【名師伴你行】2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時作業(yè)19電容器-帶電粒子在電場中運動-

十九電容器帶電粒子在電場中運動1．(多選)如圖所示是描述對給定的電容器充電時極板上帶電荷量Q、極板間電壓U和電容C之間的關(guān)系圖象，其中正確的是()答案：BCD解析：A圖所含的信息是：電容器電容的大小和電容器所帶的電荷量成正比，A錯誤．B圖所含的信息是：電容器的電容并不隨兩極板間的電壓的變大而轉(zhuǎn)變，B正確．C圖所含的信息是：電容器所帶的電荷量與極板間的電壓的比值不變，即電容器的電容不變，C正確．D圖所含的信息是：電容器的電容不隨電容器所帶電荷量的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，D正確．2．(2021·石家莊一中檢測)如圖所示，從F處釋放一個無初速度的電子向B板方向運動，指出下列對電子運動的描述中錯誤的是(設(shè)電源電動勢為U)()A．電子到達B板時的動能是eUB．電子從B板到達C板動能變化量為零C．電子到達D板時動能是3eUD．電子在A板和D板之間做往復(fù)運動答案：C解析：由電路圖可得，電子在A、B板間加速運動，電場力做正功eU，A正確；在B、C板間勻速運動，動能變化量為零，B正確；在C、D板間減速運動，電場力做負功－eU，所以電子在D板處速度為零，C錯誤；電子在A板和D板之間做往復(fù)運動，D正確．3．(多選)一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點，如圖所示，以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，Ep表示正電荷在P點的電勢能，若保持負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則()A．U變小，E不變 B．E變大，Ep變大C．U變小，Ep不變 D．U不變，Ep不變答案：AC解析：電容器充電后與電源斷開，說明電容器帶電荷量不變．由C∝eq\f(εrS,d)，U＝eq\f(Q,C)，推出U∝d.因此正極板向負極板接近，即d變小時，U變?。钟蒃＝eq\f(U,d)，U∝d，故E不變，選項A正確，B、D錯誤．負極板接地即以負極板作為零電勢點，場強E不變，P點的電勢不變，正電荷在P點的電勢能也不變，C正確．4．(多選)如圖所示，一個帶負電的小球懸掛在豎直放置的平行板電容器內(nèi)部，接通開關(guān)S后，懸線與豎直方向的夾角為θ，則()A．S閉合，減小A、B間距離，夾角θ增大B．S閉合，減小A、B間距離，夾角θ不變C．S斷開，增大A、B間距離，夾角θ增大D．S斷開，增大A、B間距離，夾角θ不變答案：AD解析：依據(jù)電容定義式C＝eq\f(Q,U)和平行板電容器的打算式可知，S閉合時，電容器兩極板間電壓保持不變．減小A、B間距離，由E＝eq\f(U,d)得E增大，夾角θ增大，選項A正確，選項B錯誤；S斷開后，電容器兩極板間電荷量保持不變，增大A、B間距離，由E＝eq\f(4πkQ,εrS)得E不變，夾角θ不變，故選項C錯誤，選項D正確．5．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與OO′垂直的熒光屏上，使熒光屏上消滅亮點(已知質(zhì)子、氘核和α粒子質(zhì)量之比為1∶2∶4，電量之比為1∶1∶2，重力不計)．下列說法中正確的是()A．三種粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間之比為2∶1∶1B．三種粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時的速度相同C．在熒光屏上將只消滅1個亮點D．偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為1∶2∶2答案：C解析：由U1q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得v01∶v02∶v03＝eq\r(2)∶1∶1，再由t＝eq\f(l,v0)可得：t1∶t2∶t3＝1∶eq\r(2)∶eq\r(2)，A錯誤；由y＝eq\f(1,2)eq\f(U0ql2,dmv\o\al(2,0))＝eq\f(U0l2,4dU1)可知，三種粒子從偏轉(zhuǎn)電場同一點射出，且速度方向相同，故肯定打在屏上的同一點，C正確；由eq\f(1,2)mv2＝U1q＋eq\f(U0,d)q·y可得：v＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2U1＋\f(2U0,d)y))·\f(q,m))，因eq\f(q,m)不同，故三種粒子出偏轉(zhuǎn)電場的速度不相同，B錯誤；由偏轉(zhuǎn)電場對三種粒子做的功為W電＝eq\f(U0,d)·q·y可知，W電1∶W電2∶W電3＝1∶1∶2，D錯誤．6．如圖所示為示波管的示意圖，以屏幕的中心為坐標原點，建立如圖所示的直角坐標系xOy，當在XX′這對電極上加上恒定的電壓UXX′＝2V，同時在YY′電極上加上恒定的電壓UYY′＝－1V時，熒光屏上光點的坐標為(4，－1)，則當在XX′這對電極上加上恒定的電壓UXX′＝1V，同時在YY′電極上加上恒定的電壓UYY′＝2V時，熒光屏上光點的坐標為()A．(2，－2) B．(4，－2)C．(2,2) D．(4,2)答案：C解析：依據(jù)y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU,2md)t2可知，偏轉(zhuǎn)位移與電壓成正比，所以答案選擇C.7．(2021·常州模擬)如圖所示，有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強電場，當偏轉(zhuǎn)電壓為U1時，帶電粒子沿①軌跡從兩板正中間飛出，當偏轉(zhuǎn)電壓為U2時，帶電粒子沿②軌跡落到B板中間，設(shè)粒子兩次射入電場的水平速度相同，則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為()A．U1∶U2＝1∶8 B．U1∶U2＝1∶4C．U1∶U2＝1∶2 D．U1∶U2＝1∶1答案：A解析：兩種狀況下帶電粒子的運動時間之比t1∶t2＝2∶1，偏轉(zhuǎn)距離之比y1∶y2＝1∶2，由y＝eq\f(1,2)at2得兩種狀況下粒子的加速度之比eq\f(a1,a2)＝eq\f(y1,y2)·eq\f(t\o\al(2,2),t\o\al(2,1))＝eq\f(1,8)，由于a＝eq\f(qU,md)，U∝a，故U1∶U2＝1∶8，A正確．8．(2021·山東德州模擬)(多選)如圖所示，平行金屬板A、B之間有加速電場，C、D之間有偏轉(zhuǎn)電場，M為熒光屏．今有質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)、氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)均由A板從靜止開頭被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，最終打在熒光屏上(不計粒子重力)．則下列推斷中正確的是()A．三種粒子從B板射出時的速度之比為eq\r(6)∶eq\r(3)∶eq\r(2)B．三種粒子同時打到熒光屏上C．偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為1∶2∶3D．偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為1∶1∶1答案：AD解析：由U0q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得三種粒子從B板射出時的速度之比為eq\r(6)∶eq\r(3)∶eq\r(2)，由t＝eq\f(l,v0)易知質(zhì)子最先打到熒光屏上，由y＝eq\f(1,2)·eq\f(Uq,md)(eq\f(l,v0))2，得三種粒子豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移都是y＝eq\f(Ul2,4U0d)，偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子所做的功均為Eqy，其比為1∶1∶1，故A、D對．9．如圖所示，兩平行金屬板間有一勻強電場，板長為L，板間距離為d，在板右端L處有一豎直放置的光屏M，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點從兩板中心射入板間，最終垂直打在M屏上，則下列結(jié)論正確的是()A．板間電場強度大小為eq\f(mg,q)B．板間電場強度大小為eq\f(mg,2q)C．質(zhì)點在板間的運動時間和它從板的右端運動到光屏的時間相等D．質(zhì)點在板間的運動時間大于它從板的右端運動到光屏的時間答案：C解析：依據(jù)質(zhì)點垂直打在M屏上可知，質(zhì)點在兩板中心運動時向上偏轉(zhuǎn)，在板右端運動時向下偏轉(zhuǎn)，mg<qE，選項A、B錯誤；依據(jù)運動的合成和分解，質(zhì)點沿水平方向做勻速直線運動，質(zhì)點在板間的運動時間和它從板的右端運動到光屏的時間相等，選項C正確，D錯誤．10．如圖所示，水平放置的平行板電容器，原來AB兩板不帶電，B極板接地，它的極板長l＝0.1m，兩板間距離d＝0.4cm，現(xiàn)有一微粒質(zhì)量m＝2.0×10－6kg，帶電荷量q＝＋1.0×10－8C，以肯定的初速度從兩板中心平行于極板射入，由于重力作用微粒恰好能落到A板的中點O處，(1)帶電粒子入射初速度v0的大?。?2)現(xiàn)使電容器帶上電荷，使帶電微粒能從平行板電容器的右側(cè)射出，則帶電后A板的電勢為多少？答案：(1)2.5m/s(2)6V≤φA≤10解析：(1)電容器不帶電時，微粒做平拋運動，則有eq\f(l,2)＝v0t，eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)gt2，聯(lián)立兩式得v0＝eq\f(l,2)eq\r(\f(g,d))，代入數(shù)據(jù)得：v0＝2.5m/s.(2)若使微粒能從電容器右側(cè)射出，則要求A板的電勢大于0，且B板接地電勢等于0，則有UAB＝φA－φB＝φA，A板電勢最小時，微粒剛好從A板右側(cè)邊緣射出，則有l(wèi)＝v0t1，eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，且mg－qeq\f(φAmin,d)＝ma1，聯(lián)立以上各式得φAmin＝6V，A板電勢最大時，微粒剛好從B板右側(cè)邊緣射出，則有qeq\f(φAmax,d)－mg＝ma2，且有a2＝a1，代入數(shù)據(jù)解得φAmax＝10V，綜合可得6V≤φA≤10V.11．如圖甲所示，在xOy坐標系中，兩平行金屬板如圖放置，OD與x軸重合，板的左端與原點O重合，板長L＝2m，板間距離d＝1m，緊靠極板右側(cè)有一熒光屏．兩金屬板間電壓UAO隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，已知U0＝1×103V，變化周期T＝2×10－3s，t＝0時刻一帶正電的粒子從左上角A點，以v0＝1×103m/s的速度平行于AB邊射入板間，粒子電荷量q＝1×10－5C，質(zhì)量m＝1(1)粒子在板間運動的時間；(2)粒子打在熒光屏上的縱坐標；(3)粒子打到屏上的動能．答案：(1)2×10－3s(2)0.85m(3)5.05×10－2解析：(1)粒子在板間沿x軸勻速運動，設(shè)運動時間為t，由L＝v0tt＝eq\f(L,v0)＝2×10－3s(2)設(shè)t＝0時刻射入的粒子在板間偏轉(zhuǎn)量最大為y1，y1