2019屆高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場(chǎng)第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課后達(dá)標(biāo).docx

第三節(jié) 電容器與電容、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 學(xué)生用書P323(單獨(dú)成冊(cè))(建議用時(shí)：60分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是()AC和U均增大BC增大，U減小CC減小，U增大DC和U均減小解析：選B.由公式C知，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C增大，由公式C知，電荷量不變時(shí)，U減小，B正確2如圖，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，極板間距為d；在下極板上疊放一厚度為l的金屬板，其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，粒子P開始運(yùn)動(dòng)重力加速度為g.粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為()A.gBgC.g Dg解析：選A.帶電粒子在電容器兩極板間時(shí)受到重力和電場(chǎng)力的作用，最初處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡條件可得：mgq；當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，電容器兩極板間的電勢(shì)差不變，但兩極板間的距離發(fā)生了變化，引起電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生了變化，從而電場(chǎng)力也發(fā)生了變化，粒子受力不再平衡，產(chǎn)生了加速度，根據(jù)牛頓第二定律mamgq，兩式聯(lián)立可得ag.3(2018高考原創(chuàng)猜題卷)如圖所示，高為h的固定光滑絕緣斜面，傾角53，將其置于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，現(xiàn)將一帶正電的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面頂端由靜止釋放，其所受的電場(chǎng)力是重力的倍，重力加速度為g，則物塊落地的速度大小為()A2 B2C2 D解析：選D.對(duì)物塊受力分析知，物塊不沿斜面下滑，離開斜面后沿重力、電場(chǎng)力合力的方向運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)合mg，xh，由動(dòng)能定理得F合xmv2，解得v.4一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì))小孔正上方處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處(未與極板接觸)返回若將下極板向上平移，則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子將()A打到下極板上B在下極板處返回C在距上極板處返回D在距上極板d處返回解析：選D.設(shè)粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，由動(dòng)能定理得，第一次粒子從P點(diǎn)下落有mgqU0；設(shè)第二次粒子從P點(diǎn)下落進(jìn)入電容器后在距上極板距離為x處返回，有mgqU0，聯(lián)立解得xd，故選項(xiàng)D正確5(2018湖北黃岡模擬)靜電噴漆技術(shù)具有效率高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，其裝置示意圖如圖所示，A、B為兩塊水平放置的平行金屬板，間距d1.0 m，兩板間有方向豎直向上、電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1.0103 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在A板的中央放置一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P，油漆噴槍的半圓形噴嘴可向各個(gè)方向均勻地噴出初速度大小均為v01.0 m/s、質(zhì)量均為m5.01014 kg、電荷量均為q2.01015 C的帶負(fù)電的油漆微粒，不計(jì)微粒所受空氣阻力及微粒間的相互作用，油漆微粒最后都落在金屬板B上，重力加速度g10 m/s2.下列說法中錯(cuò)誤的是()A沿水平方向噴出的微粒運(yùn)動(dòng)到B板所需時(shí)間為0.2 sB沿不同方向噴出的微粒，從噴出至到達(dá)B板，電場(chǎng)力做功為2.01012 JC若其他條件均不變，d增大為原來的2倍，噴涂面積增大為原來的2倍D若其他條件均不變，E增大為原來的2倍，噴涂面積減小為原來的解析：選D.沿水平方向噴出的微粒做類平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上，加速度am/s250 m/s2，根據(jù)dat2得t0.2 s，故A正確沿不同方向噴出的微粒，從噴出至到達(dá)B板，電場(chǎng)力做功為WqEd210151031 J2.01012 J，故B正確若其他條件均不變，d增大為原來的2倍，根據(jù)dat2得，t變?yōu)樵瓉淼谋?，則噴涂面積的半徑變?yōu)樵瓉淼谋?，面積變?yōu)樵瓉淼?倍故C正確若其他條件均不變，E增大為原來的2倍，則加速度a m/s290 m/s2，加速度變?yōu)樵瓉淼?，時(shí)間t變?yōu)樵瓉淼?，噴涂面積的半徑變?yōu)樵瓉淼模娣e減小為原來的，故D錯(cuò)誤二、多項(xiàng)選擇題6(2018成都七中高三月考)如圖所示，R0為熱敏電阻(溫度降低電阻增大)，D 為理想二極管(正向電阻為零，反向電阻無窮大)，C 為平行板電容器，C 中央有一帶電液滴剛好靜止，M 點(diǎn)接地在開關(guān)S閉合后，下列各項(xiàng)單獨(dú)操作可能使帶電液滴向上運(yùn)動(dòng)的是()A將熱敏電阻 R0 加熱B變阻器 R 的滑動(dòng)頭 P向上移動(dòng)C開關(guān)S斷開D電容器 C 的上極板向上移動(dòng)解析：選AC.液滴受向上的電場(chǎng)力和向下的重力作用；將熱敏電阻R0加熱，則阻值減小，滑動(dòng)變阻器R上的電壓變大，則電容器兩端的電壓變大，兩板間場(chǎng)強(qiáng)變大，則液滴向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；變阻器R的滑動(dòng)頭 P向上移動(dòng)時(shí)，R的阻值減小，則電容器兩端的電壓減小，電容器放電，但是由于二極管的單向?qū)щ娦允沟秒娙萜魃系碾娏坎蛔?，?chǎng)強(qiáng)不變，則油滴不動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；開關(guān)S斷開時(shí)，電容器兩端的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，則電容器兩板間的場(chǎng)強(qiáng)變大，液滴向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；電容器C的上極板向上移動(dòng)時(shí)，電容器兩板間場(chǎng)強(qiáng)減小，液滴向下運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤7如圖甲所示，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔，右極板電勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示電子原來靜止在左極板小孔處(不計(jì)重力作用)下列說法中正確的是()A從t0時(shí)刻釋放電子，電子將始終向右運(yùn)動(dòng)，直到打到右極板上 B從t0時(shí)刻釋放電子，電子可能在兩板間振動(dòng)C從t時(shí)刻釋放電子，電子可能在兩板間振動(dòng)，也可能打到右極板上D從t時(shí)刻釋放電子，電子必將打到左極板上解析：選AC.根據(jù)題中條件作出帶電粒子的速度圖象，根據(jù)速度圖象包圍的面積分析粒子的運(yùn)動(dòng)由圖1知，t0時(shí)釋放電子，電子的位移始終是正值，說明一直向右運(yùn)動(dòng)，一定能夠擊中右板，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤由圖2知，t時(shí)釋放電子，電子向右的位移與向左的位移大小相等，若釋放后的內(nèi)不能到達(dá)右板，則之后往復(fù)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤8如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L0.4 m，兩極板間距離d4103 m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流以相同的速度v0從兩極板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩極板間不帶電，由于重力作用，微粒能落到下極板的正中央已知微粒質(zhì)量m4105 kg、電荷量q1108 C，g10 m/s2，則下列說法正確的是()A微粒的入射速度v010 m/sB電容器上極板接電源正極時(shí)微粒有可能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng)C電源電壓為180 V時(shí)，微?？赡軓钠叫邪咫娙萜鞯挠疫吷涑鲭妶?chǎng)D電源電壓為100 V時(shí)，微粒可能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng)解析：選AC.開關(guān)S閉合前，兩極板間不帶電，微粒落到下極板的正中央，由gt2，v0t，聯(lián)立得v010 m/s，A對(duì)；電容器上極板接電源正極時(shí)，微粒的豎直方向加速度更大，水平位移將更小，B錯(cuò)；設(shè)微粒恰好從平行板右邊緣下側(cè)飛出時(shí)的加速度為a，電場(chǎng)力向上，則at，Lv0t1，mgma，聯(lián)立解得U1120 V，同理微粒在平行板右邊緣上側(cè)飛出時(shí)，可得U2200 V，所以平行板上板帶負(fù)電，電源電壓為120 VU200 V時(shí)，微?？梢詮钠叫邪咫娙萜鞯挠疫吷涑鲭妶?chǎng)，C對(duì)、D錯(cuò)9一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的小球以初速度v0水平拋出，在小球經(jīng)過的豎直平面內(nèi)，存在著若干個(gè)如圖所示的無電場(chǎng)區(qū)和有理想上下邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)，兩區(qū)域相互間隔，豎直高度相等，電場(chǎng)區(qū)水平方向無限長(zhǎng)已知每一電場(chǎng)區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向均豎直向上，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是()A小球在水平方向一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)B若場(chǎng)強(qiáng)大小等于，則小球經(jīng)過每一電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同C若場(chǎng)強(qiáng)大小等于，則小球經(jīng)過每一無電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同D無論場(chǎng)強(qiáng)大小如何，小球通過所有無電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同解析：選AC.將小球的運(yùn)動(dòng)沿著水平方向和豎直方向正交分解，水平方向不受外力，以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確；豎直方向，在無電場(chǎng)區(qū)只受重力，加速度為g，豎直向下，有電場(chǎng)區(qū)除重力外，還受到豎直向上的恒定的電場(chǎng)力作用，加速度的大小和方向取決于合力的大小和方向當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度等于時(shí)，電場(chǎng)力等于mg，故在電場(chǎng)區(qū)小球所受的合力為零，在無電場(chǎng)區(qū)小球勻加速運(yùn)動(dòng)，故經(jīng)過每個(gè)電場(chǎng)區(qū)時(shí)，小球的速度均不等，因而小球經(jīng)過每一電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均不相等，故B錯(cuò)誤；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度等于時(shí)，電場(chǎng)力等于2mg，故在電場(chǎng)區(qū)小球所受的合力大小等于mg，方向豎直向上，加速度大小等于g，方向豎直向上，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：經(jīng)過第一個(gè)無電場(chǎng)區(qū)ygt，v1gt1，經(jīng)過第一個(gè)電場(chǎng)區(qū)，yv1t2gt，v2v1gt2，聯(lián)立解得t1t2，v20.接下來小球的運(yùn)動(dòng)重復(fù)前面的過程，即在豎直方向上每次通過無電場(chǎng)區(qū)都是自由落體運(yùn)動(dòng)，每次通過電場(chǎng)區(qū)都是末速度為零的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故C正確；通過前面的分析可知，小球通過每個(gè)無電場(chǎng)區(qū)的初速度不一定相同，所以通過無電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間不同，故D錯(cuò)誤三、非選擇題10(2016高考四川卷)中國科學(xué)院2015年10月宣布中國將在2020年開始建造世界上最大的粒子加速器加速器是人類揭示物質(zhì)本源的關(guān)鍵設(shè)備，在放射治療、食品安全、材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用如圖所示，某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管(漂移管)組成，相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極質(zhì)子從K點(diǎn)沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過各漂移管，在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在漂移管間被電場(chǎng)加速，加速電壓視為不變?cè)O(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為8106 m/s，進(jìn)入漂移管E時(shí)速度為1107 m/s，電源頻率為1107 Hz，漂移管間縫隙很小，質(zhì)子在每個(gè)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間視為電源周期的.質(zhì)子的比荷取1108 C/kg.求：(1)漂移管B的長(zhǎng)度；(2)相鄰漂移管間的加速電壓解析：(1)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B的速度為vB，電源頻率、周期分別為f、T，漂移管B的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則TLvB聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得L0.4 m(2)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管E的速度為vE，相鄰漂移管間的加速電壓為U，電場(chǎng)對(duì)質(zhì)子所做的功為W，質(zhì)子從漂移管B運(yùn)動(dòng)到E電場(chǎng)做功W，質(zhì)子的電荷量為q，質(zhì)量為m，則WqUW3WWmvmv聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得U6104 V.答案：(1)0.4 m(2)6104 V11(2016高考北京卷)如圖所示，電子由靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，并從另一側(cè)射出已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場(chǎng)電壓為U0.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板間電壓為U，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，板間距為d.(1)忽略電子所受重力，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0和從電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離y；(2)分析物理量的數(shù)量級(jí)，是解決物理問題的常用方法在解決(1)問時(shí)忽略了電子所受重力，請(qǐng)利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因已知U2.0102 V，d4.0102 m，m9.11031 kg，e1.61019 C，g10 m/s2.(3)極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng)電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì)，請(qǐng)寫出電勢(shì)的定義式類比電勢(shì)的定義方法，在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)”G的概念，并簡(jiǎn)要說明電勢(shì)和“重力勢(shì)”的共同特點(diǎn)解析：(1)根據(jù)功和能的關(guān)系，有eU0mv電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的初速度v0 在偏轉(zhuǎn)