2018高考物理大一轮复习题组层级快练32第七单元电场3电容器、带电粒子在电场中的运动

1、题组层级快练（三十二）电容器、带电粒子在电场中的运动、选择题1.（2016 全国新课标I）一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器（）A. 极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大B. 极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大C. 极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变D. 极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变答案 D解析 电容器接在恒压直流电源上， 两极板的电压不变， 若将云母介质移出， 相对介电常数 减小，电容器的电容减小，所以极板上的电荷量变小，极板间的距离不变，所以极板间的电场强度不变，故AB、C 项错误，D 项正确.2. 1913 年

2、，美国物理学家密立根设计了著名的油滴实验，首先直接测定了基元电荷的量值.其模型简化如图，平行板电容器两极板M N 相距 d,两极板分别与电压为 U 的恒定电源两极连接，极板 M 带正电.现有一质量为 m 的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k,则（）A.油滴带正电D.将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动答案 C解析 带电油滴在电场中受重力与电场力处于静止状态，故所受电场力方向竖直向上.M 板带正电，故油滴带负电， A 项错误；由平衡条件有： mg= fq，故 q =畀于，B 项错误；电容定Qkmgd义式为 C= ,由题意得 Q= kq，解得：

3、C=_U 吕，C 项正确；电容器与电源保持连接，两极B.油滴带电荷量为mgUdC.电容器的电容为kmgd2U2板电势差不变，N 板下移，板间距离 d 增大，故场强减小，油滴所受电场力减小，故油滴将 向下运动，D 项错.3. （2016 孝感冲刺）电容式加速度传感器的原理结构如图所示，质量块右侧连接轻质弹簧，左侧连接电介质，弹簧与电容器固定在外框上. 质量块可带动电介质移动改变电容.则（）,1.阪L11体刖砒加述度儒感器A. 电介质插入极板间越深，电容器电容越小B. 当传感器以恒定加速度运动时，电路中有恒定电流C. 若传感器原来向右匀速运动，突然减速时弹簧会伸长D. 当传感器由静止突然向右加速瞬

4、间，电路中有顺时针方向电流 答案 DcrS解析 根据电容器的电容公式C=TCS，当电介质插入极板间越深，即电介质增大，则电4knd容器电容越大，故 A 项错误；当传感器以恒定加速度运动时，根据牛顿第二定律可知， 弹力大小不变，则电容器的电容不变，因两极的电压不变，则电容器的电量不变，因此电路中没 有电流，故B 项错误；若传感器原来向右匀速运动，突然减速时，因惯性，则质量块相对传 感器向右运动，从而压缩弹簧，故 C 项错误；当传感器由静止突然向右加速瞬间，质量块相对传感器向左运动，导致插入极板间电介质加深，因此电容会增大，由于电压不变，根据Q=CU,可知，极板间的电量增大，电容器处于充电状态，因

5、此电路中有顺时针方向电流，故 D 项正确.4如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力），两板间距离足够大当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在下图中，反映电子速度v、位移 x 和加速度 a 三个物理量随时间 t 的变化规律可能正确的是（）答案 AD解析 在平行金属板之间加上如题图乙所示的周期性电压时，因为电子在平行金属板间所受U0e的电场力F=y，所以电子所受的电场力大小不变，而方向随电压呈周期性变化.由牛顿第3二定律 F= ma 可知，电子在第一个 T 内向 B 板做匀加速直线运动， 在第二个扌内向B 板做匀减 速直线运动，在第三个 4 内反向做匀加速直线运动.在第四个 4 内向

6、A板做匀减速直线运动，所以 a- t 图像如图 D 所示，v-1 图像如图 A 所示；又因匀变速直线运动位移所以 x-t 图像应是曲线.故本题选 AD 项.5.如图所示，水平放置的两平行金属板与一直流电源相连,平行金属板分别以 OO为圆心在平面内旋转相同角度后（角度不太大）,粒子仍以原来的方式射入，则（）答案 CD答案 CD12X=v0t+ 評,带正电的粒子仅在重力和电场力作用下以某一初速度沿图中直线从A 运动到 B,现将OrA.粒子将做曲线运动B. 粒子仍做匀速直线运动C. 粒子做匀变速直线运动D. 粒子的电势能可能增加，也可能减小解析刚开始时粒子做匀速直线运动,L 一mg= qE= q&a

7、mp;,由受力分析可知,粒子在竖直方向上合力为零. 如图所示,平行金属板顺时针旋转一 UUU .贝U qcos0= qcos0= q = mg,即竖直方向上的合力为ddcos0d0,水平方向的合力为F =mgtan0，故粒子做匀加速直线运动，A、B 项错误，C 项正确;由分析知电场力做正功，粒子的电势能减小；同理，若平行金属板逆时针旋转0角，则粒子电势能逐渐增加，粒子做匀减速直线运动，故 D 项正确.6.如图所示，两对金属板 A、B 和 C、D 分别竖直和水平放置,A、B 接在电路中，C、D 板间电压为 U.A 板上 0 处发出的电子经加速后，水平射入 C、D 板间，电子最终都能打在光屏M 上

8、.关于电子的运动，下_ 士 匕-1A. S 闭合，只向右移动滑片 P, P 越靠近 b 端，电子打在M上的位置越高B. S 闭合，只改变A B板间的距离,改变前后，电子由0 至 M 经历的时间相同C.S 闭合，只改变A B板间的距离,改变前后，电子到达M 前瞬间的动能相同D. S 闭合后再断开, 只向左平移B,B 越靠近 A 板，电子打在 M 上的位置越高解析 电子在 A、B 板间加速 LBAe=14mV2,在 C、D 板间的偏转位移 y =-2 md- *）2=4，S 闭合，只向右移动滑片 P, UBA增大，偏转位移 y 减小，电子打在 M 上的位置降低，A 项错5答案 D误；设电子在A B

9、板间的运动时间为 tl, A、B 板间距离为 dAB,贝ydAB= 2ti, S 闭合，只改变AB 板间距离，板间电压 U3A不变，v 不变，11变化，从 B 板射出后水平方向匀速运动速度不变，电子由 0 到 M 经历的时间必然变化，B 项错误；S 闭合，只改变 A、B 板间距离，板间电压 UBA不变，偏转位移y 相同，根据动能定理知电场力做功相同，电子到达M 瞬间的动能相同，C 项正确；S 闭合再断开，A、B 板所带电荷量不变， 向左平移 B 板，板间距离减小,crSQ1根据 C=，C 增大，UBA=2，UBA减小，又 y =；4nkdABC22Ue L2UL - (-)2=可知电子打在md

10、 v 4dUBAM上的位置升高，D 项正确.7.（2016 海南）如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45角，上极板带正电一电荷量为q（q0）的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能 氐竖直向上射出不计重力，极板尺寸足够大，若粒子 能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为（）E0A-4qdC止.2qdB.2qdD屋qd答案 B解析 根据电荷受力可以知道，粒子在电场中做曲线运动，如图所示：当电场足够大时，粒子到达上极板时速度恰好与上极板平行，如图，将粒子初速度 V0分解为垂直极板的 Vy和平行极板的 Vx，根据运动的合成与分解，当分 速度 Vy=0 时，则粒子的速度正好平行上极板，则

11、根据运动学公式：-Vy2=2 日 4，由于 Vy= V0COS45 ，氐=1m02，联立整理得到 E= 具，故 B 项m22qd正确.& （2017 山东日照质检）如图所示，无限大均匀带正电薄板竖直放置， 其周围空间的电场可认为是匀强电场.光滑绝缘细管垂直于板穿过中间小孔，一个视为质点的带负电小球在细管内运动以小孔为原点建立x轴，规定 x 轴正方向为加速度 a、速度 v 的正方向，下图分别表示 x 轴 上各点的电势0，小球的加速度 a、速度 v 和动能 E6解析 在匀强电场中，沿电场线方向，电势均匀降低，A 项错误；带负电小球受电场力与场强方向相反，在匀强电场中受电场力不变，故加速度不

12、变，所以在 x0 区域内加速度为负方向.B 项；小球在原点的初速度为vo,经过任意一段位移 x 后的速度为 v,由匀变速直线运动规律可知，v2 vo2= 2ax，所以 v x 图像不是直线，C12项错误；由动能定理有：Eqx=Ek 2mvo2，故Ek x 图像为一次函数图像， D 项正确.9.如图所示，在正方形 ABCD 区域内有平行于 AB 边的匀强电场，E、F、G H 是各边中点，其连线构成正方形，其中P 点是 EH 的中点.一个带正电的粒子(不计重力)从 F 点沿 FH 方向射入电场后恰好从 D 点射出.以下说法正确的是()A.粒子的运动轨迹一定经过P 点B.粒子的运动轨迹一定经过PE

13、之间某点C.若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由ED 之间某点射出正方形 ABCD 区域D.若将粒子的初速度变为原来的一半， 粒子恰好由E 点射出正方形 ABCD 区域答案 BD解析 粒子从 F 点沿 FH 方向射入电场后恰好从 D 点射出，其轨迹是抛物线，则过D 点作速度的反向延长线一定与水平位移交于FH 的中点，而延长线又经过 P 点，所以粒子轨迹一定经过 PE 之间某点，选项 B 正确，A 错误；由平抛知识可知，当竖直位移一定时，水平速度 变为原来的一半，则水平位移也变为原来的一半，选项D 正确，C 错误.10如图所示为示波管的示意图，以屏幕的中心为坐标原点，建立如图所示的直角坐标系

14、xOy,当在 XX 这对电极上加上恒定的电压UXX= 2 V，同时在 YY 电极上加上恒定的电压UYY= 1 V 时，荧光屏上光点的坐标为(4 , 1)，则当在 XX这对电极上加上恒定的电压UXX= 1 V,同时在 YY电极上加上恒定的电压UYY= 2 V 时，荧光屏上光点的坐标为()A. (2 , 2)B. (4 , 2)C. (2 , 2)D. (4 , 2)答案 C解析 根据 y = at2= 22可知，偏转位移与电压成正比，所以答案选择 C.11如图(1)是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量 Q 将随待测

15、物体的上下运动而变化，7若 Q 随时间 t 的变化关系为 Q=(a、b 为大于零的常数)，其图像如图(2)所示，那么图 t 十 a8、图 中反映极板间场强大小E 和物体速率 v 随 t 变化的图线可能是()A.和C.和答案 CB.和D.和解析由 C= U 知，U 不变，Q 减小，C 减小,eSUJ 4knd 知,d增大.由E=d=知图像正确.由C=Q=4ke-Sd=U 4kndb 知SU(t+a)U(t+a)4knb,即 d 与 t 为一次函数,v 的大小不变，12.如图所示，板长L= 4 cm 的平行板电容器，板间距离d = 3 cm，板与水平线夹角a= 37，两板所加电压为U= 100 V

16、 .有一带负电液滴，带2场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B 板边缘水平飞出(取 g = 10 m/s , sina= 0.6 , cosa= 0.8).求：(1) 液滴的质量；(2) 液滴飞出时的速度.答案(1)8X108kg(2)# m/s解析(1)根据题意画出带电液滴的受力图如图所示,可得 qEcosa= mgUE= d解得 m=qUcOadg代入数据得 m= 8X10-8kg(2)因液滴沿水平方向运动，所以重力做功为零.对液滴由动能定理得1212qU=mv mv913. (2016 北京)如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出.已知电子质

17、量为m 电荷量为 e，加速电场电压为 Uo，偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U,极板长度为 L,板间距为 d.(1) 忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度Vo和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离 y;(2) 分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法.在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因.已知U= 2.0X102V, d = 4.0X10一2m m= 9.1X10一31kg ,192e=1.6X10C,g=10 m/s .极板间既有静电场也有重力场.电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势0的定力势”的共同特点.12解析(1)根据功和能的关系，有

18、eU0= mv)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有 重力 G= mg= 1029N eU15电场力 F = = 1015Nd由于 F? G 因此不需要考虑电子所受重力.所以v=m/s义式.类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力0G的概念，并简要说明电势和“重答案/2eU0UL2(1):廿硕略略1偏转距离 y =尹( t)UL24U0d解得v=2qUm电子射入偏转电场的初速度在偏转电场中，电子的运动时间10(3)电场中某点电势0定义为电荷在该点的电势能&与其电荷量 q 的比值,11由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能EG与其质量 m 的比值，叫作重力势”，即 $ 电势$和重力势$G都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定.14.如图所示，两平行金属板 A、B 长 8 cm,两极板间距离 d = 8 cm, A极板比 B 极板电势高 300 V, 电荷量 q= 1X10一10C、质量 m= 1x10一20kg 的带正电的粒子，沿电场中心线RO 垂直电场线方向飞入电场，初速度V0= 2X106m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MNPS 间的无电场区域后，进入固定在O 点的