步步高·2015高三物理總復(fù)習(xí)【練習(xí)題】第六章 第3講 電容器 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(共10頁)

1、第3講電容器帶電粒子在電場(din chng)中的運(yùn)動(dòng) 1有一只電容器的規(guī)格(gug)是“1.5 F,9 V”，那么(n me)()A這只電容器上的電荷量不能超過1.5105 CB這只電容器上的電荷量不能超過1.35105 CC這只電容器的額定電壓為9 VD這只電容器的擊穿電壓為9 V解析9 V為電容器的額定電壓(或工作電壓)，故C正確；正常工作時(shí)的帶電荷量QCU1.51069 C1.35105 C，B正確答案BC2如圖1甲所示，一條電場線與Ox軸重合，取O點(diǎn)電勢為零，Ox方向上各點(diǎn)的電勢隨x變化的情況如圖乙所示若在O點(diǎn)由靜止釋放一電子，電子僅受電場力的作用，則()圖1A電子一直沿Ox負(fù)方向運(yùn)

2、動(dòng)B電場力一直做正功C電子運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸增大D電子的電勢能逐漸增大解析 由電勢位移圖象可知，電勢隨位移均勻增加，相同位移間的電勢差相同，電場強(qiáng)度恒定，電子運(yùn)動(dòng)的加速度恒定，C不正確；沿Ox軸方向電勢增大，電場線方向與Ox軸負(fù)方向重合，電子受沿Ox軸正方向的電場力，且沿Ox軸正方向運(yùn)動(dòng)，電場力做正功，A不正確、B正確；由功能關(guān)系，電場力做正功，電勢能減少，D不正確答案(d n) B3如圖2所示，平行(pngxng)板電容器與電動(dòng)勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地一帶電油滴位于(wiy)容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則()圖2A帶電油滴將

3、沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)BP點(diǎn)的電勢將降低C帶電油滴的電勢能將減少D若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大解析 上極板向上移動(dòng)一小段距離后，板間電壓不變，故電場強(qiáng)度將減小，油滴所受電場力減小，故油滴將向下運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)；P點(diǎn)的電勢大于0，且P點(diǎn)與下極板間的電勢差減小，所以P點(diǎn)的油滴向下運(yùn)動(dòng)，電場力做負(fù)功，電勢減小，B對(duì)；油滴向下運(yùn)動(dòng)時(shí)電場力做負(fù)功，油滴的電勢能增加，C錯(cuò)；電容器的電容Ceq f(rS,4kd)，由于d增大，電容C減小，極板帶電量QCU將減小，D錯(cuò)答案 B4如圖3所示，MPQO為有界的豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，ACB為光滑固定的半圓形軌道，軌道半徑為R，A、B為圓水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn)

4、，AC為eq f(1,4)圓弧一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電小球，從A點(diǎn)正上方高為H處由靜止釋放，并從A點(diǎn)沿切線進(jìn)入半圓軌道不計(jì)空氣阻力及一切能量損失，關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是()圖3A小球(xio qi)一定能從B點(diǎn)離開(l ki)軌道B小球(xio qi)在AC部分可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C若小球能從B點(diǎn)離開，上升的高度一定小于HD小球到達(dá)C點(diǎn)的速度可能為零解析本題考查學(xué)生對(duì)復(fù)合場問題、功能關(guān)系、圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)綜合運(yùn)用分析的能力若電場力大于重力，則小球有可能不從B點(diǎn)離開軌道，A錯(cuò)若電場力等于重力，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，B正確因電場力做負(fù)功，有機(jī)械能損失，上升的高度一定小于H，C正確

5、由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知若小球到達(dá)C點(diǎn)的速度為零，則在此之前就已脫軌了，D錯(cuò)答案BC5如圖4所示，A、B兩金屬板平行放置，在t0時(shí)將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計(jì))分別在A、B兩板間加上下列哪種電壓時(shí)，有可能使電子到不了B板()圖4解析(ji x)加A圖電壓(diny)，電子從A板開始(kish)向B板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；加B圖電壓，電子開始向B板做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度大小相同的勻減速運(yùn)動(dòng)，速度減為零后做反向勻加速運(yùn)動(dòng)及勻減速運(yùn)動(dòng)，由對(duì)稱性可知，電子將做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以電子有可能到不了B板；加C圖電壓，電子先勻加速，再勻減速到靜止，完成一個(gè)周期，所以電子一直向B板運(yùn)動(dòng)，即電子一定能

6、到達(dá)B板；加D圖電壓，電子的運(yùn)動(dòng)與C圖情形相同，只是加速度變化，所以電子也一直向B板運(yùn)動(dòng)，即電子一定能到達(dá)B板綜上所述可知選項(xiàng)B正確答案B6如圖5所示，用長L0.50 m的絕緣輕質(zhì)細(xì)線，把一個(gè)質(zhì)量m1.0 g帶電小球懸掛在均勻帶等量異種電荷的平行金屬板之間，平行金屬板間的距離d5.0 cm，兩板間電壓U1.0103 V靜止時(shí)，絕緣細(xì)線偏離豎直方向角，小球偏離豎直線的距離a1.0 cm.取g10 m/s2.則下列說法正確的是()圖5A兩板間電場強(qiáng)度的大小為2.0104 V/mB小球帶的電荷量為1.0108 CC若細(xì)線突然被剪斷，小球在板間將做類平拋運(yùn)動(dòng)D若細(xì)線突然被剪斷，小球在板間將做勻加速直線

7、運(yùn)動(dòng)解析設(shè)兩板間的電場強(qiáng)度為E，根據(jù)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)和電勢差的關(guān)系得Eeq f(U,d)eq f(1.0103,5.0102) V/m2.0104 V/m，A項(xiàng)正確；小球靜止時(shí)受力平衡，由平衡條件得qEmgtan ，解得qeq f(mgtan ,E).因?yàn)榻呛苄。詔an sin eq f(a,L)eq f(1,50)，解得q1.0108 C，B項(xiàng)正確；細(xì)線剪斷時(shí)，由于小球受到重力和電場力的合力為恒力，且小球初速度為零，故小球做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)、D項(xiàng)正確答案(d n)ABD7如圖6所示，有三個(gè)質(zhì)量相等，分別(fnbi)帶正電、負(fù)電和不帶電的質(zhì)點(diǎn)，由兩水平極板正中，以相同的初速

8、度v0，先后垂直勻強(qiáng)電場射入，并分別(fnbi)落在負(fù)極板上甲、乙、丙三處，可以判定()圖6A甲處質(zhì)點(diǎn)帶正電，乙處質(zhì)點(diǎn)不帶電，丙處質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電B三個(gè)質(zhì)點(diǎn)在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C三個(gè)質(zhì)點(diǎn)在電場中的加速度a甲a乙a丙D三個(gè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)負(fù)極板的動(dòng)能E丙E乙E甲解析三個(gè)質(zhì)點(diǎn)均做類平拋運(yùn)動(dòng)，它們在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)相同，都是以初速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上均做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，但它們下落的加速度不同，不帶電的質(zhì)點(diǎn)的加速度大小等于g，帶正電質(zhì)點(diǎn)的加速度大于g，帶負(fù)電質(zhì)點(diǎn)的加速度小于g，下落高度相同，下落時(shí)間與加速度大小有關(guān)，根據(jù)公式heq f(1,2)at2可得t eq r(f(2h,a)，可

9、見，加速度越小，下落時(shí)間越長，所以t負(fù)t不帶電t正，又因?yàn)樗鼈兊乃轿灰苮v0t，所以x負(fù)x不帶電x正，選項(xiàng)A、C正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)槿齻€(gè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)負(fù)極板的過程中，電場力對(duì)帶正電質(zhì)點(diǎn)做正功，機(jī)械能增大，對(duì)帶負(fù)電質(zhì)點(diǎn)做負(fù)功，機(jī)械能減小，對(duì)不帶電質(zhì)點(diǎn)不做功，機(jī)械能不變，所以它們的動(dòng)能E甲E乙E丙，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案(d n)AC8在真空中水平放置一對(duì)(y du)金屬板，兩板間的電壓為U，一個(gè)電子以水平(shupng)速度v0沿兩板中線射入電場，忽略電子所受的重力電子在電場中的豎直偏移距離為Y，當(dāng)只改變偏轉(zhuǎn)電壓U(或只改變初速度v0)時(shí)，下列圖象哪個(gè)能正確描述Y的變化規(guī)律()A BC D解析 由帶電粒子在電

10、場中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)知，在Y方向上，Yeq f(1,2)at2eq f(qUl2,2medvoal(2,0)(其中l(wèi)為板長，d為板間距離)Y正比于U，反比于veq oal(2,0)(即正比于eq f(1,voal(2,0)當(dāng)U過大或eq f(1,voal(2,0)過大時(shí)，電子會(huì)打在極板上，不再出來，Y就不隨U或eq f(1,voal(2,0)的增加而變大了，綜上可知選項(xiàng)B正確答案 B9板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間的電勢差為U1，板間場強(qiáng)為E1，電容器的電容為C1.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閑q f(d,3)，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢差為U2，板間場強(qiáng)為E2，

11、電容器電容為C2，下列說法正確的是()AC23C1，U2U1 BC23C1，E24E1CU2U1，E23E1 DU22U1，E22E1解析(ji x)當(dāng)電容器所帶電荷(dinh)量為Q，板間距(jin j)為d時(shí)，電容器電容C1eq f(S,4kd)，U1eq f(Q,C1)eq f(4kdQ,S)，E1eq f(U1,d)eq f(4kQ,S)；當(dāng)電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閑q f(d,3)時(shí)，電容器電容C2eq f(S,4kf(d,3)3C1，U2eq f(3Q,C2)eq f(4kdQ,S)U1，E2eq f(U2,f(d,3)eq f(12kQ,S)3E1，選項(xiàng)A、C正確答案AC10在

12、一個(gè)水平面上建立x軸，在過原點(diǎn)O右側(cè)空間有一個(gè)勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小E6105 N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個(gè)電荷量q5108C、質(zhì)量m0.010 kg的帶負(fù)電絕緣物塊物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v02 m/s，如圖7所示，求：(g取10 m/s2)圖7(1)物塊最終停止時(shí)的位置；(2)物塊在電場中運(yùn)動(dòng)過程的機(jī)械能增量解析(1)第一個(gè)過程：物塊向右做勻減速運(yùn)動(dòng)到速度為零Ffmg0.02 N，F(xiàn)qE0.03 N，F(xiàn)fFma,2as1veq oal(2,0)，代入數(shù)值s10.4 m，第二個(gè)過程：物塊向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，離開電場后再做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止由動(dòng)

13、能定理得：Fs1Ff(s1s2)0得s20.2 m，則物塊停止(tngzh)在原點(diǎn)O左側(cè)(zu c)0.2 m處(2)物塊在電場(din chng)中運(yùn)動(dòng)過程的機(jī)械能增量EWf2mgs10.016 J.答案(1)原點(diǎn)O左側(cè)0.2 m處(2)0.016 J11反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似如圖8所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場，一帶電微粒從A點(diǎn)由靜止開始，在電場力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng)已知電場強(qiáng)度的大小分別是E12.0103 N/C和E24.0103 N/C，方向如圖所示帶電微粒質(zhì)量m1.01020

14、 kg，帶電荷量q1.0109 C，A點(diǎn)距虛線MN的距離d11.0 cm，不計(jì)帶電微粒的重力，忽略相對(duì)論效應(yīng)求：圖8(1)B點(diǎn)距虛線MN的距離d2；(2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t.解析 (1)帶電微粒由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，由動(dòng)能定理有|q|E1d1|q|E2d20由式解得d2eq f(E1,E2)d10.50 cm.(2)設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)的加速度大小分別為a1、a2，由牛頓第二定律有|q|E1ma1|q|E2ma2設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1、t2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有d1eq f(1,2)a1teq oal(2,1)d2eq f(1,2)a2teq oal(2,2)又

15、tt1t2由式解得t1.5108 s.答案(d n) (1)0.50 cm(2)1.5108 s12一平行(pngxng)板電容器長l10 cm，寬a8 cm，板間距(jin j)d4 cm，在板左側(cè)有一足夠長的“狹縫”離子源，沿著兩板中心平面，連續(xù)不斷地向整個(gè)電容器射入離子，它們的比荷均為21010 C/kg，速度均為4106 m/s，距板右端l/2處有一屏，如圖5甲所示，如果在平行板電容器的兩極板間接上如圖乙所示9的交流電，由于離子在電容器中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間遠(yuǎn)小于交流電的周期，故離子通過電場的時(shí)間內(nèi)電場可視為勻強(qiáng)電場試求：圖9(1)離子打在屏上的區(qū)域面積；(2)在一個(gè)周期內(nèi)，離子打到屏上的時(shí)間解析(1)設(shè)離子恰好從極板邊緣射出時(shí)極板兩端的電壓為U0，水平方向：lv0t豎直方向：eq f(d,2)eq f(1,2)at2又aeq f(qU0,md)由得U0eq f(md2voal(2,0),ql2)128 V即當(dāng)U128 V時(shí)離子打到極板上，當(dāng)U128 V時(shí)離子打到屏上，利用推論：打到屏上的離子好像是從極板中心沿直線射到屏上，由此可得：eq f(f(l,2)f(l,2),f(l,2)eq f(y,f(d,2)，解得yd，又由對(duì)稱性知，打到屏上的總長度為2d則離子(lz)打到屏上的區(qū)域面積為S2da64 cm2.(2)在前eq f(1,4)T，離子(lz)打到屏上的時(shí)