2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章《靜電場(chǎng)》第3課時(shí) 電容器與電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)沖關(guān) 新人教版.doc

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第七章 第3課時(shí) 電容器與電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分) 1．(68520219)(2016天津理綜)如圖所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地．在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角．若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線(xiàn)位置，則(　　) A．θ增大，E增大　　　　 B．θ增大，Ep不變 C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變 解析：D　[若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離，則根據(jù)C＝可知，C變大，Q一定，則根據(jù)Q＝CU可知，U減小，則靜電計(jì)指針偏角θ減??；根據(jù)E＝，Q＝CU，C＝聯(lián)立可得：E＝，可知Q一定時(shí)，E不變；根據(jù)U1＝Ed1可知P點(diǎn)離下極板的距離不變，E不變，則P點(diǎn)與下極板的電勢(shì)差不變，P點(diǎn)的電勢(shì)不變，則Ep不變，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確．] 2．(2017山東泰安一模)帶等量異種電荷的金屬板M、N平行正對(duì)水平放置，間距為d，M板中心有一小孔(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì))．一帶電微粒從距離M板上方高d處的P點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)M板的小孔后剛好到達(dá)N板處的Q點(diǎn)(但未觸及N板)而返回．不計(jì)空氣阻力，忽略金屬板正對(duì)部分之外的電場(chǎng)．現(xiàn)將M板向上平移的距離，再讓原帶電微粒從P點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落．則微粒的運(yùn)動(dòng)情況為(　　) A．落到N板上 B．到達(dá)與N板相距d就返回 C．到達(dá)與N板相距就返回 D．仍剛好到達(dá)Q點(diǎn)而返回 解析：B　[平行板電容器電容C＝，由U＝及E＝可知，E＝，當(dāng)兩板間距離變化時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度不變．M板移動(dòng)前，對(duì)帶電粒子下落過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得mg2d－Eqd＝0，M板移動(dòng)后，設(shè)粒子在板間運(yùn)動(dòng)的距離為x時(shí)，速度為零，則有mg－Eqx＝0，兩式聯(lián)立解得x＝，可知該點(diǎn)與N板的距離為d，B正確．] 3．(2017東北師大附中、吉林一中、長(zhǎng)春11高、松原實(shí)驗(yàn)中學(xué)等五校聯(lián)考)如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有四條間距均為d的平行等勢(shì)線(xiàn)1、2、3、4，各條線(xiàn)上的電勢(shì)分別為0、－φ0、－2φ0、－3φ0；有一個(gè)帶電粒子，質(zhì)量為m(不計(jì)重力)，電荷量為q，從A點(diǎn)與等勢(shì)線(xiàn)4成θ角以初速度v0射入電場(chǎng)中，到達(dá)等勢(shì)線(xiàn)2上的B點(diǎn)時(shí)，速度方向恰好水平向左，則勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小為(　　) A.　　　　　 B. C. D. 解析：A　[帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類(lèi)斜拋運(yùn)動(dòng)，水平方向做速度為vx＝v0cos θ的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，豎直方向做初速度為vy＝v0sin θ，加速度為a＝的勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理有－Eq2d＝mv－mv，解得E＝，A正確．] 4．(2017廣東中山一中等七校聯(lián)考)如圖所示，水平放置的平行板電容器，兩極板間距為d，帶負(fù)電的微粒質(zhì)量為m、帶電荷量為q，它從上極板的邊緣以初速度v0射入，沿直線(xiàn)從下極板N的邊緣射出，則(　　) A．微粒的加速度不為零 B．微粒的電勢(shì)能減少了mgd C．兩極板間的電勢(shì)差為 D．M板的電勢(shì)低于N板的電勢(shì) 解析：C　[由題分析可知，微粒做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度為零，故A錯(cuò)誤．重力做功mgd，微粒的重力勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，根據(jù)能量守恒定律可知，微粒的電勢(shì)能增加了mgd，故B錯(cuò)誤．由上可知微粒的電勢(shì)能增加量ΔE＝mgd，又ΔE＝qU，得到兩極板間的電勢(shì)差U＝，故C正確．由題可判斷出電場(chǎng)力方向豎直向上，微粒帶負(fù)電，則電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向下，M板的電勢(shì)高于N板的電勢(shì)，故D錯(cuò)誤．] 5．(2017四川德陽(yáng)一診)如圖所示，一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連，極板水平放置，板間距離為d，有一帶電粒子P靜止在電容器中，當(dāng)下極板快速下移x后，粒子P開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g.則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電容器的電容變大 B．電容器極板上的電荷量增多 C．粒子運(yùn)動(dòng)的加速度大小為g D．粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其電勢(shì)能減小 解析：C　[由C＝得，當(dāng)下極板快速下移x后，板間距離增大，電容減小，A錯(cuò)誤；由Q＝CU知極板上的電荷量Q減小，B錯(cuò)誤；移動(dòng)前，mg＝q，移動(dòng)后，加速度a＝＝g，C正確；帶電粒子向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，D錯(cuò)誤．] 二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分．全部選對(duì)的得6分，部分選對(duì)的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分) 6．(68520220)(2017山東煙臺(tái)期末)如圖，A、B為水平放置的平行板電容器，兩極板間有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電粒子靜止于P點(diǎn)．現(xiàn)將下極板向下移動(dòng)一小段距離，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電流計(jì)指針發(fā)生短時(shí)間的偏轉(zhuǎn) B．電容器所帶電荷量增大 C．電容器兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變小 D．粒子將向上極板運(yùn)動(dòng) 解析：AC　[帶電粒子靜止于P點(diǎn)，mg＝Eq，現(xiàn)將下極板向下移動(dòng)一小段距離，E＝，場(chǎng)強(qiáng)減小，粒子向下運(yùn)動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤；由C＝可知C減小，由Q＝CU知電容器所帶電荷量Q減小，B錯(cuò)誤；電容器放電，電流計(jì)指針發(fā)生短時(shí)間的偏轉(zhuǎn)，A正確．] 7．(2017湖北部分重點(diǎn)高中第一次聯(lián)考)如圖所示，美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)研究平行板間懸浮不動(dòng)的帶電油滴，準(zhǔn)確地測(cè)定了電子的電荷量．平行板電容器兩極板與電壓為U的恒定電源兩極相連，板間距為d，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間靜止不動(dòng)，則(　　) A．此時(shí)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝ B．油滴帶電荷量q＝ C．減小極板間電壓，油滴將向下加速運(yùn)動(dòng) D．將下極板向下緩慢移動(dòng)一小段距離，油滴將向上加速運(yùn)動(dòng) 解析：AC　[由E＝知A正確；帶電油滴靜止，則mg＝Eq＝q，解得q＝，B錯(cuò)誤；減小兩板的電壓，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，則mg>Eq，油滴將向下加速運(yùn)動(dòng)，C正確；將下極板向下移動(dòng)一小段距離，板間距離增大，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，油滴將向下加速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．] 8．(2017山東濰坊期末)如圖所示，水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以一定初速度水平拋出，從B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平，由此可知(　　) A．從B到C，小球的動(dòng)能減小 B．從B到C，小球的電勢(shì)能減小 C．從A到B與從B到C小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定相等 D．從A到B與從B到C小球的速度變化量大小一定相等 解析：AD　[由運(yùn)動(dòng)軌跡可知：在MN上方，帶電小球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)；在MN下方，帶電小球在水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，豎直方向做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度豎直向上，從B到C，合外力做負(fù)功，動(dòng)能減小，A正確；從B到C，電場(chǎng)力做負(fù)功，小球電勢(shì)能增加，B錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力大小不確定，則小球在電場(chǎng)中加速度不確定，故兩過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)短不確定，C錯(cuò)誤；由于水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以速度的變化僅發(fā)生在豎直方向上，所以從A到B與從B到C兩過(guò)程速度的變化量大小一定相等，D正確．] 9．(2017福建漳州八校第一次聯(lián)考)a、b、c三個(gè)α粒子(不計(jì)重力)由同一點(diǎn)垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，其軌跡如圖所示，其中b恰好飛出電場(chǎng)，由此可以肯定(　　) A．在b飛離電場(chǎng)的同時(shí)，a剛好打在負(fù)極板上 B．b和c同時(shí)飛離電場(chǎng) C．進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，c的速度最大，a的速度最小 D．動(dòng)能的增量相比，c的最小，a和b的一樣大 解析：ACD　[三個(gè)α粒子進(jìn)入電場(chǎng)后加速度相同，由圖看出，豎直方向a、b偏轉(zhuǎn)距離相等，且大于c的偏轉(zhuǎn)距離，由y＝at2得知，a、b運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，大于c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即ta＝tb＞tc，故在b飛離電場(chǎng)的同時(shí)，a剛好打在負(fù)極板上．而c比b先飛出電場(chǎng)，故A正確，B錯(cuò)誤．三個(gè)α粒子水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則有x＝v0t.由圖看出，b、c水平位移相同，大于a的水平位移，即xb＝xc＞xa，而ta＝tb＞tc，可見(jiàn)，初速度關(guān)系為vc＞vb＞va，故C正確．由動(dòng)能定理得ΔEk＝qEy，由圖看出，a和b的偏轉(zhuǎn)距離相等，大于c的偏轉(zhuǎn)距離，故a、b動(dòng)能增量相等，且大于c的動(dòng)能增量，故D正確．] 三、非選擇題(本題共2小題，共46分．寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 10．(68520221)(23分)(2017河南中原名校第二次聯(lián)考)如圖所示，某空間有一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝1.0102 V/m，一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在金屬板的正上方高度h＝0.80 m的a處有一粒子源，粒子源以v0＝2.0102 m/s的初速度向水平面以下的各個(gè)方向均勻射出質(zhì)量為m＝2.010－15 kg、電荷量為q＝＋1.010－12 C的帶電粒子，粒子最終落在金屬板b上．若不計(jì)粒子重力，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)粒子源所在處a點(diǎn)的電勢(shì)； (2)帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能； (3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積)． 解析：(1)題中勻強(qiáng)電場(chǎng)豎直向下，b板接地，電勢(shì)為零， 因此φa＝Uab＝Eh＝1.01020.8 V＝80 V. (2)不計(jì)重力，只有電場(chǎng)力做功，對(duì)粒子由動(dòng)能定理得 qUab＝Ek－mv， 可得帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能為 Ek＝qUab＋mv＝1.210－10 J. (3)粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍以粒子水平射出時(shí)的落點(diǎn)為邊界，設(shè)水平射出后t時(shí)間落在板上， 則x＝v0t，h＝at2，a＝，S＝πx2. 聯(lián)立以上各式得 S＝＝4.0 m2. 答案：(1)80 V　(2)1.210－10 J　(3)4.0 m2 11．(68520222)(23分)(2017湖北八校第一次聯(lián)考)如圖所示，豎直放置的半圓形光滑絕緣軌道半徑為R＝0.2 m，圓心為O，下端與絕緣水平軌道在B點(diǎn)相切并平滑連接．一帶正電q＝5.010－3C、質(zhì)量為m＝3.0 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，置于水平軌道上的A點(diǎn)．已知A、B兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)＝1.0 m，物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2. (1)若物塊在A點(diǎn)以初速度v0向左運(yùn)動(dòng)，恰好能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)D，則物塊的初速度v0應(yīng)為多大？ (2)若整個(gè)裝置處于方向水平向左、場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝2.0103 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中(圖中未畫(huà)出)，現(xiàn)將物塊從A點(diǎn)由靜止釋放，試確定物塊在以后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大時(shí)的位置(結(jié)果可用反三角函數(shù)表示)． (3)在(2)問(wèn)的情景中，試求物塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的總路程． 解析：(1)對(duì)物塊由A至D過(guò)程中由動(dòng)能定理得 －2mgR－μmgL＝mv－mv， 對(duì)物塊在D點(diǎn)有mg＝m， 聯(lián)立解得v0＝ m/s. (2)對(duì)物塊，假設(shè)物塊可運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，則由A至C過(guò)程有 qE(L＋R)－mgR－μmgL＝mv－0， 可得vC＝0，故物塊始終沒(méi)有脫離軌道． 故物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程速度最大時(shí)位于B點(diǎn)左側(cè)圓弧上， 設(shè)其與圓心的連線(xiàn)與OB的夾角為θ，對(duì)物塊受力分析，可知tan θ＝＝，θ＝arctan. (3)對(duì)于物塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的全程有 qEL－μmgL總＝0， 解得L總＝m. 答案：(1) m/s　(2)見(jiàn)解析　(3) m