2020版高考物理大一轮复习练习：电容器带电粒子在电场中的运动Word版含解析

1、基础课 3 电容器 带电粒子在电场中的运动一、选择题（16 题为单项选择题，710 题为多项选择题）1. （2016 浙江理综，14）以下说法正确的是（）A 在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低B 外力对物体所做的功越多，对应的功率越大C 电容器电容 C 与电容器所带电荷量 Q 成正比D.在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力发生了变化解析 在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低，选项 A 正确；根据 P=W 可 知，外力对物体所做的功越多，对应的功率不一定越大，选项 B 错误；电容器 电容 C 与电容器所带电荷量 Q 无关，只与两板的正对面积、两板间距以及两板间的电介质有关，选项 C

2、错误；在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力没有发生变化，只是物体的视重发生了变化，选项 D 错误答案 A2.如图 1 所示，平行板电容器与电源相接，充电后切断电源，然后将电介质插入电容器极板间，则两板间的电势差U 及板间场强 E 的变化情况为（）图 1A. U 变大，E 变大C. U 不变，E 不变B. U 变小，E 变小D. U 变小，E 不变解析 当平行板电容器充电后切断电源，极板所带电荷量Q 保持不变，插入电介质后，电容器的电容 C 变大，则 U =碁将变小，而由 E =U可知，板间场强 E 也将变小。选项 B 正确。答案 B3.如图 2 所示，电子由静止开始从 A 板向 B 板运

3、动，到达 B 板的速度为 v,保持B当减小两板间的距离时，速度 v 减小C当减小两板间的距离时，速度 v 不变D 当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长一 12解析 由动能定理得 eU = qmv，当改变两极板间的距离时，U 不变，v就不变,故选项 A、B 错误，C 正确；粒子在极板间做初速度为零的匀加速直线运动，v=pi _zpiOrid，2=d，即 t=7，当 d 减小时，v不变，电子在两极板间运动的时间变短，故选项 D 错误 答案 C4.如图 3 所示，平行板电容器上极板带正电，从上极板的端点 A 点释放一个带电荷量为+ Q（Q 0）的粒子，粒子重力不计，以水平初速度平速度与竖

4、直速度的大小之比为 1 : 2 时，恰好从下端点C. 1 : 1解析 设粒子从 A 到 B 的时间为 t，粒子在 B 点时，竖直方向的分速度为 Vy,由 类平抛运动的规律可得 L= vot， d=芬，又 vo： Vy= 1 : 2，可得 d : L = 1 ： 1，选 项 C正确。两板间电压不变，则（vo向右射出，当它的水B 射出， 贝 U d 与 L 之比A当减小两板间的距离时,图 3答案 C5.如图 4 所示，左侧为加速电场，右侧为偏转电场，加速电场的加速电压是偏 转电场电压的 k 倍。有一初速度为零的带电粒子经加速电场加速后， 从偏转电场两板正中间垂直电场强度方向射入， 且正好能从下极板

5、右边缘穿出电场， 不计带答案 B6.如图 5 所示，水平放置的两平行金属板与一直流电源相连，一带正电的粒子 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，现将平行金属 板分别以 0、0为圆心在平面内旋转相同角度后，带电粒子依旧能够沿直线从A运动到 B,则（）A 亠- BIo1图 5A .平行金属板一定顺时针旋转 45B. 平行金属板一定逆时针旋转 45C. 带电粒子电势能一定逐渐增加D. 带电粒子一定做匀变速直线运动 解析 刚开始时粒子做匀速直线运动,A. kD. 5k解析 设加速电压为 Ui，偏转电压为 U2，因为电场时的速度 vo=2qmui；在偏转电场中 2=1，所以

6、d= 2k, B 正确。imv2，带电粒子离开加速黔，解得 t = d qh 水平距mg= qE= q，由受力分析可知，粒子在)B. 2kC. 3k电粒子的重力,离 I = vot= d2UiU2竖直方向上合力为零。如图所示，平行金属板顺时针旋转B角，则 qfcos0=qdCOos0=qd = mg，所以粒子是否做直线运动与旋转角度大小无关，根据受力分析可知，电场力做正功，粒子的电势能逐渐减少，粒子做匀加速直线运动;同理，若平行金属板逆时针旋转B角，则粒子电势能逐渐增加，粒子做匀减速直 线运动，故选项 D 正确答案 D7.（2015 广东理综，21）如图 6 所示的水平匀强电场中，将两个带电小

7、球M和 N 分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置，释放后， M、N 保持静止，不 计重力，则（）图 6A. M 的带电量比 N 的大B. M 带负电荷，N 带正电荷C. 静止时 M 受到的合力比 N 的大D. 移动过程中匀强电场对 M 做负功解析 带电球 M、N 在不计重力条件下平衡，说明 M、N 两球所受电场力的合力 为零，即 M、N 所在点合场强为零，所以 M 球在 N 球处所产生的场强方向向左， 大小为 E,故 M 球带负电；同理，N 球在 M 球处产生的场强方向向左，大小为 E，故 N 球带正电，且两球所带电荷量相等。匀强电场对 M 的电场力方向与 M 移动方向成钝角，做负功。所

8、以 B、D 正确。答案 BD8.如图 7 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、电荷量为一 q 的带电粒子（不计重力），以初速度 vo 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1到达 M、N 两板间距的 2 处返回，贝 U 下述措施能满足要求的是（）JWN图 71A 使初速度为原来的 2B. 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1D. 使初速度和 M、N 间电压都减为原来的 2解析 在粒子刚好到达 N 板的过程中，由动能定理得一 qEd = Ogmv0，所

9、以 d2=2qE，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舟，x = 4,pl故 A 错；使 M、N 间电压提高到原来的 2 倍，电场强度变为原来的 2 倍，x=2d故 B 对；使 M、N 间电压提高到原来的 4 倍，电场强度变为原来的 4 倍，x=41故 C 错；使初速度和 M、N 间电压减为原来的 2，电场强度变为原来的一半，x 4 ,t=2，故 D 对。答案 BD9.(2017 衡水调研)美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油 滴，准确地测定了电子的电荷量。如图 8 所示，平行板电容器两极板 M、N 与电压为 U 的恒定电源两极相连，板的间距为 d。现有一

10、质量为 m 的带电油滴在极板间匀速下落，贝 U ()A .此时极板间的电场强度 E =dB.油滴带电荷量为mg喷霁器图 8JWC. 减小极板间电压，油滴将加速下落D. 将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动解析 极板间电压为 U，间距为 d,是匀强电场，故场强 E =号，故 A 正确；油 滴受重力和电场力，处于平衡状态，故 mg= qUU，解得 4=半，故 B 错误；减 小极板间电压，场强减小，电场力小于重力，合力向下，故油滴将加速下落，故C 正确；将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，板间距增加，场强减小，电场力减小，电场力小于重力，合力向下，故油滴将加速下落，故D 错误答案 AC

11、10如图 9 所示，带正电的金属滑块质量为 m、电荷量为 q,与绝缘水平面间的 动摩擦因数为山味 1）。水平面上方有水平向右的匀强电场，电场强度为E=mqg如果在 A 点给滑块一个向左的大小为 v 的初速度，运动到 B 点速度恰好为零， 则下列说法正确的是（）A滑块运动到 B 点后将返回向 A 运动，来回所用时间相同B.滑块运动到 B 点后将返回向 A 运动，到 A 点时速度大小仍为vEq卩 mg点过程，滑块加速度为 aBA=m = （1 mg，而位移大小相等，所以运动时间不可能相同，选项 A 错误；滑块返回 A 点时的速度大小不可能等于滑块在 A 点的C滑块回到 A 点时速度大小为D. A、

12、B 两点间电势差为一2(1+Qq解析由 A 点到 B 点过程，滑块加速度为卩 m+ EqaAB=（计 1） g， 由 B 点到 A2mv初速度，选项 B 错误；根据 v2= 2aABX, vA= 2aBAX，可得回到 A 点时滑块速答案 CD二、非选择题11. (2016 北京市海淀区二模)如图 10 所示，质量 m= 2.0X104kg、电荷量 q=1.OX1O_6C 的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E1的匀强电场2中。取 g= 10 m/s。图 10(1) 求匀强电场的电场强度 E1的大小和方向；(2) 在 t= 0 时刻，匀强电场强度大小突然变为 E2= 4.0X103N/C

13、，且方向不变。 求在 t = 0.20 s 时间内电场力做的功；(3) 在 t = 0.20 s 时刻突然撤掉第 问中的电场，求带电微粒回到出发点时的动解析(1)由题意知 Eg= mg,在 t _ 0 时刻，电场强度突然变化为 E2_ 4.0X103N/C设微粒的加速度为 a1，在 t_0.20 s 时间内上升高度为 h，电场力做功为 W，2则 qE2 mg_ ma1，解得 a1_ 10 m/s，12h_2a1t2，解得 h_0.20 m，W_ qE2h，解得 W_8.0X104J。2V2(1+0gUAB=EX= 2mv2(1+0q选项 C、E1mg_q _2.0X10-4X10N/C _ 2

14、.0X103N/C,方向向上。x=确设在 t_0.20 s 时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为v，回到出发点时的动能为 Ek,124则 v = ait, Ek= mgh+ qmv，解得 Ek= 8.0X10_J。答案（1）2.0X103N/C 方向向上（2）8.0X10_4J （3）8.0X10_4J12.（2017 太原考试）如图 11,直角坐标系 xOy 位于同一竖直平面内，其中 x 轴 水平、y 轴竖直，xOy 平面内长方形区域 OABC 内有方向垂直 OA 的匀强电场，OA 长为 I，与 x 轴间的夹角0=30 一质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球（可 看作质点）从 y 轴上的 P 点沿 x 轴方向以一定速度射出，恰好从 OA 的中点 M 垂（1）求 P 的纵坐标 yp及小球从 P 射出时的速度 V0；已知电场强度的大小为 E=3mg，若小球不能从 BC 边界离开电场，OC 长度 应满足什么条件？ 解析（1）设小球从