第3講 電容器和電容 帶電粒子在電場中的運動2

1、第3講 電容器和電容 帶電粒子在電 場中的運動1(2012廣東六校聯(lián)考)如圖6316所示是某個點電荷電場中的一根電場線，在線上O點由靜止釋放一個自由的負(fù)電荷，它將沿電場線向B點運動下列判斷中正確的是 ( ) 圖6316A電場線由B指向A，該電荷做加速運動，加速度越來越小B電場線由B指向A，該電荷做加速運動，其加速度大小的變化不能確定C電場線由A指向B，該電荷做勻速運動D電場線由B指向A，該電荷做加速運動，加速度越來越大解析 在由電場線上O點由靜止釋放一個自由的負(fù)電荷，它將沿電場線沿B點運動，受 電場力方向由A指向B，則電場線方向由B指向A，該負(fù)電荷做加速運動，其加速度大 小的變化不能確定選項B

2、正確答案 B2.(2011海南模擬)如圖6317所示是測定液面高度h的電容式傳感器示意圖，E為電源，G為靈敏電流計，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體已知靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為：電流從左邊接線柱流進(jìn)電流計，指針向左偏如果在導(dǎo)電液體的深度h發(fā)生變化時觀察到指針正向左偏轉(zhuǎn)，則 ( ) 圖6317A導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在增大B導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在增大C導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在減小D導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在減小解析 電流計指針向左偏轉(zhuǎn)，說明流過電流計G的電流由左右，則導(dǎo)體芯A所帶電荷 量在

3、減小，由QCU可知，芯A與液體形成的電容器的電容減小，則液體的深度h在 減小，故D正確答案 D3(2012江蘇鹽城中學(xué)模擬)靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的，用其指針張角的大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大小如圖6318所示，A、B是平行板電容器的兩個金屬板，G為靜電計開始時開關(guān)S閉合，靜電計指針張開一定角度，為了使指針張開的角度增大些，下列采取的措施可行的是 ( )圖6318A斷開開關(guān)S后，將A、B分開些B保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開些C保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近些D保持開關(guān)S閉合，將變阻器滑動觸頭向右移動解析 要使靜電計的指針張開角度增大些，必須使靜電計金屬球和外殼之間

4、的電勢差增 大，斷開開關(guān)S后，將A、B分開些，電容器的帶電荷量不變，電容減小，電勢差增大， A正確；保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開或靠近些，靜電計金屬球和外殼之間的 電勢差不變，B、C均錯誤；保持開關(guān)S閉合，將滑動變阻器滑動觸頭向右或向左移動， 靜電計金屬球和外殼之間的電勢差不變，D錯誤答案 A4(2012廣東惠州模擬)如圖6319所示，一帶電小球以水平速度射入接入電路中的平行板電容器中，并沿直線 打在屏上O點，若僅將平行板電容器上極板平行上移一些后，讓帶電小球再次從原位置水平射入并能打在屏上，其他條件不變，兩次相比較，則圖6319 再次射入的帶電小球A將打在O點的下方B將打在O點的上方C

5、穿過平行板電容器的時間將增加D達(dá)到屏上動能將增加解析 由題意知，上極板不動時，小球受電場力和重力平衡，平行板電容器上移后，兩 極板間電壓不變，電場強(qiáng)度變小，小球再次進(jìn)入電場，受電場力減小，合力方向向下， 所以小球向下偏轉(zhuǎn)，將打在O點下方，A項正確，B項錯誤；小球的運動時間由水平方 向的運動決定，兩次通過時水平速度不變，所以穿過平行板電容器的時間不變，C項錯 誤；由于小球向下偏轉(zhuǎn)，合力對小球做正功，小球動能增加，所以D項正確( )答案 AD5如圖6320所示，地面上某區(qū)域存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場，一個質(zhì)量為m的帶負(fù)電的小球以水平方向的初速度v0由O點射入該區(qū)域，剛好通過豎直平面中的P點，已知連線

6、OP與初速度方向的夾角為45，則此帶電小球通過P點時的動能為 ( )Amv02C2mv02 1B.mv02 25D.mv02 21解析 由題意可知小球到P點時水平位移和豎直位移相等，即v0tPyt，合速度vP 2v0vPy5v015EkPvP2v02，故選D(等效思維法) 22答案 D6如圖6321所示，電子由靜止開始從A板向B板運動，當(dāng)?shù)竭_(dá)B極板時速度為v，保持兩板間電壓不變，則A當(dāng)增大兩板間距離時，v也增大B當(dāng)減小兩板間距離時，v增大C當(dāng)改變兩板間距離時，v不變D當(dāng)增大兩板間距離時，電子在兩板間運動的時間也增大解析 電子從靜止開始運動，根據(jù)動能定理，從A運動到B動能的變化量等于電場力做 的

7、功因為保持兩個極板間的電勢差不變，所以末速度不變，平均速度不變，若兩板間 距離增加，時間變長答案 CD7(2012廣東江門模擬)如圖6322所示，從熾熱的金屬絲漂出的電子(速度可視為零)，經(jīng)加速電場加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場電子的重力不計在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是 ( ) 圖6322 圖6321 ( )A僅將偏轉(zhuǎn)電場極性對調(diào)C僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的電壓 B僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的距離 D僅減小偏轉(zhuǎn)電極間的電壓解析 設(shè)加速電場電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電壓為U，極板長度為L，間距為d，電子加速過程mv02中，由U0q得v0 2LUq電子進(jìn)入極板后做類平拋運

8、動，時間ta， mv0dmvyULvyat，tan ，由此可判斷C正確(類平拋模型) v02U0d答案 C8如圖6323所示，一帶電荷量為q的帶電粒子以一定的初速度由P點射入勻強(qiáng)電場，入射方向與電場線垂直粒子從Q點射出電場時，其速度方向與電場線成30角已知勻強(qiáng)電場的寬度為d，P、Q兩點的電勢差為U，不計重力作用，設(shè)P點的電勢為零則下列說法正確的是 ( )A帶電粒子在Q點的電勢能為UqB帶電粒子帶負(fù)電23UC此勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E 3dD此勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E3U 3d圖6323解析 根據(jù)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)方向，可判斷B錯誤；因為P、Q兩點的電勢差為U，電場 力做正功，電勢能減少，而P點

9、的電勢為零，所以A正確；設(shè)帶電粒子在P點時的速度 為v0，在Q點建立直角坐標(biāo)系，垂直于電場線為x軸，平行于電場線為y軸，由曲線運 動的規(guī)律和幾何知識求得帶電粒子在y軸方向的分速度為vy3v0.帶電粒子在y軸方向 上的平均速度為vy運動時間為t，y0答案 AC9(2012濟(jì)南月考)如圖6324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)于電子的運動，則下列說法中正確的是 ( ) 3v0y軸方向上的位移為y0，帶電粒子在電場中的 23v03dU23Ut，dv0t，得y0，由EE，C正確，D錯誤 22y03dA滑動觸頭向右移動時，

10、其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升 圖6324B滑動觸頭向左移動時，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升C電壓U增大時，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，其他不變，則電子從發(fā)出到打在熒光屏上的速度變大1解析 設(shè)加速電壓為U0，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度大小為v0，則電子經(jīng)加速電場：eU02mv02 偏轉(zhuǎn)電場中：Lv0t 1Ueyt22dmeU121vv02 d22L2U由得y4dU0當(dāng)滑動觸頭向右滑動時，U0變大，y變小， 所以選項A錯，B對 12L2U2emveU024dU01當(dāng)U增大時，v2增大，電子打到屏上的速度變大，故選項C錯，D對2答案 BD10M、N是某電場

11、中一條電場線上的兩點，若在M點釋放一個初速度為零的電子，電子僅受電場力作用，并沿電場線由M點運動到N點，其電勢能隨位移變化的關(guān)系如圖6325所示，則下列說法正確的是 A電子在N點的動能小于在M點的動能 B該電場有可能是勻強(qiáng)電場 C該電子運動的加速度越來越小 D電子運動的軌跡為曲線解析 電子僅受電場力的作用，電勢能與動能之和恒定，由圖像可知電子由M點運動到 N點，電勢能減小，動能增加，A選項錯誤；分析圖像可得電子的電勢能隨運動距離的 增大，減小的越來越慢，即經(jīng)過相等距離電場力做功越來越少，由WqEx可得電場強(qiáng) 度越來越小，B選項錯誤；由于電子從M點運動到N點電場力逐漸減小，所以加速度逐 漸減小，

12、C選項正確；電子從靜止開始沿電場線運動，可得MN電場線為直線，由運動 與力的關(guān)系可得軌跡必為直線，D選項錯誤 答案C11如圖6326甲所示，靜電除塵裝置中有一長為L、寬為b、高為d的矩形通道，其前、后面板使用絕緣材料，上、下面板使用金屬材料圖6326乙是裝置的截面圖，上、下兩板與電壓恒定的高壓直流電源相連質(zhì)量為m、電荷量為q、分布均勻的塵埃以水圖6325( )平速度v0進(jìn)入矩形通道，當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和，同時被收集通過調(diào)整兩板間距d可以改變收集效率.當(dāng)dd0時，為81%(即離下板0.81d0范圍內(nèi)的塵埃能夠被收集)不計塵埃的重力及塵埃之間的相互作用圖6326(1)求收集效率

13、為100%時，兩板間距的最大值dm； (2)求收集效率與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系解析 (1)收集效率為81%，即離下板0.81 d0的塵埃恰好到達(dá)下板的右端邊緣，設(shè)高壓 電源的電壓為U，則在水平方向有Lv0t 1在豎直方向有0.81d022FqEqU其中ammmd0 當(dāng)減小兩板間距時，能夠增大電場強(qiáng)度，提高裝置對塵埃的收集效率收集效率恰好為 100%時，兩板間距即為dm.如果進(jìn)一步減小d，收集效率仍為100%.因此，在水平方向有 Lv0t 1在豎直方向有dmt22FqEqU其中ammmdm聯(lián)立式可得dm0.9d0(2)當(dāng)d0.9d0時，設(shè)距下板x處的塵埃恰好到達(dá)下板的右端 1qUL2邊緣，此時有x

14、2mdv0x根據(jù)題意，收集效率為d d2聯(lián)立式可得0.81d.d2答案 (1)0.9d0 (2)0.81d12如圖6327所示，長L1.2 m、質(zhì)量M3 kg的木板靜止放在傾角為37的光滑斜面上，質(zhì)量m1 kg、帶電荷量q2.5104C的物塊放在木板的上端，木板和物塊間的動摩擦因數(shù)0.1，所在空間加有一個方向垂直斜面向下、場強(qiáng)E4.0104N/C的勻強(qiáng)電場現(xiàn)對木板施加一平行于斜面向上的拉力F10.8 N取g10 m/s，斜面足夠長求：(1)物塊經(jīng)多長時間離開木板？(2)物塊離開木板時木板獲得的動能(3)物塊在木板上運動的過程中，由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能 解析 (1)物塊向下做加速運動，設(shè)其加速度為a1，木板的加速度