高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場（第3課時(shí)）電容器 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)檢測試題

第3課時(shí)電容器帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)【基礎(chǔ)鞏固】電容器的動(dòng)態(tài)分析1.靜電計(jì)是用來測量電容器兩極板間電勢差的儀器,兩極板之間的電勢差越大則靜電計(jì)的指針偏角越大.平行板電容器、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)以及靜電計(jì)按如圖所示的電路連接.當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)靜電計(jì)的指針有偏轉(zhuǎn),下列能使偏角增大的是(A)A.斷開開關(guān)增大兩極板間的距離B.閉合開關(guān)增大兩極板間的距離C.閉合開關(guān)減小兩極板間的距離D.閉合開關(guān)使變阻器滑動(dòng)的滑片向左移動(dòng)解析:斷開開關(guān),兩極板所帶電荷量恒定,增大兩極板間的距離,根據(jù)C=εrS42.如圖所示,在平行板電容器正中有一個(gè)帶電微粒.S閉合時(shí),該微粒恰好能保持靜止.在以下兩種情況下:①保持S閉合,②充電后將S斷開.下列說法能實(shí)現(xiàn)使該帶電微粒向上運(yùn)動(dòng)到上極板的是(B)A.①情況下,可以通過上移極板M實(shí)現(xiàn)B.①情況下,可以通過上移極板N實(shí)現(xiàn)C.②情況下,可以通過上移極板M實(shí)現(xiàn)D.②情況下,可以通過上移極板N實(shí)現(xiàn)解析:保持S閉合時(shí),電容器電壓不變,板間電場強(qiáng)度E=Ud,當(dāng)d減小時(shí)E變大,可使電場力大于重力,從而使微粒向上運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A錯(cuò),B對(duì).充電后斷開S時(shí),電容器帶電量不變,則板間電場強(qiáng)度E=Ud=QCd,C=ε3.(2016·內(nèi)蒙古巴市一中期末)(多選)美國物理學(xué)家密立根通過研究平行板間懸浮不動(dòng)的帶電油滴,準(zhǔn)確地測定了電子的電荷量.如圖,平行板電容器兩極板M,N與電壓為U的恒定電源兩極相連,板的間距為d.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落,則(AC)A.此時(shí)極板間的電場強(qiáng)度E=UB.油滴帶電荷量為mgC.減小極板間電壓,油滴將加速下落D.將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離,油滴將向上運(yùn)動(dòng)解析:兩極板間的電壓為U,板間距離為d,則板間的電場強(qiáng)度E=Ud,故選項(xiàng)A正確.油滴靜止不動(dòng),由平衡條件有mg=qE=qUd,得油滴帶電荷量為q=mgdU,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.減小極板間的電壓時(shí),由E=U帶電粒子(帶電體)在電場中的直線運(yùn)動(dòng)4.(多選)如圖所示,在等勢面沿豎直方向的勻強(qiáng)電場中,一帶負(fù)電的微粒以一定初速度射入電場,并沿直線AB運(yùn)動(dòng),由此可知(AB)A.電場中A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢B.微粒在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能,在A點(diǎn)時(shí)的電勢能小于在B點(diǎn)時(shí)的電勢能C.微粒在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能小于在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能,在A點(diǎn)時(shí)的電勢能大于在B點(diǎn)時(shí)的電勢能D.微粒在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢能之和等于在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢能之和解析:一帶負(fù)電的微粒以一定初速度射入電場,并沿直線AB運(yùn)動(dòng),其受到的電場力F只能垂直于等勢面水平向左,才能保證重力、電場力的合力與AB共線.則電場方向水平向右,如圖所示,所以電場中A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢,選項(xiàng)A正確;微粒從A向B運(yùn)動(dòng),則合外力做負(fù)功,動(dòng)能減小,電場力做負(fù)功,電勢能增加,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,B正確;微粒的動(dòng)能、重力勢能、電勢能三種能量的總和保持不變,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)5.如圖所示,帶電粒子P所帶的電荷量是帶電粒子Q的3倍,它們以相等的速度v0從同一點(diǎn)出發(fā),沿著跟電場強(qiáng)度垂直的方向射入勻強(qiáng)電場,分別打在M,N點(diǎn),若OM=MN,則P和Q的質(zhì)量之比為(粒子重力不計(jì))(A)A.3∶4 B.4∶3 C.3∶2 D.2∶3解析:P和Q在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),它們沿水平方向均以初速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)OM=MN可知,它們沿豎直方向的下落時(shí)間之比為tP∶tQ=1∶2;根據(jù)h=12at2可得a=2ht2,可見,它們沿豎直方向下落的加速度之比為aP∶aQ=4∶1;根據(jù)a=Eqm可得m=Eqa∝qa,所以mPmQ6.(2016·山西大同四校聯(lián)考)有一種電荷控制式噴墨打印機(jī)的打印頭的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示.其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒(不計(jì)重力),此微粒經(jīng)過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到紙上,顯示出字符.已知偏移量越小打在紙上的字跡越小,現(xiàn)要縮小字跡,下列措施可行的是(C)A.增大墨汁微粒的比荷B.減小墨汁微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初動(dòng)能C.減小偏轉(zhuǎn)極板的長度D.增大偏轉(zhuǎn)極板間的電壓解析:微粒以一定的初速度垂直射入勻強(qiáng)電場做類平拋運(yùn)動(dòng),則在水平方向:L=v0t在豎直方向:y=12qU解得y=qUL2要縮小字跡,應(yīng)減小偏移距離y,則應(yīng)減小比荷、增大初動(dòng)能、減小極板長度、減小極板間電壓,故選項(xiàng)C正確.7.導(dǎo)學(xué)號(hào)00622491(多選)如圖所示,豎直平面內(nèi)有水平向左的勻強(qiáng)電場E,M點(diǎn)與P點(diǎn)的連線垂直電場線,M點(diǎn)與N點(diǎn)在同一條電場線上.兩個(gè)完全相同的帶等量正電荷的粒子,以相同的初速度大小v0分別從M點(diǎn)和N點(diǎn)沿豎直平面進(jìn)入電場,重力不計(jì).M點(diǎn)的粒子與電場線成一定的夾角進(jìn)入,N點(diǎn)的粒子垂直電場線進(jìn)入,兩粒子恰好都能經(jīng)過P點(diǎn),在此過程中,下列說法正確的是(AD)A.電場力對(duì)兩粒子做功不相同B.兩粒子到達(dá)P點(diǎn)的速度大小可能相等C.兩粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的電勢能都減少D.兩粒子到達(dá)P點(diǎn)所需時(shí)間一定不相等解析:M,P在同一等勢面上,電場力對(duì)從M點(diǎn)進(jìn)入的粒子不做功,對(duì)從N點(diǎn)進(jìn)入的粒子做正功,選項(xiàng)A正確;從M點(diǎn)和N點(diǎn)分別進(jìn)入電場中的粒子初動(dòng)能相同,電場力做功不同,故末動(dòng)能一定不同,兩粒子到達(dá)P點(diǎn)速度大小一定不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電場力對(duì)從M點(diǎn)進(jìn)入的粒子不做功,電勢能不減少,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;兩粒子在豎直方向都做勻速運(yùn)動(dòng),豎直方向位移相同,但速度不同,故所用時(shí)間一定不相等,選項(xiàng)D正確.8.(2016·甘肅武威二中質(zhì)檢)如圖所示,板長L=10cm,板間距離d=10cm的平行板電容器水平放置,它的左側(cè)有與水平方向成30°角斜向右上方的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出),某時(shí)刻一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由O點(diǎn)靜止釋放,沿直線OA從電容器C的中線水平進(jìn)入,最后剛好打在電容器的上極板右邊緣,O到A的距離x=8033cm,(g取10m/s(1)電容器外左側(cè)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大小;(2)小球剛進(jìn)入電容器C時(shí)的速度v的大小;(3)電容器C極板間的電壓U.解析:(1)由于帶電小球做直線運(yùn)動(dòng),因此小球所受合力沿水平方向,則小球帶正電且有Eqsin30°=mg得E=2mg(2)從O點(diǎn)到A點(diǎn),由動(dòng)能定理得mgxtan60°=12mv2解得v=4m/s.(3)小球在電容器C中做類平拋運(yùn)動(dòng),水平方向L=vt豎直方向d2=12at2,a=聯(lián)立解得U=17m答案:(1)2mgq(2)4m帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動(dòng)9.導(dǎo)學(xué)號(hào)00622492如圖(甲)所示,兩個(gè)平行金屬板P,Q豎直放置,兩板間加上如圖(乙)所示的電壓,t=0時(shí),Q板比P板電勢高5V,此時(shí)在兩板的正中央M點(diǎn)有一個(gè)電子,速度為零,電子在電場力作用下運(yùn)動(dòng),使得電子的位置和速度隨時(shí)間變化.假設(shè)電子始終未與兩板相碰.在0<t<8×10-10s的時(shí)間內(nèi),這個(gè)電子處于M點(diǎn)的右側(cè),速度方向向左且大小逐漸減小的時(shí)間是(D)A.0<t<2×10-10sB.2×10-10s<t<4×10-10sC.4×10-10s<t<6×10-10sD.6×10-10s<t<8×10-10s解析:分析電子的受力可知,電子從M點(diǎn)開始先向右加速,再向右減速,4×10-10s末速度為零,然后再向左加速至6×10-10s,從6×10-10～8×10-10s再向左減速,速度圖像如圖所示,由此可知電子在M點(diǎn)右側(cè),速度方向向左且大小減小的時(shí)間為6×10-10～8×10-10s,D正確.10.導(dǎo)學(xué)號(hào)00622493(多選)如圖所示為勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖像.當(dāng)t=0時(shí),在此勻強(qiáng)電場中由靜止釋放一個(gè)帶電粒子,設(shè)帶電粒子只受電場力的作用,則下列說法中正確的是(CD)A.帶電粒子將始終向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)B.2s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)C.3s末帶電粒子的速度為零D.0～3s內(nèi),電場力做的總功為零解析:設(shè)第1s內(nèi)粒子的加速度為a1,第2s內(nèi)的加速度為a2,由a=qEm可知,a2=2a1【素能提升】11.(多選)如圖所示,用長L=0.50m的絕緣輕質(zhì)細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量m=1.0g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d=5.0cm,兩板間電壓U=1.0×103V.靜止時(shí),絕緣細(xì)線偏離豎直方向θ角,小球偏離豎直線的距離a=1.0cm.取g=10m/s2,則下列說法正確的是(ABD)A.兩板間電場強(qiáng)度的大小為2.0×104V/mB.小球帶的電荷量為1.0×10-8C.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E=Ud=1.0×1035.0×10-2V/m=2.0×104V/m,選項(xiàng)A正確;小球靜止時(shí)受力平衡,由平衡條件得qE=mgtanθ,解得q=mg12.導(dǎo)學(xué)號(hào)00622494真空中的某裝置如圖所示,現(xiàn)有質(zhì)子、氘核和α粒子都從O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過相同加速電場和偏轉(zhuǎn)電場,射出后都打在同一個(gè)與OO′垂直的熒光屏上,使熒光屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)(已知質(zhì)子、氘核和α粒子質(zhì)量之比為1∶2∶4,電荷量之比為1∶1∶2,重力不計(jì)).下列說法中正確的是(C)A.三種粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為2∶1∶1B.三種粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度相同C.在熒光屏上將只出現(xiàn)1個(gè)亮點(diǎn)D.偏轉(zhuǎn)電場的電場力對(duì)三種粒子做功之比為1∶2∶2解析:由U1q=12mv02,得v01∶v02∶v03=2∶1∶1,再由t=lv0可得t1∶t2∶t3=1∶2∶2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由y=12U0ql2dmv02=UW電=U0d·q·y可知,W電1∶W電2∶W電3=1∶113.導(dǎo)學(xué)號(hào)00622495制備納米薄膜裝置的工作電極可簡化為真空中間距為d的兩平行極板,如圖(甲)所示.加在極板A,B間的電壓UAB做周期性變化,其正向電壓為U0,反向電壓為-kU0(k>1),電壓變化的周期為2τ,如