新教科版課時43電容器實(shí)驗(yàn)觀察電容器的充放電現(xiàn)象帶電粒子在電場中的運(yùn)動作業(yè)

課時規(guī)范練43電容器實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充放電現(xiàn)象帶電粒子在電場中的運(yùn)動基礎(chǔ)對點(diǎn)練1.(電容器動態(tài)分析)電容式傳感器可以將非電學(xué)量的微小變化轉(zhuǎn)換成電容變化。如圖所示是一種利用電容式傳感器測量油箱中油量的裝置。當(dāng)開關(guān)S閉合后,油量減少時()A.電容器的電容增大B.電容器的電荷量減小C.電流向上經(jīng)過G表D.G表示數(shù)為零時,油箱中油量為零答案B解析油量減小時,電容器極板間的介質(zhì)ε減小,根據(jù)電容決定式C=εrS4πkd可知,電容器的電容減小,故A錯誤;電容器與電源相連,極板間電壓保持不變,根據(jù)公式有C=QU可知電容器的電荷量減小,故B正確;根據(jù)B項(xiàng)分析,可知電容器極板電荷量減小,即釋放電荷,電流向下經(jīng)過G表,故C錯誤;僅當(dāng)油量變化時,才會產(chǎn)生電流,故G表示數(shù)為零時2.(帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動)如圖所示,來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零),經(jīng)加速電壓為U的加速器加速后,形成細(xì)柱形的質(zhì)子流。已知細(xì)柱形的質(zhì)子流橫截面積為S,其等效電流為I;質(zhì)子的質(zhì)量為m,其電荷量為e。那么這束質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)n是()A.IeS2UC.IeS2eU答案D解析經(jīng)加速電壓為U的加速器加速后,有eU=12mv2,根據(jù)電流的定義式則有I=qt,這束質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)為n,則有q=Svtne,聯(lián)立解得n=IeSm3.(帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn))(2023河南安陽模擬)如圖所示,光滑水平桌面內(nèi)有一圓形的勻強(qiáng)電場區(qū)域,O為圓心,AB、CD為相互垂直的直徑,電場強(qiáng)度方向與直徑CD平行?，F(xiàn)有大量質(zhì)量為m、電荷量為q(電性不同)的粒子以不同速率從A點(diǎn)沿AO方向垂直射入勻強(qiáng)電場,不計粒子重力及其相互作用,下列說法正確的是()A.在電場中運(yùn)動時間相同的粒子的射出點(diǎn)最多有兩個B.一定沒有粒子垂直于圓形電場區(qū)域的邊界射出電場C.若帶負(fù)電的粒子從O點(diǎn)沿OB方向射入電場,從BD圓弧中點(diǎn)射出的粒子動能最小D.若帶負(fù)電的粒子從O點(diǎn)沿OB方向射入電場,從BD圓弧上距B點(diǎn)13答案B解析在圓周上任取一點(diǎn),該點(diǎn)關(guān)于AB軸和CD軸及坐標(biāo)原點(diǎn)O對稱的四個點(diǎn),射出的粒子在電場中沿豎直方向位移相同,因此運(yùn)動時間相同,A錯誤;粒子在電場中做類平拋運(yùn)動,射出電場時,速度方向的反向延長線恰好過沿水平AB方向位移的中點(diǎn),而該點(diǎn)一定不是圓心,而圓心與射出點(diǎn)的連線與邊界垂直,即粒子不可能垂直圓形電場區(qū)域的邊界射出電場,B正確;從BD圓弧中點(diǎn)P射出的粒子一定比P點(diǎn)關(guān)于CD的對稱點(diǎn)Q射出的粒子動能大,因?yàn)閺膬牲c(diǎn)射出的粒子,靜電力做功相同,而從Q點(diǎn)射出的粒子初速度較小,C錯誤;同理,從BD圓弧上距B點(diǎn)13圓弧處M點(diǎn)射出的粒子的動能一定比M點(diǎn)關(guān)于CD的對稱點(diǎn)N射出的粒子動能大,因?yàn)閺膬牲c(diǎn)射出的粒子,靜電力做功相同,而從N點(diǎn)射出的粒子初速度小,D4.(帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動和偏轉(zhuǎn))(2023河南濟(jì)源模擬)如圖所示,空間有正方體ABCD—A'B'C'D'。E、F、G、H分別是其中四條邊的中點(diǎn),兩個帶等量正電荷的點(diǎn)電荷分別固定于B、B'兩點(diǎn),則下列說法正確的為()A.A、C兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同B.E、F、G、H四點(diǎn)電勢相同C.將電子(不計重力)從H點(diǎn)靜止釋放,電子可能做變速曲線運(yùn)動D.將電子(不計重力)從G點(diǎn)向GH方向射出,電子可能做勻速圓周運(yùn)動答案D解析正點(diǎn)電荷形成的電場由電荷指向無窮遠(yuǎn)處,結(jié)合矢量的疊加可知,A、C兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等,但方向不同,故A錯誤;兩等量正電荷連線的中垂線上,連線中點(diǎn)處電勢最大,故F點(diǎn)電勢大于其他3點(diǎn)電勢,故B錯誤;兩等量正電荷連線的中垂線上,電場方向由連線中點(diǎn)指向遠(yuǎn)端,故將電子(不計重力)從H點(diǎn)靜止釋放,電子將在靜電力的作用下沿直線向F點(diǎn)運(yùn)動,故C錯誤;由上述分析可知,電子在中垂面上受到的靜電力指向連線中點(diǎn),故將電子(不計重力)從G點(diǎn)向GH方向射出,速度合適時,靜電力可能恰好充當(dāng)向心力,電子可能做勻速圓周運(yùn)動,故D正確。5.(帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn))(多選)如圖所示,有A、B、C三個質(zhì)量相等分別帶正電、負(fù)電和不帶電的小球,從平行板電場中的P點(diǎn)以相同的水平初速度垂直于電場強(qiáng)度方向進(jìn)入電場,它們分別落在圖中位置,則可判斷()A.A球帶正電,B球不帶電B.三小球在電場中運(yùn)動時間相等C.三小球到達(dá)正極板時的動能關(guān)系是EkA>EkB>EkCD.三小球在電場中運(yùn)動的加速度關(guān)系是aC>aB>aA答案AD解析在平行金屬板間不帶電小球、帶正電小球和帶負(fù)電小球的受力如圖所示三小球在水平方向都不受力,做勻速直線運(yùn)動,則落在板上時水平方向的距離與下落時間成正比,即tA>tB>tC,由于豎直位移相同,根據(jù)h=12at2知aA<aB<aC,則結(jié)合牛頓第二定律知,A球帶正電,B球不帶電,C球帶負(fù)電,故A、D正確,B錯誤;根據(jù)動能定理W合=Ek-Ek0,三球所受合力關(guān)系FA<FB<FC,三球的初動能相等,可知EkA<EkB<EkC,故C素養(yǎng)綜合練6.(多選)如圖所示,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,下極板接地,極板間距為d,在上極板下方緊貼一厚度為l的金屬板,其下部空間有一帶電質(zhì)點(diǎn)P靜止在電容器中。當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后,質(zhì)點(diǎn)P開始運(yùn)動,空氣阻力不計,已知重力加速度為g。下列說法正確的是()A.抽出金屬板后電容器所帶電荷量增加B.抽出金屬板瞬間帶電質(zhì)點(diǎn)P的電勢能增加C.抽出金屬板后帶電質(zhì)點(diǎn)P的加速度大小為ldD.抽出金屬板后帶電質(zhì)點(diǎn)P的加速度大小為d-答案BC解析平行板電容器電容為C=εrS4πkx=QU,抽出金屬板后x增大,C減小,而U不變,所以Q減小,故A錯誤;兩金屬板間電場強(qiáng)度大小為E=Ux,抽出金屬板瞬間,x增大,U不變,所以E減小,因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)P所在位置到下極板的距離不變,且下極板的電勢為零,所以質(zhì)點(diǎn)P所在位置的電勢降低,易知質(zhì)點(diǎn)P帶負(fù)電,所以其電勢能增加,故B正確;設(shè)質(zhì)點(diǎn)P的質(zhì)量為m,抽出金屬板前,根據(jù)平衡條件有qUd-l=mg,抽出金屬板后設(shè)帶電質(zhì)點(diǎn)P的加速度大小為a,根據(jù)牛頓第二定律有mg-qU7.(多選)(2023湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示,xOy坐標(biāo)系的第一象限存在水平向左的勻強(qiáng)電場。第二象限存在豎直向下的勻強(qiáng)電場,y軸上c點(diǎn)和x軸上d點(diǎn)連線為電場的下邊界。相同的帶電粒子甲、乙分別從a點(diǎn)和b點(diǎn)由靜止釋放,兩粒子均從c點(diǎn)水平射入第二象限,且均從c、d連線上射出,已知lab=lbc,下列說法正確的是()A.帶電粒子甲、乙在c點(diǎn)速度之比為2∶1B.帶電粒子甲、乙在c點(diǎn)速度之比為2∶1C.帶電粒子甲、乙在第二象限電場內(nèi)的位移之比為2∶1D.帶電粒子甲、乙在第二象限射出電場時速度方向相同答案BD解析相同的帶電粒子甲、乙分別從a點(diǎn)和b點(diǎn)由靜止釋放,兩粒子均從c點(diǎn)水平射入第二象限,且均從c、d連線上射出,已知lab=lbc,由v2=2ax可得帶電粒子甲、乙在c點(diǎn)速度之比為v甲∶v乙=2∶1,故A錯誤,B正確;甲、乙兩粒子從c點(diǎn)水平射入第二象限,設(shè)位移與水平方向夾角為θ,甲、乙兩粒子位移與水平方向的夾角θ相同,由平拋運(yùn)動知識可知x=v0t,tanθ=yx=a't22v0t=a't2v0,y=xtanθ=v0ttanθ,聯(lián)立可得s=x2+y2=2tanθ1+tan2θa'8.示波器主要由電子槍中的加速電場、兩水平放置的平行金屬板中的偏轉(zhuǎn)電場和豎直放置的熒光屏組成,如圖所示。若已知加速電場的電壓為U1,兩平行金屬板的板長、板間距均為d,熒光屏距兩平行金屬板右側(cè)的距離也為d。若兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓為零,則電子槍發(fā)射的電子從兩平行金屬板的中央穿過,打在熒光屏的中點(diǎn)O;若兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓為U2,則電子會打在熒光屏上的某點(diǎn),該點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為32d。已知兩金屬板間只存在豎直方向的勻強(qiáng)電場,不計電