福建2014高三物理課時(shí)提能演練：電容器與電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)

1、2014屆高三物理（魯科版-福建）全程復(fù)習(xí)方略課時(shí)提能演練：6.3電容器與電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (40分鐘 100分)一、選擇題(本大題共8小題，每小題9分，共72分.每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1.(2012·漳州模擬)豎直放置的平行板電容器的左極板上用絕緣線懸掛了一個(gè)帶電的小球，將平行金屬板按圖連接，小球平衡時(shí)線與極板的夾角為，現(xiàn)將電鍵S打開(kāi)，小球再次達(dá)到平衡.則( )A.小球帶負(fù)電B.角變大C.角變?yōu)?°D.電容器帶電量減少2.水平放置的平行板電容器與一電池相連.在電容器的兩板間有一帶正電的質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將電容器兩板間的距離增大，則 ( )A.電容變大，質(zhì)點(diǎn)

2、向上運(yùn)動(dòng)B.電容變大，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)C.電容變小，質(zhì)點(diǎn)保持靜止D.電容變小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)3.(2011·安徽高考)圖(a)為示波管的原理圖.如果在電極YY之間所加的電壓按圖(b)所示的規(guī)律變化，在電極XX之間所加的電壓按圖(c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是( )4.(易錯(cuò)題)如圖所示，一個(gè)帶電粒子從粒子源進(jìn)入(初速度很小，可忽略不計(jì))電壓為U1的加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中心線射入，A、B板長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為d，電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應(yīng)該滿足的條件是( )A.B.C.D.5.(預(yù)測(cè)題)如圖所示，在絕緣光滑水平面上固定兩個(gè)等量同種電荷A、B

3、，在AB連線上的P點(diǎn)由靜止釋放一帶電滑塊，則滑塊會(huì)在A、B之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則以下判斷正確的是( )A.滑塊一定帶的是與A、B異種的電荷B.滑塊在由P向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能一定增大C.滑塊在由P向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電勢(shì)能一定是先減小后增大D.滑塊的動(dòng)能與電勢(shì)能之和一定減小6. a、b、c三個(gè)粒子由同一點(diǎn)同時(shí)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)，由此得出的下列判斷錯(cuò)誤的是 ( )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7.(2012·莆田模擬)如圖所示，長(zhǎng)為l、傾

4、角為的光滑絕緣斜面處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球以初速度v0由斜面底端的M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)斜面頂端N的速度仍為v0，則( )A.小球在N點(diǎn)的電勢(shì)能大于在M點(diǎn)的電勢(shì)能B.M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)差為C.電場(chǎng)強(qiáng)度等于D.電場(chǎng)強(qiáng)度等于8.(易錯(cuò)題)光滑水平面上有一邊長(zhǎng)為l的正方形區(qū)域處在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與正方形一邊平行.一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球由某一邊的中點(diǎn)，以垂直于該邊的水平初速度v0進(jìn)入該正方形區(qū)域.當(dāng)小球再次運(yùn)動(dòng)到該正方形區(qū)域的邊緣時(shí)，具有的動(dòng)能 ( )A.一定是0B.可能是qElC.一定是D.可能是qEl二、非選擇題(本大題共2小題，共28分，要有必

5、要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9.(創(chuàng)新題)(14分)如圖所示，在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為L(zhǎng)、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在與右側(cè)虛線相距也為L(zhǎng)處有一與電場(chǎng)平行的屏.現(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計(jì))，以垂直于電場(chǎng)線方向的初速度v0射入電場(chǎng)中，v0方向的延長(zhǎng)線與屏的交點(diǎn)為O.試求：(1)粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間；(2)粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值tan；(3)粒子打到屏上的點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離x.10.(2012·揚(yáng)州模擬)(14分)如圖所示，兩個(gè)帶等量異種電荷、豎直正對(duì)放置、電容為C、間距為d的平行金屬板，兩板間的電場(chǎng)可視為勻

6、強(qiáng)電場(chǎng).將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶電小球，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)(L<d)的、不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛于兩板間電場(chǎng)中的O點(diǎn).此外在兩板之間還存在著一種特殊物質(zhì)(圖中未畫(huà)出)，這種物質(zhì)能使處于電場(chǎng)中的小球受到一個(gè)大小為F=kv(k為常數(shù)，v為小球的速率)、總是背離圓心方向的力.現(xiàn)將小球拉至細(xì)線剛好伸直但不繃緊的位置M，某時(shí)刻由靜止釋放小球，當(dāng)小球向下擺過(guò)60°到達(dá)N點(diǎn)時(shí)，小球的速度恰好為零.若在小球下擺過(guò)程中，細(xì)線始終未松弛，重力加速度取g,不考慮空氣阻力的影響，試求：(1)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E是多少？(2)左側(cè)金屬板所帶的電荷量Q是多少？(3)小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的加速度大小是多少？答案解析1

7、.【解析】選B.根據(jù)電路圖知，電容器板間電場(chǎng)向右，小球帶正電，A錯(cuò)誤；電鍵S打開(kāi)后，電容器板間電壓增大，帶電量增大，小球右移，角變大，C、D錯(cuò)誤，B正確.2.【解析】選D.帶電質(zhì)點(diǎn)在電容器中處于靜止?fàn)顟B(tài),有mg=qE，因?yàn)殡娙萜髋c電源連接，電壓不變，E=U/d，d增大，電容C減小，E減小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，答案為D.3.【解析】選B.示波管YY間為信號(hào)電壓，XX間為掃描電壓，0t1，Y板電勢(shì)高,電子向Y板偏轉(zhuǎn)，X板電勢(shì)高,電子向X板偏轉(zhuǎn)，由此知C、D錯(cuò)；又根據(jù)偏移量公式y(tǒng)=，偏移量與偏轉(zhuǎn)電壓成正比，0、t1、2t1時(shí)刻偏轉(zhuǎn)電壓為0，偏移量也為0，t1、t1時(shí)刻偏轉(zhuǎn)電壓最大，偏移量也最大，所以B對(duì).

8、4.【解析】選C.根據(jù)動(dòng)能定理知，當(dāng)帶電粒子剛好從板間飛出時(shí)，qU1=，再由t=和y=·()2，得yd，解得，故C正確.【變式備選】如圖所示，A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板間，金屬板間所加的電壓為U，電子最終打在熒光屏P上，關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是( )A.滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升B.滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置不變C.電壓U增大時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的速度大小不變D.電壓U增大時(shí)，其他不變，則電子從發(fā)出到打在熒光屏上的時(shí)間不變【解析】選D.電子加速有eU0=,電子偏轉(zhuǎn)有y=，滑

9、動(dòng)觸頭向右滑動(dòng),U0增大,y減小，A錯(cuò)誤，同理可知B錯(cuò)誤；兩電場(chǎng)對(duì)電子做的功為W=e(U0+)，U增大，y增大，則W增大，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電子在加速電場(chǎng)中勻加速時(shí)間不變，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間也不變，所以運(yùn)動(dòng)總時(shí)間不變，選項(xiàng)D正確.故答案為D.5.【解析】選C.根據(jù)從P點(diǎn)由靜止釋放的帶電滑塊在A、B之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以判斷，開(kāi)始時(shí)A對(duì)滑塊向右的作用力大于B向左的作用力，所以滑塊一定帶與A、B相同的電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)；由于A、B帶等量同種電荷，所以其連線中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，滑塊在由P向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，電勢(shì)能一定是先減小后增大，動(dòng)能先增大后減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤、C正確；在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有電

10、場(chǎng)力做功，所以滑塊的動(dòng)能與電勢(shì)能之和一定不變，D選項(xiàng)錯(cuò)，故答案為C.6.【解析】選B.由=可知，ta=tb，A正確；而yc=，tc<tb，B錯(cuò)誤；由t=得：vc>vb>va，C正確;由Ek=Eq·y可知，Ekb=Eka>Ekc，故D正確.故選B.7.【解析】選C.小球受到重力、電場(chǎng)力、支持力作用，到N時(shí)速度仍為v0，則說(shuō)明其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故沿斜面方向Eqcos=mgsin,解得E=，C正確，D錯(cuò)誤；MN間電勢(shì)差U=Elcos=,B錯(cuò)誤；由于M>N,且小球帶正電，則小球在M點(diǎn)電勢(shì)能大于在N點(diǎn)電勢(shì)能，A錯(cuò)誤.8.【解析】選B.如題圖所示.(1)當(dāng)小球從bc

11、邊中點(diǎn)垂直該邊以水平初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，由動(dòng)能定理得：qElEk即EkqEl.(2)當(dāng)小球從ab邊中點(diǎn)垂直該邊進(jìn)入，則可能沿ad邊射出，也可能沿cd邊射出.若從ad邊射出，則Ek，即Ek，則選項(xiàng)B正確；若從cd邊射出，設(shè)射出點(diǎn)與射入點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離為x，0x，則qExEk，得：<Ek.(3)若小球從ad邊中點(diǎn)垂直該邊進(jìn)入電場(chǎng)，則先做勻減速運(yùn)動(dòng).若qEl，則到達(dá)bc邊時(shí)速度為零.若qEl，則未出電場(chǎng)區(qū)，之后做反向勻加速運(yùn)動(dòng)，返回ad邊時(shí)，動(dòng)能仍為.若qEl,則到達(dá)bc邊時(shí)動(dòng)能Ek=-qEl.故答案為B.【總結(jié)提升】電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題技巧(1)首先根據(jù)物體做直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的條

12、件分析帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的可能軌跡：是直線還是曲線；軌跡的形狀和位置等. (2)再由電場(chǎng)范圍和題目要求分析帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的所有可能入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，并進(jìn)行分析和歸納；若運(yùn)動(dòng)過(guò)程復(fù)雜要善于用分段分析.(3)靈活運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、運(yùn)動(dòng)的合成與分解或動(dòng)能定理、能量守恒定律歸類(lèi)分析、分類(lèi)解答.9.【解析】(1)根據(jù)題意，粒子在垂直于電場(chǎng)線的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間t=.(3分)(2)設(shè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿平行電場(chǎng)線方向的速度為vy，根據(jù)牛頓第二定律，粒子在電場(chǎng)中的加速度為:a= (1分)所以vy=a= (2分)所以粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值為tan= =.(2分)(3)設(shè)粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離為y，則y= (2分)又x=y+Ltan，(3分)解得：x= (1分)答案：(1) (2) (3) 10.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)力F與速度v始終垂直,不做功.(2)小球到N點(diǎn)的瞬時(shí)速度為零,但不處于平衡狀態(tài).【解析】(