适用于新高考新教材广西专版2025届高考物理一轮总复习课时规范练26电容器带电粒子在电场中的运动

课时规范练26电容器带电粒子在电场中的运动基础对点练1.(电容器动态分析)电容式传感器可以将非电学量的微小变更转换成电容变更。一种利用电容式传感器测量油箱中油量的装置如图所示。当开关S闭合后,油量削减时()A.电容器的电容增大B.电容器的带电荷量减小C.电流向上经过G表D.G表示数为零时,油箱中油量为零2.(电容器动态分析)两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m的带电油滴恰好静止在两极之间,如图所示,在其他条件不变的状况下,假如将两极特别缓慢地错开一些,那么在错开的过程中()A.油滴将向上加速运动,电流计中电流从b流向aB.油滴将向下加速运动,电流计中的电流从a流向bC.油滴静止不动,电流计中的电流从a流向bD.油滴静止不动,电流计中的电流从b流向a3.(电容器动态分析)如图所示的传感器可以监控生产流水线材料的厚度,其中甲、乙为平行板电容器的上、下两个固定极板,分别接在电源的两极上。当通过极板间的材料厚度增大时,极板间的介电常数增大,下列说法正确的是()A.当通过极板间的材料厚度减小时,电流从a流向bB.极板间的材料厚度变更时,极板间电场强度不变C.当通过极板间的材料厚度增大时,极板上的电荷量变小D.当通过极板间的材料厚度增大时,极板间的电压增大4.(电容器的应用)(2024广东韶关一模)随着生活水平的提高,电子秤已经成为日常生活中不行或缺的一部分,电子秤的种类也有许多,如图是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时,把物体放到电子秤面板上,压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后()A.电容器的电容变小B.电容器的带电荷量增大C.极板间电场强度变小D.膜片下移过程中,电流表有从a到b的电流5.(带电粒子在电场中的偏转问题)(2024吉林长春质检)如图所示,空间存在着竖直向下的匀强电场,一个质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子以水平方向的初速度v0由O点射入,刚好通过竖直平面内的P点,已知连线OP与初速度方向的夹角为θ=45°,不计粒子的重力,则O、P两点间的电势差UOP为()A.mv02C.2mv06.(带电粒子在电场中的偏转问题)(2024天津南开区三模)质量相同的两个带电粒子M、N以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中,不计带电粒子的重力,M从两板正中心射入,N从下板边缘处射入,它们最终打在同一点,如图所示。则从起先射入至打到上板的过程中()A.它们运动的时间关系为tN>tMB.它们的电势能削减量之比ΔEpM∶ΔEpN=1∶2C.它们的动能增量之比ΔEkM∶ΔEkN=1∶4D.它们的动量增量之比ΔpM∶ΔpN=1∶17.(二极管与电容器问题)(2024江西宜春模拟)如图所示,D是一只志向二极管,水平放置的平行板电容器的A、B两极板间有一带电液滴,在P点处于静止状态。以Q表示电容器储存的电荷量,U表示两极板间的电压,φ表示P点的电势,B极板接地。若保持极板B不动,第一次将极板A稍向上平移,其次次将极板A稍向下平移(移动后极板A的位置还在P点上方),则下列说法正确的是()A.两次移动后Q相同B.两次移动后点电荷都保持静止C.第一次移动后U变小,其次次移动后U变大D.第一次移动后φ不变,其次次移动后φ增大素养综合练8.在水平直线上的A、B两点分别固定有不等量点电荷,其中A处为正电荷,B处电荷电性未知,O1为A、B连线中点。由绝缘材料制成的光滑圆轨道的圆心O2在AB连线上,且位于A点左侧,其轨道平面与AB在同一水平面内,如图所示。在轨道上穿一带正电小球并置于轨道上的某一点P,给小球一沿轨道切线方向的初速度,小球恰好能沿轨道做匀速圆周运动,小球可视为质点,下列说法正确的是()A.B处点电荷带负电,其电荷量小于A处电荷的电荷量B.小球沿轨道运动过程中,小球的电势能不变C.小球沿轨道运动过程中,小球受到的静电力大小不变D.小球沿轨道运动过程中,轨道对小球的弹力大小不变9.(2024重庆模拟)如图所示,一圆形区域有竖直向上的匀强电场,O为圆心,两个质量相等、电荷量大小分别为q1、q2的带电粒子甲、乙,以不同的速率v1、v2从A点沿AO垂直射入匀强电场,甲从C点飞出电场,乙从D点飞出电场,它们在圆形区域中运动的时间相同,已知∠AOC=45°,∠AOD=120°,不计粒子的重力,下列说法正确的是()A.v1v2C.q1q210.(2024广东广州华南师范高校附中三模)如图所示,两个相同的半圆形金属板相互靠近、水平放置,板间可视为真空。两金属板分别与电源两极相连。上极板可绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动。起先时,两极板边缘完全对齐,闭合开关S后,两板间的一个带电微粒恰好静止;然后让上极板转过5°(微粒仍在两板间)忽视电场边缘效应,则()A.断开开关S后,微粒将竖直下落B.转动前后,电容器的电容之比为36∶35C.转动过程中,有从a→b的电流流过电阻RD.断开开关S后,上极板再转动5°,微粒照旧静止11.(多选)(2024辽宁葫芦岛高三检测)如图所示,在竖直向上的匀强电场中,A球位于B球的正上方,质量相等的两个小球以相同初速度水平抛出,它们最终落在水平面上同一点,其中只有一个小球带电,不计空气阻力,下列推断正确的是()A.假如A球带电,则A球确定带负电B.假如A球带电,则A球的电势能确定增加C.假如B球带电,则B球确定带负电D.假如B球带电,则B球的电势能确定增加12.(2024山西太原高三期末)如图甲所示,一绝缘细直长杆水平放置,处于水平方向的静电场中。以O为原点,沿细杆建立x轴,电场强度E随x的分布如图乙所示。x≤0处,电场强度恒定,方向沿x轴正方向;在x>0处,电场强度沿x轴负方向并随x匀整增大。带电的小圆环套在细杆上,其质量为m=0.2kg、电荷量q=2×10-6C,小圆环与细杆间的动摩擦因数μ=0.1。将小圆环从A(-1m)点由静止释放(重力加速度g取10m/s2),求:(1)小圆环到达O点时的速度大小;(2)小圆环向右运动到最远位置的坐标值。答案：1.B解析油量减小时,电容器极板间介质的εr减小,依据电容确定式C=εrS4πkd可知,电容器的电容减小,故A错误;电容器与电源相连,极板间电压保持不变,依据公式有C=QU可知电容器的带电荷量减小,故B正确;依据B项分析,可知电容器极板电荷量减小,即释放电荷,电流向下经过G表,故C错误;仅当油量变更时,才会产生电流,故G表示数为零时2.C解析电容器与电源相连,两极板间电压不变,将两极板特别缓慢地水平错开一些,两极板正对面积减小,而间距不变,由E=Ud可知,电场强度不变,油滴受到的静电力不变,仍与重力平衡,因此油滴静止不动,由C=εrS4πkd可知,电容减小,由Q=CU可知,电荷量减小,电容器放电,因此可推断电流计中的电流从a3.B解析电容器两极板间的电压始终保持不变,板间的距离也保持不变,依据E=Ud可知,极板间电场强度保持不变,故B正确,D错误;依据C=εrS4πkd可知,厚度增大时介电常数增大,电容器的电容增大,极板上的电荷量增加,故C错误;材料厚度减小,电容器的电容减小,极板上的电荷量减小,电容放电,电流从b4.B解析依据电容表达式C=εrS4πkd可知,当两个极板间的距离减小时,电容器的电容增大,再依据电容定义式C=QU可知,电容器始终和电源相连,电压不变时,电容增大,带电荷量增大,即电容器被充电,电流表有从b到a的电流,A、D错误,B正确;由匀强电场公式E=Ud知,5.C解析粒子所带电荷量为正,则其所受的静电力方向竖直向下,设OP长度为L,分析可知,粒子在电场中做类平抛运动,依据平抛运动规律,在竖直方向有Lsinθ=12at2,水平方向有Lcosθ=v0t,由牛顿其次定律有qE=ma,即a=qEm,则O、P两点间的电势差UOP=ELsinθ,联立解得UOP=26.C解析由题可知,两个带电粒子都做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,而且它们的水平位移相等、初速度相等,则在电场中的运动时间相等,即tN=tM,故A错误;在竖直方向上,依据y=12at2=Eqt22m知,竖直位移之比为1∶2,则电荷量之比为1∶2。因为静电力做功等于电势能的减小量,静电力做功W=qEy,因为电荷量之比为1∶2,竖直位移之比为1∶2,则静电力做功之比为1∶4,依据动能定理可知,静电力做功之比为1∶4,则动能的增量之比为1∶4,它们的电势能削减量之比ΔEpM∶ΔEpN=1∶4,故B错误,C正确;依据动量定理,有动量增量Δp=qEt,qM∶qN=1∶2,t相等,则动量增量之比ΔpM∶ΔpN=17.D解析第一次将极板A稍向上平移,板间距离d增大,依据电容的确定式C=εrS4πkd得知,电容C减小;若电容器的电压不变,由Q=CU知电容器所带电荷量将要减小,由于二极管具有单向导电性,电荷不能流回电源,所以电容器的电荷量Q保持不变;由于电容C减小,由电容的定义式C=QU可知,U变大;依据E=Ud、C=QU、C=εrS4πkd得板间电场强度E=4πkQεrS,可知板间电场强度E不变,电荷所受的静电力不变,仍保持静止状态;P与B板间电势差UPB=Ed,E、d都不变,UPB保持不变,P点的电势φ保持不变;其次次将极板A稍向下平移,板间距离d减小,依据电容的确定式C=εrS4πkd得知,电容C增大,电容器的电压不变,由Q=CU知电容器所带电荷量Q增大;依据E=Ud可知板间电场强度E增大,电荷所受的静电力增大,电荷将向上运动;P与B板间电势差UPB=Ed,E8.B解析由于小球沿轨道做匀速圆周运动,速率不变,所以静电力不做功,即轨道处各个点电势相等,轨道处于等势面上,假如B是正电荷,则轨道与AB连线的交点处的电势不行能相等,因此B处点电荷带负电,但是不能确定B处电荷的电荷量与A处电荷的电荷量的大小关系,选项A错误;因轨道处于等势面上,则小球沿轨道运动过程中,小球的电势能不变,选项B正确;因轨道上各点的电场强度不愿定相同,则小球沿轨道运动过程中,小球受到的静电力大小要变更,选项C错误;因等势面上各点电场强度与等势面垂直,则轨道上各点电场强度方向沿半径方向背离圆心,则小球沿轨道运动过程中有FN-Eq=mv2r,因各点电场强度不断变更,则轨道对小球的弹力大小不断变更,选项9.B解析甲、乙在电场中均做类平抛运动,沿初速度方向做匀速直线运动,它们在圆形区域中运动时间t相同,依据图中几何关系可得xAC=v1t=R-Rcos45°,xAD=v2t=R+Rcos60°,联立可得v1v2=2-23,故A错误,B正确;甲、乙在电场中沿静电力方向均做初速度为零的匀加速直线运动,则有yAC=12·q1Emt2=Rsin45°,yAD=110.B解析闭合开关S后,让上极板转过5°,则两极板正对面积削减,依据公式C=εrS4πkd可知,电容器的电容变小,变更前后面积之比为SS'=180°360°×πr2180°-5°360°×πr2=3635,转动前后,电容器的电容之比也为CC'=SS'=3635,依据电场强度的计算公式可得E=Ud,依据上述分析可知,电势差与间距均不变,所以电场强度不变,依据静电力的计算公式F=qE可知静电力不变,所以微粒仍静止,断开开关S后,每个物理量都保持不变,微粒仍静止,故A错误,B正确;转动过程之前,电容器下极板带正电、上极板带负电,转动过程中,电容变小,电容器的电荷量减小,电容器放电,有从b→a的电流流过电阻R,11.AD解析平抛时的初速度相同,在水平方向通过的位移相同,故下落时间相同,A球在上方,竖直位移较大,由h=12at2可知,A球下落的加速度较大,所受合外力较大,假如A球带电,则A球受到向下的静电力,确定带负电,静电力做正功,电势能