【紅對(duì)勾】2020高考物理 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)（通用）

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1、課時(shí)作業(yè)21　電容器與電容　帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 時(shí)間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)，電量Q、電壓U，電容C之間的相互關(guān)系圖象如圖所示，其中錯(cuò)誤的是(　　) 答案：A 圖1 2．如圖1所示，在A板附近有一電子由靜止開始向B板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子到達(dá)B板時(shí)的速率，下列解釋正確的是(　　) A．兩板間距越大，加速的時(shí)間就越長，則獲得的速率越大 B．兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大 C．與兩板間的距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān) D．以上解釋都不正確 解析：設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，兩板間距為d，則

2、 ·t2＝d　解得t＝d　即t∝d 又　eU＝mv2－0得v＝與d無關(guān)． 答案：C 圖2 3．如圖2所示，水平放置的兩個(gè)平行的金屬板A、B帶等量的異種電荷，A板帶負(fù)電荷，B板接地．若將A板向上平移到虛線位置，在A、B兩板中間的一點(diǎn)P的電場強(qiáng)度E和電勢(shì)φ的變化情況是(　　) A．E不變，φ改變 B．E改變，φ不變 C．E不變，φ不變 D．E改變，φ改變 解析：當(dāng)將A板向上平移到虛線位置時(shí)，意味著平行板之間的距離拉大，由C＝知，電容C減小，由題意知電容上的帶電量不變，由Q＝CU可知，U必變大；由U＝Ed，所以Q＝CU＝U＝Ed＝知，E不變，由于P點(diǎn)到B板的距離不變，故PB之間

3、的電壓不變，故應(yīng)選C. 答案：C 圖3 4．如圖3所示，在O點(diǎn)放置正點(diǎn)電荷Q，a、b兩點(diǎn)的連線過O點(diǎn)，且Oa＝ab.以下說法正確的是(　　) A．將質(zhì)子從a點(diǎn)由靜止釋放，質(zhì)子向b做勻加速運(yùn)動(dòng) B．將質(zhì)子從a點(diǎn)由靜止釋放，質(zhì)子運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的速率為v，則將α粒子從a點(diǎn)由靜止釋放后運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的速率為v C．若電子以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v，則電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為2v D．若電子以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v，則電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為 解析：由于庫侖力變化，因此質(zhì)子向b做變加速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；由于a、b之間的電勢(shì)

4、差恒定，根據(jù)動(dòng)能定理qU＝mv2，可得v＝，則知α粒子從a點(diǎn)由靜止釋放后運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的速率為v，B正確；當(dāng)電子以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)k＝m，可得v＝，則知電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度為v，C、D錯(cuò)誤． 答案：B 圖4 5．如圖4所示，平行金屬板內(nèi)有一勻強(qiáng)電場，一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子(不計(jì)重力)以v0從A點(diǎn)水平射入電場，且剛好以速度v從B點(diǎn)射出．則以下說法正確的是(　　) A．若該粒子以速度－v從B點(diǎn)射入，它將剛好以速度－v0從A點(diǎn)射出 B．若該粒子以速度－v0從B點(diǎn)射入，它將剛好以速度－v從A點(diǎn)射出 C．若將q的反粒子(－q，m)以速度

5、－v0從B點(diǎn)射入，它將剛好以速度－v從A點(diǎn)射出 D．若將q的反粒子(－q，m)以速度－v從B點(diǎn)射入，它將剛好以速度－v0從A點(diǎn)射出 解析：從粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可以判斷粒子帶正電．粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，豎直方向?yàn)閯蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)．該粒子的反粒子在電場中受到的電場力向上，軌跡將要彎曲向上．結(jié)合運(yùn)動(dòng)的合成與分解，可得正確選項(xiàng)為A、C. 答案：AC 6. 圖5 如圖5所示，交變電壓加在平行板電容器A、B兩極板上，開始B板電勢(shì)比A板電勢(shì)高，這時(shí)有一個(gè)原來靜止的電子正處在兩板的中間，它在電場作用下開始運(yùn)動(dòng)．設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大，下列說法正確的是(　　) A．

6、電子一直向著A板運(yùn)動(dòng) B．電子一直向著B板運(yùn)動(dòng) C．電子先向A板運(yùn)動(dòng)，然后返回向B板運(yùn)動(dòng)，之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng) D．電子先向B板運(yùn)動(dòng)，然后返回向A板運(yùn)動(dòng)，之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng) 圖6 解析：根據(jù)交變電壓的變化規(guī)律，不難確定電子所受電場力的變化規(guī)律，從而作出電子的加速度a，速度v隨時(shí)間變化的圖線，如圖6所示．從圖中可知，電子在第一個(gè)T/4內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)T/4內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng)，在這半個(gè)周期內(nèi)，因初始B板電勢(shì)比A板電勢(shì)高，所以電子向B板運(yùn)動(dòng)，加速度大小為eU/md.在第三個(gè)T/4內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)．第四個(gè)T/4內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng)．但在這半個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向與前半個(gè)

7、周期相反，向A板運(yùn)動(dòng)，加速度大小為eU/md，所以電子做往復(fù)運(yùn)動(dòng)．綜合分析正確答案應(yīng)選D. 答案：D 圖7 7．如圖7所示，L為豎直、固定的光滑絕緣桿，桿上O點(diǎn)套有一質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的小環(huán)，在桿的左側(cè)固定一電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷，桿上a、b兩點(diǎn)到＋Q的距離相等，Oa之間距離為h1，ab之間距離為h2，使小環(huán)從圖示位置的O點(diǎn)由靜止釋放后，通過a點(diǎn)的速率為.則下列說法正確的是(　　) A．小環(huán)通過b點(diǎn)的速率為 B．小環(huán)從O到b，電場力做的功可能為零 C．小環(huán)在Oa之間的速度是先增大后減小 D．小環(huán)在ab之間的速度是先減小后增大 解析：由動(dòng)能定理：O→a，mgh1－Uq＝m

8、va2，O→b，mg(h1＋h2)－Uq＝mvb2，解得vb＝. 答案：A 8．(2020·四川高考) 圖8 如圖8所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點(diǎn)處有一正點(diǎn)電荷，帶負(fù)電的小物體以初速度v1從M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度為零，然后下滑回到M點(diǎn)，此時(shí)速度為v2(v2

9、動(dòng)能定理，意在考查考生的推理能力和分析綜合能力．M、N兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上．從M至N的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理，－mgh－Wf＝0－mv12，從N至M的過程中，mgh－Wf＝mv22，由兩式聯(lián)立可得：h＝，A項(xiàng)正確；從N至M，點(diǎn)電荷周圍的電勢(shì)先增大后減小，故小物體的電勢(shì)能先減小后增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從M到N的過程中，電場力對(duì)小物體先做正功后做負(fù)功，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)庫侖定律，從N到M的過程中，小物體受到的庫侖力先增大后減小，受力分析知，小物體受到的支持力先增大后減小，因而摩擦力也是先增大后減小，D項(xiàng)正確． 答案：AD 二、計(jì)算題(3×12′＝36′) 圖9 9．兩平行金屬板豎直放置，帶等量異種電

10、荷，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的油滴以v0的速率沿兩板中線豎直向上射入兩板之間，最后垂直打在B板上，如圖9所示．已知油滴打在B板上時(shí)的速率仍為v0，則A、B兩板間的電勢(shì)差為多大？ 解析：由運(yùn)動(dòng)分解可知，油滴可看成豎直方向的上拋運(yùn)動(dòng)和沿水平方向在電場力作用下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，垂直打在板上，豎直方向速度為零，水平方向速度為v0，故有0＝v0－gt，得t＝ 水平方向a＝，v0＝at＝·＝ 由水平方向位移情況＝·t＝·t＝ 解上述各式得U＝ 答案： 圖10 10．如圖10所示，AB、CD為兩平行金屬板，A、B兩板間電勢(shì)差為U，C、D始終和電源相接，測(cè)得其間的場強(qiáng)為E.一質(zhì)量為m

11、、電荷量為q的帶電粒子(重力不計(jì))由靜止開始，經(jīng)AB加速后穿過CD發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在熒光屏上，已知C、D極板長均為x，熒光屏距C、D右端的距離為L，問： (1)粒子帶正電還是帶負(fù)電？ (2)粒子打在熒光屏上距O點(diǎn)下方多遠(yuǎn)處？ (3)粒子打在熒光屏上時(shí)的動(dòng)能為多大？ 解析：(1)粒子向下偏轉(zhuǎn)，電場力向下，電場強(qiáng)度方向也向下，所以粒子帶正電． (2)設(shè)粒子從AB間出來時(shí)的速度為v，則有qU＝mv2 設(shè)粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)偏離原來方向的角度為φ，偏轉(zhuǎn)距離為y，則 在水平方向有vx＝v，x＝vt 在豎直方向有vy＝at，y＝at2 其中a＝，t＝ 由此得到tanφ＝＝，y＝ 所以粒

12、子打在熒光屏上的位置離開O點(diǎn)的距離為 y′＝y(tǒng)＋Ltanφ＝(＋L) (3)由上述關(guān)系式得vy＝Ex，所以粒子打在屏上時(shí)的動(dòng)能為： E＝mvx2＋mvy2＝qU＋＝ 答案：(1)正電　(2)(＋L)　(3) 圖11 11．為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣透明的有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積A＝0.04 m2的金屬板，間距L＝0.05 m，當(dāng)連接到U＝2500 V的高壓電源正負(fù)兩極時(shí)，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場，如圖11所示．現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立 方米有煙塵顆粒1013個(gè)，假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個(gè)顆粒帶電量為q＝＋1.0

13、×10－17 C，質(zhì)量為m＝2.0×10－15 kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力．求合上開關(guān)后： (1)經(jīng)過多長時(shí)間煙塵顆?？梢员蝗课?？ (2)除塵過程中電場對(duì)煙塵顆粒共做了多少功？ (3)經(jīng)過多長時(shí)間容器里煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大？ 解析：(1)當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時(shí)，煙塵就被全部吸附，煙塵顆粒受到的電場力F＝，L＝at2＝，t＝L＝0.02 s. (2)W＝NALqU＝2.5×10－4J. (3)設(shè)煙塵顆粒下落距離為x Ek＝mv2·NA(L－x)， 當(dāng)x＝時(shí)，Ek達(dá)到最大，x＝at12. t1＝＝L＝0.014 s. 答案：(1)0.02 s　(2)2.5×10－4J　(3)0.014 s