2019屆高考物理總復(fù)習(xí)第七章靜電場第三節(jié)電容器與電容、帶電粒子在電場中的運動課后達(dá)標(biāo)

1、 第三節(jié) 電容器與電容、帶電粒子在電場中的運動 z 解析：選 A.帶電粒子在電容器兩極板間時受到重力和電場力的作用，最初處于靜止?fàn)?態(tài)，由二力平衡條件可得： mg= q占；當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，電容器兩極板 d I 間的電勢差不變，但兩極板間的距離發(fā)生了變化， 引起電場強(qiáng)度發(fā)生了變化， 從而電場力也 U 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 ma= mg- qq,兩式聯(lián) 1禺握冊土挪審 乜雪促學(xué)強(qiáng)技提能| 、單項選擇題 學(xué)生用書 P323（單獨成冊） （建議用時：1一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變, 在兩極板間 插入一電介質(zhì)，其電容

2、 C和兩極板間的電勢差 U的變化情況是（ A. C和U均增大 B. C增大，U減小 C. C減小，U增大 D C和U均減小 解析：選由 rS C= 4kd知，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容 4 n kd J C增大，由公式C ，電荷量不變時, U減小，B 正確. 2如圖，極板間 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開始運動.重力加速度為 速度為（ g.粒子運動的加 l A.dg B. wg ) 2 立可得a = dg. 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 0 = 53, 將其置于水平向右的勻強(qiáng)電場中，現(xiàn)將一帶正電的物塊 （可視為質(zhì)

3、點）從斜面頂端由靜止釋3 4 放，其所受的電場力是重力的 3 倍，重力加速度為 g,則物塊落地的速度大小為 （ ） A. 2 5gh C. 2 2gh 解析：選 D.對物塊受力分析知，物塊不沿斜面下滑，離開斜面后沿重力、電場力合力 的方向運動， 5 5 1 5 F合=3mg x=h,由動能定理得 F合x = mV,解得v=- .2gh. 3 3 2 3 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 d W 中心有一小孔（小孔對電場的影響可忽略不計 ）.小孔正上方。處的P點有一帶電粒子，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）

4、返回.若將下極板 向上平移3,則從P點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. D. 解析：選 D.設(shè)粒子質(zhì)量為 m帶電量為q,由動能定理得，第一次粒子從 mgd+ d qU= 0 ；設(shè)第二次粒子從 P點下落進(jìn)入電容器后在距上極板距離為 A 2慘0 d x 2 mgx + 2 qU= 0，聯(lián)立解得x= ”d,故選項 D 正確. 2d 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，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 d= 1.0 m，兩板間有方向豎直向上、電 場強(qiáng)度大小為E= 1.0 X 10? N/C 的勻強(qiáng)

5、電場，在 A板的中央放置一個安全接地的靜電油漆噴 P點下落有 x處返回，有 B. 2 gh 在距上極板學(xué)處返回 2 AJ%. 在距上極板cd處返回 5 4 槍 P,油漆噴槍的半圓形噴嘴可向各個方向均勻地噴出初速度大小均為 V0= 1.0 m/s、質(zhì)量 均為m= 5.0 X 10 14 kg、電荷量均為 q= 2.0 X 10 15 C 的帶負(fù)電的油漆微粒，不計微粒所受 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 g= 10 m/s 2. F 列說法中錯誤的是（ ）5 沿水平方向噴出的微粒運動到 B板所需時間為 0.2 s 5 原來的 9 故 D 錯誤. 二、多項選擇

6、題 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點接地.在開關(guān) S 閉合后，下列各項單獨操作可能使帶電液滴向上運動的是 （ ） A. B. 沿不同方向噴出的微粒，從噴出至到達(dá) B板，電場力做功為 2.0 x 10 T2 J C. 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, 1 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動, 在豎直方向上，加速度 qE+ mg a= m 15 3 13 2X10 x 10 + 5X10 9 1 以/曰 t - “

7、一 14 - m/s = 50 m/s，根據(jù) d=at 得 t = X 同方向噴出的微粒，從噴出至到達(dá) B板，電場力做功為 W= qEd= 2X 10一 15x 103x 1 J = 2.0 x 10 1 T2 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)d=2at2得，t變?yōu)樵瓉?的. 2 倍，則噴涂面積的半徑變?yōu)樵瓉淼?，2 倍，面積變?yōu)樵瓉淼?2 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 一 15 3 13 2X 10 x 2X 10 + 5X 10 2 2 5 m/s =90 m/s， 加速度變?yōu)樵瓏娡棵娣e的半徑變?yōu)樵瓉淼?w，面積減小

8、為 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 E ZZ f2d= 0.2 s，故 A 正確.沿不 6 解析：選 AC.液滴受向上的電場力和向下的重力作用； 將熱敏電阻 R）加熱，則阻值減小,A. 將熱敏電阻 R0加熱 B. 變阻器R的滑動頭P向上移動 C. 開關(guān) S 斷開 D. 電容器C的上極板向上移動 7 滑動變阻器R上的電壓變大，則電容器兩端的電壓變大， 兩板間場強(qiáng)變大，則液滴向上運動， 選項A 正確；變阻器 R的滑動頭 P向上移動時，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儯?場

9、強(qiáng)不變，則油滴不 動，選項 B 錯誤；開關(guān) S 斷開時，電容器兩端的電壓等于電源的電動勢，則電容器兩板間的 場強(qiáng)變大，液滴向上運動，選項 C 正確；電容器C的上極板向上移動時，電容器兩板間場強(qiáng) 減小，液滴向下運動，故選項 D 錯誤. 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，右極板電勢隨時 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 （不計重力作用 甲 t = 0 時刻釋放電子，電子將始終向右運動，直到打到右極板上 t=丁時刻釋放電子，電子必將打到左極板上 4 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 子的運動.由圖 1 知，t

10、=0 時釋放電子，電子的位移始終是正值，說明一直向右運動，- 定能夠擊中右板，選項 A正確、B 錯誤. 由圖2知，t=:時釋放電子， 電子向右的位移與向左的位移大小相等，若釋放后的 不能到達(dá)右板，則之后往復(fù)運動，選項 C 正確、D 錯誤. 的是（ h 1- 1 L:2T -% A. B. t = 0 時刻釋放電子，電子可能在兩板間振動 C. t=扌時刻釋放電子，電子可能在兩板間振動，也可能打到右極板上 D. ）下列說法中正確 圖 1 4 2 2 囲2 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 L= 0.4 m 兩極 板間距離d = 4X 10一3 m,有一束由相

11、同帶電微粒組成的粒子流以相同的速度 Vo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 m= 4X 10一5 kg、電荷量q = + 1X 10 8 C, g= 10 m/s2，則下列說法正 確的是（ ） - L I A. 微粒的入射速度 Vo = 10 m/s B. 電容器上極板接電源正極時微粒有可能從平行板電容器的右邊射出電場 C. 電源電壓為 180 V 時，微?？赡軓钠叫邪咫娙萜鞯挠疫吷涑鲭妶?D. 電源電壓為 100 V 時，微?？赡軓钠叫邪咫娙萜鞯挠疫吷涑鲭妶?d 1 2 解析：選AC.開關(guān)S閉合前，兩極板間不帶

12、電，微粒落到下極板的正中央，由 2=gt2, L= V0t,聯(lián)立得V0= 10 m/s , A 對；電容器上極板接電源正極時，微粒的豎直方向加速度更 大，水平位移將更小， B 錯；設(shè)微粒恰好從平行板右邊緣下側(cè)飛出時的加速度為 a,電場力 d 1 2 Uq 一 向上，則at 1, L= V0t 1, mgn = ma聯(lián)立解得 U = 120 V，同理微粒在平行板右邊緣 2 2 d 上側(cè)飛出時，可得 12 = 200 V，所以平行板上板帶負(fù)電，電源電壓為 120 V UW 200 V 時， 微粒可以從平行板電容器的右邊射出電場， C 對、D 錯. 9. 一個質(zhì)量為 m電荷量為+ q的小球以初速度

13、V0水平拋出，在小球經(jīng)過的豎直平面 內(nèi)，存在著若干個如圖所示的無電場區(qū)和有理想上下邊界的勻強(qiáng)電場區(qū)，兩區(qū)域相互間隔， 豎直高度相等，電場區(qū)水平方向無限長. 已知每一電場區(qū)的場強(qiáng)大小相等， 方向均豎直向上， 不計空氣阻力，下列說法正確的是 （ ） 了丁丁瘵一電場罠 第二無屯場區(qū) 曠匚匸匚n輕亟帆 A.小球在水平方向一直做勻速直線運動 b. 若場強(qiáng)大小等于mg則小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時間均相同 q c. 若場強(qiáng)大小等于 警則小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時間均相同 q D. 無論場強(qiáng)大小如何，小球通過所有無電場區(qū)的時間均相同 解析：選 AC.將小球的運動沿著水平方向和豎直方向正交分解，水平方向不受外力，以

14、9 V0做勻速直線運動，故 A 正確；豎直方向，在無電場區(qū)只受重力，加速度為 g，豎直向下， 有電場區(qū)除重力外，還受到豎直向上的恒定的電場力作用， 加速度的大小和方向取決于合力 的大小和方向.當(dāng)電場強(qiáng)度等于 珂寸，電場力等于 mg故在電場區(qū)小球所受的合力為零， 在無電場區(qū)小球勻加速運動， 故經(jīng)過每個電場區(qū)時， 小球的速度均不等， 因而小球經(jīng)過每10 電場區(qū)的時間均不相等，故 B 錯誤；當(dāng)電場強(qiáng)度等于彗寸，電場力等于 2mg故在電場區(qū) q 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)運動 1 2 1 2 學(xué)公式有：經(jīng)過第一個無電場區(qū) y = qgt1，vi=

15、gti,經(jīng)過第一個電場區(qū)， y = vit2 -gt2, V2 =vi gt 2,聯(lián)立解得11 = 12, V2= 0.接下來小球的運動重復(fù)前面的過程，即在豎直方向上每 次通過無電場區(qū)都是自由落體運動， 每次通過電場區(qū)都是末速度為零的勻減速直線運動， 故 C 正確；通過前面的分析可知，小球通過每個無電場區(qū)的初速度不一定相同，所以通過無電 場區(qū)的時間不同，故 D 錯誤. 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

16、示，某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管 K點沿軸線進(jìn)入加速器并依次 向右穿過各漂移管， 在漂移管內(nèi)做勻速直線運動， 在漂移管間被電場加速， 加速電壓視為不 變設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管 B時速度為 8X 106m/s，進(jìn)入漂移管E時速度為 1x 107m/s，電源頻 率為 1X 107 Hz，漂移管間縫隙很小，質(zhì)子在每個管內(nèi)運動時間視為電源周期的 相鄰漂移管間的加速電壓. 長度為L, 聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得 L= 0.4 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,電場對質(zhì)子所做 （漂管）組成，相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極.質(zhì)子從 1 質(zhì)子的比 解析：（1）設(shè)

17、質(zhì)子進(jìn)入漂移B的速度為 VB，電源頻率、周期分別為 f、T,漂移管B的 荷取 1X 108 C/k g.求: 加速繾刪 脈沖削源 （1）漂移管B的長度； 11 的功為 W質(zhì)子從漂移管 B運動到E電場做功 W，質(zhì)子的電荷量為 q,質(zhì)量為m則12 W qU W = 3W 聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得 U= 6X 104 V. 答案：(1)0.4 m (2)6 X 104 V 11. (2016 高考北京卷)如圖所示，電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后， 沿平行于板面 的方向射入偏轉(zhuǎn)電場，并從另一側(cè)射出.已知電子質(zhì)量為 m電荷量為e，加速電場電壓為 U.偏轉(zhuǎn)電場可看做勻強(qiáng)電場，極板間電壓為 U,極板長度為L,板間

18、距為d. (1) 忽略電子所受重力，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度 Vo和從電場射出時沿垂直板面 方向的偏轉(zhuǎn)距離 y； (2) 分析物理量的數(shù)量級， 是解決物理問題的常用方法. 在解決(1)問時忽略了電子所受 重力，請利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因.已知 U= 2.0 X 102 V, d = 4.0 X 10 2 m, m= 9.1 X 一 31 一 19 2 10 kg , e= 1.6 X 10 C , g= 10 m/s . (3) 極板間既有靜電場也有重力場.電勢反映了靜電場各點的能的性質(zhì)，請寫出電勢 $ 的定義式類比電勢的定義方法，在重力場中建立“重力勢” $ G的概念，并簡要說明電勢 和“重力勢”的共同特點. 解析：(1)根據(jù)功和能的關(guān)系，有 eU= mV 在偏轉(zhuǎn)電場中，電子的運動時間A t = V0= L 1 2 1 eU 2 UE 偏轉(zhuǎn)距離 A y=2a( A t) = 丁 dm A t) = 4U0d.