2011届高考物理一轮课时练习 电容器 电场中带电粒子的运动新人教版

电容器电容器 电场中带电粒子的运动电场中带电粒子的运动 一 选择题 本大题共 9 个小题 共 63 分 每小题至少有一个选项正确 全部选对的得 7 分 选对但不全的得 4 分 有选错的得 0 分 1 2009 海南高考 一平行板电容器两极板间距为 d 极板面积为 S 电容为 其中 0S d 0 是常量 对此电容器充电后断开电源 当增加两板间距时 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 电容器充电后断开 故电容器的带电荷量不变 当增大两极板间的距离时 由 C 可知 电容器的电容变小 由 U 可知电压变大 又由 E 可得 E 0S d Q C U d U d 所以电场强度不变 A 正确 Q Cd Q 0S d d Q 0S 答案 A 2 平行板间有如图 1 所示的周期性变化的电压 重力不计的带电粒子静止在平行板中央 从 t 0 时刻开始将其释放 运动过程中无碰板情 况 在图 2 所示的图象中 能正确定性描述粒子 运动的速度图象的是 图 2 解析 0 时间内粒子做初速度为零的匀加速直线运动 T 时间内做匀减速直线 T 2 T 2 运动 由对称性可知 在 T 时刻速度减为零 此后周期性重复 故 A 对 答案 A 3 如图 3 所示 地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场 一个质 量为 m 的带负电的小球以水平方向的初速度 v0 由 O 点射入该区 域 刚好通过竖直平面中的 P 点 已知连线 OP 与初速度方向的夹 角为 45 则此带电小球通过 P 点时的动能为 A mv02 B mv02 1 2 C 2mv02 D mv02 5 2 解析 由题意可知小球到 P 点时水平位移和竖直位移相等 即 v0t vPyt 1 2 合速度 vP v0 v02 vPy25 EkP mvP2 mv02 故选 D 1 2 5 2 答案 D 4 有三个质量相等的分别带有正电 负电和不带电的微 粒 从极板左侧中央以相同的水平初速度 v 先后垂直场强方向射入 分 别落到极板 A B C 处 如图 4 所示 则下列说法正确的有 A 落在 A 处的微粒带正电 B 处的不带电 C 处的带负电 B 三个微粒在电场中运动时间相等 C 三个微粒在电场中运动的加速度 aA aB aC D 三个微粒到达极板时的动能 EkA EkB EkC 解析 微粒在水平方向上均做匀速直线运动 且水平速度相同 三微粒在水平方向 上的位移 xC xB xA 则三微粒的运动时间为 tC tB tA xC v xB v xA v 所以 tC tB tA 微粒在竖直方向上做初速度为零的匀加速运动 则有 aAtA2 aBtB2 aCtC2 d 2 1 2 1 2 1 2 所以 aA aB aC 所以落在 A 处的微粒必带正电 B 处的不带电 而 C 处的带负电 A C 选项正确 B 选项错误 根据动能定理得 A 处 mg qAE EkA mv2 d 2 d 2 1 2 B 处 mg EkB mv2 d 2 1 2 C 处 mg qCE EkC mv2 d 2 d 2 1 2 所以 D 项错误 答案 AC 5 示波管是一种多功能电学仪器 它的工作原理可以等效成下列情况 如图 5 所示 真空室中电极 K 发出电子 初速度不计 经过电压为 U1 的加速电场后 由小孔 S 沿 水平金属板 A B 间的中心线射入板间 金属板长为 L 相距为 d 当 A B 间电压 为 U2 时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点 已知电子的质量为 m 电荷量为 e 不计电子重力 下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是 图 5 A U1 变大 U2 变大 B U1 变小 U2 变大 C U1 变大 U2 变小 D U1 变小 U2 变小 解析 当电子离开偏转电场时速度的反向延长线一定经过偏转电场中水平位移的中 点 所以电子离开偏转电场时偏转角度越大 偏转距离越大 亮点距离中心就 越远 设电子经过 U1 加速后速度为 v0 根据题意得 eU1 mv02 1 2 电子在 A B 间做类平抛运动 当其离开偏转电场时沿电场方向的分速度为 vy at eU2 md L v0 结合 式 速度的偏转角 满足 tan vy v0 U2L 2dU1 显然 欲使 变大 应该增大 U2 L 或者减小 U1 d 正确选项是 B 答案 B 6 如图 6 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 Ee B 电子从 B 板到达 C 板动能变化量为零 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 电子在 AB 之间做匀加速运动 且 eE Ek A 正确 在 BC 之间做匀速运动 B 正确 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 答案 ABD 7 2008 宁夏高考 如图 7 所示 C 为中间插有电介 质的电容器 a 和 b 为其两极板 a 板接地 P 和 Q 为两竖直放置的平行金属板 在两板间用绝缘线 悬挂一带电小球 P 板与 b 板用导线相连 Q 板接 地 开始时悬线静止在竖直方向 在 b 板带电后 悬线偏转了角度 在以下方法中 能使悬线的偏 角 变大的是 A 缩小 a b 间的距离 B 加大 a b 间的距离 C 取出 a b 两极板间的电介质 D 换一块形状大小相同 介电常数更大的电介质 解析 由题意可得 UPQ Uba 角增大可知 PQ 间场强增大 由 U Ed 知 UPQ 增大 由 Q CU 知 P Q 板电荷增多 由题意知 b 板和 Q 板电荷量之和恒定 知 a b 板 电荷一定减少 由 Q CU 知电容器 C 电容一定减小 由 C 知 A 错 B 对 rS 4 kd C 对 D 错 答案 BC 8 如图 8 所示 静止的电子在加速电压 U1 的作用下从 O 经 P 板的小孔射出 又垂直进入平行金属板间的电场 在偏 转电压 U2 的作用下偏转一段距离 现使 U1 加倍 要想使 电子的运动轨迹不发生变化 应该 A 使 U2 加倍 B 使 U2 变为原来的 4 倍 C 使 U2 变为原来的倍 2 D 使 U2 变为原来的 1 2 解析 要使电子的运动轨迹不变 则应使电子进入偏转电场后任一水平位移 x 所对 应的偏转距离 y 保持不变 由 y at2 2 和 qU1 mv02 得 y 1 2 1 2 qU2 md x v0 qU2x2 2mv02d 1 2 可见在 x y 一定时 U2 U1 故 A 项正确 U2x2 4U1d 答案 A 9 如图 9 所示 一种 射线管由平行金属板 A B 和平行于金属板的细管 C 组成 放 射源 O 在 A 极板左端 可以向各个方向发射不同速度 质量为 m 的 粒子 若极板 长为 L 间距为 d 当 A B 板加上电压 U 时 只有某一速度的 粒子能从细管 C 水 平射出 细管 C 离两板等距 已知元电荷为 e 则从放射源 O 发射出的 粒子的这 一速度为 A B 2eU m L d eU m C D 1 d eU d2 L2 m L d eU 2m 解析 设所求的速度为 v0 与上板 A 成 角 在垂直于极板的方向上 粒子做匀 减速直线运动 当竖直分速度恰好减为零时 有 at2 即 d at2 水平位移 L d 2 1 2 vxt 两式相除得 又 vy at 所以 vx vy 所以 v0 d L at vx vy vx Ue m L d L d eU m 选项 C 正确 vx2 vy2 1 d eU d2 L2 m 答案 C 二 非选择题 本大题共 3 个小题 共 37 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和 演算步骤 有数值计算的要注明单位 10 11 分 如图 10 所示 真空中存在空间范围足够大 的 方向水平向右的匀强电场 在电场中 一个质量为 m 带电荷量为 q 的小球 从 O 点出发 初速度的大小为 v0 在重力与电场力的共同作用下恰能沿与场强的反方 向成 角做匀减速直线运动 求 1 匀强电场的场强的大小 2 小球运动的最高点与出发点之间的电势差 解析 1 小球做直线运动 故重力与电场力的合力必与 v0 在一条直线上 即 tan 得 E mg Eq mg qtan 2 小球做匀减速直线运动 根据 F ma 得 ma a mg sin g sin 最大位移 s v02 2a v02sin 2g 水平位移 x scos v02sin cos 2g 电势差 U Ex mv02cos2 2q 答案 1 2 mg qtan mv02cos2 2q 11 12 分 如图 11 所示 长 L 1 2 m 质量 M 3 kg 的木板静止放在倾角为 37 的光滑斜面上 质量 m 1 kg 带电荷量 q 2 5 10 4 C 的物块放在木 板的上端 木板和物块间的动摩擦因数 0 1 所 在空间加有一个方向垂直斜面向下 场强 E 4 0 104 N C 的匀强电场 现对木板施加一平行于 斜面向上的拉力 F 10 8 N 取 g 10 m s2 斜面足够长 求 1 物块经多长时间离开木板 2 物块离开木板时木板获得的动能 3 物块在木板上运动的过程中 由于摩擦而产生的内能 解析 1 物块向下做加速运动 设其加速度为 a1 木板的加速度为 a2 则由牛顿第 二定律 对物块 mgsin37 mgcos37 qE ma1 对木板 Mgsin37 mgcos37 qE F Ma2 又 a1t2 a2t2 L 1 2 1 2 得物块滑过木板所用时间 t s 2 2 物块离开木板时木板的速度 v2 a2t 3 m s 2 其动能为 Ek2 Mv22 27 J 1 2 3 由于摩擦而产生的内能为 Q F 摩 x 相 mgcos37 qE L 2 16 J 答案 1 s 2 27 J 3 2 16 J 2 12 14 分 2010 莱芜模拟 一质量为 m 带电荷量为 q 的小球以水平初速度 v0 进入竖 直向上的匀强电场中 如图 12 甲所示 今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高 度 y 与水平方向的位移 x 之间的关系如图 12 乙所示 根据图乙给出的信息 重力加 速度为 g 求 图 12 1 匀强电场场强的大小 2 小球从进入匀强电场到下降 h 高度的过程中 电场力做的功 3 小球在 h 高度处