2013届高考物理一轮复习知能演练 6.3 电容器 带电粒子在电场中的运动 沪科版

1 20132013 届高考物理一轮复习知能演练届高考物理一轮复习知能演练 6 36 3 电容器电容器 带电粒子在电场中的带电粒子在电场中的 运动运动 沪科版沪科版 1 2012 山东威海质检 平行板电容器两极板所带的电荷量不变 现将两极板间的距离适 当增大 则 A 平行板电容器的电容增大 B 平行板电容器间匀强电场的场强减小 C 平行板电容器两极板间的电压增大 D 平行板电容器两极板所带电荷的电势能都增大 解析 选 CD 平行板电容器的电容与两极板间的距离成反比 距离增大 电容减小 A 错误 平行板电容器的电容为 C 电容器两极板间的电压为 U S 4 kd Q C C 正确 两极板间电场的场强大小为 E 场强不变 B 错误 两极板间 4 kdQ S U d 4 kQ S 的距离增大 电场力对所有电荷做负功 所有电荷的电势能增大 D 正确 2 2011 高考安徽理综卷 图 6 3 9 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 6 3 9 图 6 3 10 解析 选 B 在 0 2t1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 2 的最大位移 因此一个周期内荧光屏上的图像为B 3 2012 浙江省学军中学高三期中 如图 6 3 11 所示 两块水平放置的带电平行金属板 间有竖直向上的匀强电场 一个质量为m 带电量为q的油滴以初速度v0进入电场 并在电 场中沿直线运动了一段时间 空气阻力不计 则 图 6 3 11 A 该油滴带负电 B 在这段时间内电场力所做的功大于油滴重力势能的变化 C 在这段时间内油滴的机械能保持不变 D 在这段时间内油滴的动能保持不变 解析 选 D 油滴沿直线运动 则受力平衡或所受合力与初速共线 油滴受到重力和电场力 的作用 二者都在竖直方向上 所以油滴必是受力平衡 因而油滴带正电 且qE mg 所以 在这段时间内电场力所做的功等于油滴重力势能的变化 A B 均错误 油滴受力平衡 则动 能保持不变 但运动速度斜向上 所以重力势能增加 机械能增加 C 错误 D 正确 4 如图 6 3 12 所示 有两个相同的带电粒子A B 分别从平行板间左侧中点和贴近上极 板左端处以不同的初速度垂直于电场方向进入电场 它们恰好都打在下极板右端处的C点 若不计重力 下列说法错误的是 图 6 3 12 A A粒子的初动能是B粒子的 2 倍 B A粒子在C点的偏向角的正弦值是B粒子的 2 倍 C A B两粒子到达C点时的动能可能相同 D 如果仅将加在两极板间的电压加倍 A B两粒子到达下极板时仍为同一点D 图中未画出 解析 选 B 粒子在水平方向上做匀速直线运动 则有vAtA vBtB 竖直方向上对A有 at h 2 1 2 对B有h at 通过计算可知vA vB A 项正确 通过图像可以看出 A粒子的偏向 2A 1 22B2 角要小于B粒子的偏向角 B 错误 由动能定理可知 电场力对B粒子做功为A粒子的两倍 A粒子的初动能为B粒子的两倍 所以到C点时动能有可能相同 C 项正确 由水平速度与 时间的关系可知 加大电压 两粒子水平方向上的位移相同 D 正确 5 3 图 6 3 13 2011 高考福建理综卷 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E1 2 0 103 N C 和E2 4 0 103 N C 方向如图 6 3 13 所示 带电微粒质量m 1 0 10 20 kg 带电量q 1 0 10 9 C A点距虚线 MN的距离d1 1 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 E2d2 0 由 式解得d2 d1 0 50 cm E1 E2 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 E1 ma1 q E2 ma2 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d1 a1t 1 22 1 d2 a2t 1 22 2 又t t1 t2 由 式解得t 1 5 10 8 s 答案 1 0 50 cm 2 1 5 10 8 s 一 选择题 1 电容式键盘 是通过改变电容器的哪个因素来改变电容的 A 两板间的距离 B 两板间的电压 C 两板间的电介质 D 两板的正对面积 解析 选 A 本题考查电容器电容大小的决定因素 当敲击键盘时由公式C 可知改变 S 4k d 了极板间距离 故选 A 2 某电容器上标有 25 F 450 V 字样 下列对该电容器的说法中正确的是 A 要使该电容器两极板之间电压增加 1 V 所需电荷量为 2 5 10 5 C B 要使该电容器带电量 1 C 两极板之间需加电压 2 5 10 5 V C 该电容器能够容纳的电荷量最多为 2 5 10 5 C D 该电容器能够承受的最大电压为 450 V 解析 选 A 由电容器电容的定义C Q U可得 C Q U Q C U 要使该电容器两极 板之间电压增加 U 1 V 所需电荷量为 Q 2 5 10 5 C A 正确 B 错误 该电容器能 4 够容纳的电荷量最多为Q CU 2 5 10 5 450 1 125 10 2 C C 错误 电容器上所标的 450 V 是电容器的额定电压 是电容器长期工作时所能承受的电压 低于击穿电压 该电 容器能够承受的最大电压大于 450 V D 错误 3 图 6 3 14 如图 6 3 14 所示 从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动 指出下列对电子运 动的描述中哪项是正确的 设电源电动势为E A 电子到达B板时的动能是 2Ee B 电子从B板到达C板动能增大 C 电子到达D板时动能是 3Ee D 电子在A板和D板之间做往复运动 解析 选 D 电子在AB之间做匀加速运动 且eE Ek A 错误 在BC之间做匀速运动 B 错误 在CD之间做匀减速运动 到达D板时 速度减为零 C 错误 D 正确 4 图 6 3 15 如图 6 3 15 所示 在A板附近有一电子由静止开始向B板运动 则关于电子到达B板时 的速率 下列叙述正确的是 A 两板间距越大 加速的时间就越长 则获得的速率越大 B 两板间距越小 加速度就越大 则获得的速率越大 C 与两板间的距离无关 仅与加速电压U有关 D 以上解释都不正确 解析 选 C 由动能定理得 qU mv2 v 即 A B D 三项均错 1 2 2qU m 5 一平行板电容器两极板间距为d 极板面积为S 电容为 0S d 其中 0是常量 对此 电容器充电后断开电源 当增加两极板间距时 电容器极板间 A 电场强度不变 电势差变大 B 电场强度不变 电势差不变 C 电场强度减小 电势差不变 D 电场强度减小 电势差减小 解析 选 A 平行板电容器所带电荷量为Q 两极板间电压为U 则由C Q U C 0S d知 两极板间匀强电场的场强E U d 即E 电容器充电后断开电源 电容器所带电荷量 Q 0S Q不变 则E不变 根据C 0S d可知d增大 C减小 又根据U 可知U变大 但E是 Q C 恒定的 6 5 图 6 3 16 如图 6 3 16 所示 平行板电容器两极板A和B分别与电源的正 负极相连且A板接地 P 为两极板间的一点 现保持B板不动 将A板慢慢向上平移到图中虚线所示的位置 这时 A 电容器两极板间的电势差减小 B P点的场强增大 C P点的电势降低 D 固定在P点的负电荷和电势能将减小 解析 选 C 由于电容器两极板A和B分别与电源的正 负极相连 则两极板间的电势差保持 不变 由E 可知P点的场强减小 由U Ed可知 UPB减小 由于UAB不变 则UAP增大 U d 又因为A板接地 所以P点的电势降低 由于q 0 P 0 且 P降低 根据E q 可知 固定在P点的负电荷的电势能将增大 7 如图 6 3 17 所示 M N是竖直放置的两平行金属板 分别带等量异种电荷 两极板间 产生一个水平向右的匀强电场 场强为E 一质量为m 电量为 q的微粒 以初速度v0竖 直向上从两极正中间的A点射入匀强电场中 微粒垂直打到N极上的C点 已知AB BC 不 计空气阻力 则可知 图 6 3 17 A 微粒在电场中做匀速直线运动 B 微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等 C MN板间的电势差为 2mv q 2 0 D MN板间的电势差为Ev 2g 2 0 解析 选 B 由题意可知 微粒所受重力及电场力均为恒力 其合力也为恒力 所以微粒应 做抛物线运动 A 项错误 因AB BC 即 t t可见vC v0 故 B 项正确 由q v0 2 vC 2 U 2 mv 得U 故 C 项错误 又由mg qE得q 代入U 得U 故 D 1 22C mv2C q mv2 0 q mg E mv2 0 q Ev2 0 g 项错误 8 平行板电容器两板间的电压为U 板间距离为d 极板长为L 一个质量为m 电荷量为 q的带电粒子从该电容器的正中央沿与匀强电场的电场线垂直的方向射入 不计重力 当粒 子的入射初速度为v0时 它恰能穿过电场而不碰到金属板 为了使入射速度为的同质量的 v0 2 带电粒子也恰好能穿过电场而不碰到金属板 则在其他量不变的情况下 必须满足 A 使粒子的电荷量减半 6 B 使两极板间的电压减半 C 使两极板间的间距加倍 D 使两极板间的间距增为原来的 4 倍 解析 选 C 当以初速度v0射入时 即d2 当以初速度射入时 d 2 1 2 qU md L2 v2 0 qUL2 m 1 v2 0 v0 2 即d 2 故 C 对 D 错 d 2 1 2 qU md L2 v0 2 2 qUL2 m 1 v0 2 2 9 2010 高考安徽理综卷 如图 6 3 18 所示 M N是平行板电容器的两个极板 R0为定 值电阻 R1 R2为可调电阻 用绝缘细线将质量为m 带正电的小球悬于电容器内部 闭合 电键S 小球静止时受到悬线的拉力T 调节R1 R2 关于T的大小判断正确的是 图 6 3 18 A 保持R1不变 缓慢增大R2时 T将变大 B 保持R1不变 缓慢增大R2时 T将变小 C 保持R2不变 缓慢增大R1时 T将变大 D 保持R2不变 缓慢增大R1时 T将变小 解析 选 B 小球受重力 电场力 悬线的拉力而处于平衡状态 设悬线与竖直方向的夹角 为 则 tan cos 由闭合电路欧姆定律知增大R2时 定值电阻两端电 qE mg qU mgd mg T 压减小 减小 cos 增大 T减小 B 正确 而改变R1对定值电阻两端电压不起作用 10 如图 6 3 19 所示 质量相同的两个带电粒子P Q以相同的初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极板的过程中 图 6 3 19 A 它们运动的时间tQ tP B 它们所带的电荷量之比qP qQ 1 2 C 它们的电势能减少量之比 EP EQ 1 2 D 它们的动能增量之比 EkP EkQ 2 1 解析 选 AB 设两板间的距离为d 带电粒子的质量为m 带电粒子射 7 入电场的初速度是v0 沿垂直电场方向P Q粒子都做匀速直线运动 则有 v0tP v0tQ 解得 tP tQ A 正确 两粒子在垂直初速度方向都做初速度为零的匀加速直线运动 对两粒子分别 应用牛顿第二定律和运动学公式得 P粒子 qPE maP d aPt Q粒子 qQE maQ 1 2 1 22P d aQt 联立解得 qP qQ 1 2 B 正确 两粒子的电势能减少量分别为 EP qPE d 1 22Q 1 2 EQ qQEd 解得 EP EQ 1 4 C 错误 两粒子的动能增量分别为 EkP qPE d 1 2 EkQ qQEd 解得 EkP EkQ 1 4 D 错误 二 非选择题 11 图 6 3 20 如图 6 3 20 所示 一个质量为m 带电荷量为 q的粒子在O点以初速度v0跟水平方向成 角射出 如果在某方向上加上一定大小的匀强电场后 可使粒子沿初速度方向做直线运动 1 求所加最小匀强电场的场强的大小及方向 2 若加上水平向左 大小一定的匀强电场 求当粒子速度为零时距O点的距离 2 法一 如图所示 由牛顿第二定律得 ma mg sin 所以a g sin 粒子做匀减速运动的位移 s v2 0 2a v2 0 2g sin v2 0sin 2g 法二 由动能定理得 s 0 mv mg sin 1 22 0 8 所以s v2 0sin 2g 答案 1 垂直v0斜向上 2 mgcos q v2 0sin 2g 12 图 6 3 21 2012 长沙模拟 如图