)　电容器　带电粒子在电场中的运动 (2)

课时跟踪检测 二十二 电容器 带电粒子在电场中的运动 对点训练 平行板电容器的动态分析 1 如图 1 所示 平行板电容器与电动势为 E 的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 一带电油滴位于电容器中的 P 点且恰好处于平衡状态 现将平行板电容器的上极板竖直向 上移动一小段距离 则 图 1 A 带电油滴将沿竖直方向向上运动 B P 点的电势将降低 C 带电油滴的电势能将减小 D 电容器的电容减小 极板带电荷量将增大 2 多选 如图 2 所示的电路 闭合开关 水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴 正好处于静止状态 为了使液滴竖直向上运动 下列操作可行的是 图 2 A 断开开关 将两板间的距离拉大一些 B 断开开关 将两板水平地向相反方向移开一些 C 保持开关闭合 将两板间的距离减小一些 D 保持开关闭合 以两板各自的左侧板沿为轴 同时向上 即逆时针方向 转过一个小 角度 3 多选 如图 3 所示 平行板电容器与电动势为 E 的直流电源 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 一带负电油滴被固定于电容器中的 P 点 现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离 则 图 3 A 平行板电容器的电容将变小 B 静电计指针张角变小 C 带电油滴的电势能将减少 D 若先将上极板与电源正极的导线断开 再将下极板向下移动一小段距离 则带电 油滴所受电场力不变 对点训练 带电粒子在电场中的直线运动 4 多选 如图 4 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 处返回 1 2 则下述措施能满足要求的是 图 4 A 使初速度减为原来的 1 2 B 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 1 2 5 多选 如图 5 所示为匀强电场的电场强度 E 随时间 t 变化的图像 当 t 0 时 在此 匀强电场中由静止释放一个带电粒子 设带电粒子只受电场力的作用 则下列说法中正确 的是 图 5 A 带电粒子将始终向同一个方向运动 B 2 s 末带电粒子回到原出发点 C 3 s 末带电粒子的速度为零 D 0 3 s 内 电场力做的总功为零 对点训练 带电粒子在匀强电场中的偏转 6 2015 安徽无为四校联考 如图 6 所示 两平行金属板间有一匀强电场 板长为 L 板间距离为 d 在板右端 L 处有一竖直放置的光屏 M 一带电荷量为 q 质量为 m 的质点 从两板中央射入板间 最后垂直打在 M 屏上 则下列结论正确的是 图 6 A 板间电场强度大小为 mg q B 板间电场强度大小为 mg 2q C 质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等 D 质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间 7 2015 兰州诊断 如图 7 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 图 7 A 增大偏转电压 U B 增大加速电压 U0 C 增大偏转极板间距离 D 将发射电子改成发射负离子 8 多选 如图 8 所示 平行板电容器 AB 两极板水平放置 A 在上方 B 在下方 现 将其和二极管串联接在电源上 已知 A 和电源正极相连 二极管具有单向导电性 一带电 小球沿 AB 中心水平射入 打在 B 极板上的 N 点 小球的重力不能忽略 现通过上下移动 A 板来改变两极板 AB 间距 两极板仍平行 则下列说法正确的是 图 8 A 若小球带正电 当 AB 间距增大时 小球打在 N 的右侧 B 若小球带正电 当 AB 间距减小时 小球打在 N 的左侧 C 若小球带负电 当 AB 间距减小时 小球可能打在 N 的右侧 D 若小球带负电 当 AB 间距增大时 小球可能打在 N 的左侧 考点综合训练 9 2015 上海市闸北区一模 如图 9 水平放置的金属薄板 A B 间有匀强电场 已知 B 板电势高于 A 板 电场强度 E 5 105 N C 间距 d 1 25 m A 板上有一小孔 M 恰好 在孔的正上方 距离 h 1 25 m 从 M 处每隔相等时间间隔由静止释放一个质量 m 1 10 3 kg 的带电小球 第 1 个带电小球的电量 q1 1 10 8 C 第 n 个带电小球的电 量 qn nq1 取 g 10 m s2 求 图 9 1 第 1 个带电小球从 M 处下落至 B 板的时间 2 第几个带电小球将不能抵达 B 板 3 第 2 问中该带电小球下落过程中机械能的变化量 10 2015 江苏二校联考 如图 10 所示 A B 为两块平行金属板 A 板带正电 B 板 带负电 两板之间存在着匀强电场 两板间距为 d 电势差为 U 在 B 板上开有两个间距 为 L 的小孔 C D 为两块同心半圆形金属板 圆心都在贴近 B 板的 O 处 C 带正电 D 带负电 两板间的距离很近 两板末端的中心线正对着 B 板上的小孔 两板间的电场强 度可认为大小处处相等 方向都指向 O 半圆形金属板两端与 B 板的间隙可忽略不计 现从正对 B 板小孔紧靠 A 板的 O 处由静止释放一个质量为 m 电量为 q 的带正电微粒 微 粒的重力不计 问 图 10 1 微粒穿过 B 板小孔时的速度多大 2 为了使微粒能在 CD 板间运动而不碰板 CD 板间的电场强度大小应满足什么条件 3 从释放微粒开始 经过多长时间微粒通过半圆形金属板间的最低点 P 点 答案 1 选 B 上极板向上移动一小段距离后 板间电压不变 仍为电源电动势 E 故电场强 度将减小 油滴所受电场力减小 故油滴将向下运动 A 错 P 点的电势大于 0 且 P 点与下 极板间的电势差减小 所以 P 点的电势降低 B 对 两极板间电场方向竖直向下 所以 P 点 的油滴应带负电 当 P 点电势减小时 油滴的电势能应增加 C 错 电容器的电容 C rS 4 kd 由于 d 增大 电容 C 应减小 极板带电荷量 Q CE 将减小 D 错 2 选 BC 带电液滴受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力正好处于静止状态 有 Eq mg 两板间的电场强度 E 保持开关闭合时 U 不变 当两板间的距离 d 减小时 E U d 变大 此时 Eq mg 液滴竖直向上运动 C 正确 保持开关闭合 以两板各自的左侧板沿为 轴 同时向上 即逆时针方向 转过一个小角度 E 方向变了 此时液滴不会沿竖直方向运动 所以 D 错误 断开开关 电容器的电荷量 Q 不变 E 与 d 无关 所以断开开关 将两板间的距 离拉大一些 仍有 Eq mg 液滴仍保持静止状态 A 错误 断开开关 将两板水平地向相反 方向移开一些 此时两板的正对面积 S 变小 E 变大 此时 Eq mg 所以液滴竖直向上运动 B 正确 3 选 ACD 将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离时 两极板的正对面 积 S 不变 间距 d 变大 根据关系式 C 可知 电容 C 减小 选项 A 正确 因为静电 rS 4 kd S d 计指针的变化表征了电容器两极板电势差的变化 题中电容器两极板间的电势差 U 不变 所 以静电计指针张角不变 选项 B 错误 U 不变 极板间距 d 变大时 板间电场强度 E 减小 U d 带电油滴所处位置的电势 UP U Ed1增大 其中 d1为油滴到上极板的距离 又因为油滴带 负电 所以其电势能将减少 选项 C 正确 若先将上极板与电源正极的导线断开 再将下极 板向下移动一小段距离 则电容器电荷量 Q 不变 极板间距 d 变大 根据 Q CU E 和 U d C 可知 E 可见 极板间电场强度 E 不变 所以带电油滴所受电场力不变 选项 D rS 4 kd Q S 正确 4 选 BD 在粒子刚好到达 N 板的过程中 由动能定理得 qEd 0 mv02 所以 d 1 2 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 x 使 M N 间电 mv02 2qE 1 2 d 4 压提高到原来的 2 倍 电场强度变为原来的 2 倍 x 使 M N 间电压提高到原来的 4 倍 d 2 电场强度变为原来的 4 倍 x 使初速度和 M N 间电压都减为原来的 电场强度变为原 d 4 1 2 来的一半 x d 2 5 选 CD 设第 1 s 内粒子的加速度为 a1 第 2 s 内的加速度为 a2 由 a 可知 qE m a2 2a1 可见 粒子第 1 s 内向负方向运动 1 5 s 末粒子的速度为零 然后向正方向运动 至 3 s 末回到原出发点 粒子的速度为 0 由动能定理可知 此过程中电场力做功为零 综上所 述 可知 C D 正确 6 选 C 根据质点垂直打在 M 屏上可知 质点在两板中央运动时向上偏转 在板右端 运动时向下偏转 mg qE 选项 A B 错误 根据运动的分解和合成 质点沿水平方向做匀 速直线运动 质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等 选项 C 正确 D 错误 7 选 A 设偏转电极板长为 l 极板间距为 d 由 qU0 mv02 t y at2 t2 1 2 l v0 1 2 qU 2md 得偏转位移 y 增大偏转电压 U 减小加速电压 U0 减小偏转极板间距离 都可使偏 Ul2 4U0d 转位移增大 选项 A 正确 B C 错误 由于偏位移 y 与粒子质量和带电量无关 故将 Ul2 4U0d 发射电子改成发射负离子 偏转位移不变 选项 D 错误 8 选 BC 若小球带正电 当 AB 间距增大时 由于二极管的单向导电性 平行板电容 器带电量不变 AB 两极板之间电场强度不变 小球所受向下的电场力不变 向下的加速度不 变 小球仍打在 N 点 选项 A 错误 若小球带正电 当 AB 间距减小时 平行板电容器 AB 两 极板之间电场强度增大 小球所受向下的电场力增大 向下的加速度增大 小球打在 N 的左 侧 选项 B 正确 若小球带负电 当 AB 间距减小时 平行板电容器 AB 两极板之间电场强度 增大 小球所受向上的电场力增大 向下的加速度减小 小球可能打在 N 的右侧 选项 C 正 确 若小球带负电 当 AB 间距增大时 由于二极管的单向导电性 平行板电容器带电量不变 AB 两极板之间电场强度不变 小球所受向上的电场力不变 小球仍打在 N 点 选项 D 错误 9 解析 1 t1 0 5 s 2h g v1 5 m s 2gh a1 5 m s2 mg Eq m d v1t2 a1t22 1 2 即 2t22 4t2 1 0 解得 t2 s 6 2 2 t总 t1 t2 s 6 1 2 2 mg h d Eqnd Ek 0 qn 4 10 8C mg h d Ed n 4 即第 4 个小球恰好抵达 B 板 则第 5 个小球不能到达 qn q1 3 mg h x Eq5x Ek 0 x m 5 6 E机 mg h x 10 2 J 25 12 2 08 10 2 J 答案 1 s 2 5 6 1 2 3 2 08 10 2 J 10 解析 1 设微粒穿过 B 板小孔时的速度为 v 根据动能定理 有 qU mv2 1 2 解得 v 2qU m 2 微粒进入半圆形金属板后 电场力提供向心力 有 qE m m v2 R 2v2 L 联立 得 E 4U L 3 微粒从释放开始经 t1射