高考物理一轮复习精选题辑课练22电容器带电粒子在电场中的运动.doc

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1、1 / 13【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选题辑课练精选高考物理一轮复习精选题辑课练 2222 电容电容器带电粒子在电场中的运动器带电粒子在电场中的运动1如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地， 在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在 P 点以 E 表示两极板间的电场强度，U 表示电容器的电压，Ep 表示正电荷在 P 点的电势能若保持负极板不动，将正极板移到图 中虚线所示位置，则( ) AU 变小，Ep 不变 BE 变大，Ep 不变 CU 变大，Ep 变大 DU 不变，Ep 变大 答案：A 解析：平行板电容器充电后与电源断开，电荷量 Q 不变，将正 极板

2、移到图中虚线所示的位置时，d 减小，根据 C知，电容增大， 根据 U可知，电容器的电压减小由 E，可知电场强度 E 不 变，则 P 与负极板间的电势差不变，P 点的电势不变，正电荷在 P 点的电势能 Ep 不变，故 A 正确 2. 如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极 板水平放置，极板间距为 d，在下极板上叠放一厚度为 l 的金属板， 其上部空间有一带电粒子 P 静止在电容器中，当把金属板从电容器 中快速抽出后，粒子 P 开始运动，重力加速度为 g.粒子运动加速度 为( ) A.g B.g C.g D.g 答案：A 解析：粒子受重力和电场力，开始时平衡，有 mgq.当把金属

3、板从电容器中快速抽出后，根据牛顿第二定律，有 mgqma，联 立解得 ag，故选 A. 3(2018河北邯郸联考)平行板电容器两个带电极板之间存在 引力作用，引力的大小与内部场强 E 和极板所带电荷量 Q 的乘积成 正比今有一平行板电容器两极板接在恒压直流电源上，现将 A 极 板下移使 A、B 两板间距变为原来的，则 A、B 两极板之间的引力与 原来的比值是( )2 / 13A. B.9 4C. D.81 16 答案：B 解析：A、B 两板间距变为原来的，根据 C可知，电容器的电 容变为原来的倍，根据 QCU 可知，极板所带电荷量变为原来的倍， 根据 E可知，内部场强变为原来的倍，由于 FkQ

4、E，所以两极板 之间的引力变为原来的倍，选项 B 正确 4(多选)如图所示，平行板电容器 A、B 两极板水平放置，A 在上方，B 在下方，现将其和二极管串联接在电源上，已知 A 和电 源正极相连，二极管具有单向导电性，一带电小球沿 A、B 中心水平 射入，打在 B 极板上的 N 点，小球的重力不能忽略，现通过上下移 动 A 极板来改变两极板 A、B 间距(两极板仍平行)，则下列说法正确 的是( ) A若小球带正电，当 A、B 间距增大时，小球打在 N 点的右侧 B若小球带正电，当 A、B 间距减小时，小球打在 N 点的左侧 C若小球带负电，当 A、B 间距减小时，小球可能打在 N 点的 右侧

5、D若小球带负电，当 A、B 间距增大时，小球可能打在 N 点的 左侧 答案：BC 解析：若小球带正电，当 A、B 间距 d 增大时，电容减小，电容 器要放电，二极管阻止放电，所以 Q 不变根据 E，知 E 不 变，所以电场力不变，电场力与重力合力不变，小球仍然打在 N 点， 故 A 错误；若小球带正电，当 A、B 间距 d 减小时，电容增大，Q 增 大，根据 E，知 E 增大，所以电场力变大，方向向下，电场力 与重力合力变大，小球做平抛运动时竖直向下的加速度增大，运动 时间变短，打在 N 点左侧，故 B 正确；若小球带负电，当 A、B 间距 d 减小时，由 E，知 E 增大，所以电场力变大，方

6、向向上若电 场力小于重力，小球做类平抛运动竖直向下的加速度减小，运动时 间变长，小球将打在 N 点的右侧，故 C 正确；若小球带负电，当 A、B 间距 d 增大时，电容减小，但 Q 不变，根据 E，知 E 不变， 所以电场力大小不变，电场力与重力合力不变，小球仍然打在 N 点， 故 D 错误 5. (多选)如图所示，A、B 为两块水平放置的金属板，通过闭合开 关 S 分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔 a 和 b，在 a 孔 正上方某处一带电质点由静止开始下落，不计空气阻力，该质点到3 / 13达 b 孔时速度恰为零，然后返回现要使带电质点能穿出 b 孔，可 行的方法是( ) A保持 S

7、 闭合，将 A 板适当上移 B保持 S 闭合，在两板左边之间插入电介质 C先断开 S，再将 A 板适当下移 D先断开 S，在两板左边之间插入电介质 答案：CD 解析：设质点距离 A 板的高度为 h，A、B 两板原来的距离为 d，电压为 U，质点的电荷量为 q.质点到达 b 孔时速度恰为零，根据 动能定理得 mg(hd)qU0.保持 S 闭合，A、B 之间电压不变，由 动能定理得 mg(hd)qUmv20，即质点下落到 b 孔时速度恰减 为零，故 A、B 错误；断开 S，A、B 两板电荷量不变，由 C，若 A 板下移，d 减小，电容 C 增大，则 U 减小，由动能定理得 mg(hd)qUmv20

8、，即质点下落到 b 孔时速度不为零，还有 向下的速度，故 C 正确；断开 S，在两板左边之间插入电介质，相 对介电常数增大，电容 C 增大，则 U 减小，由动能定理得 mg(hd) qUmv20，即质点下落到 b 孔时速度不为零，还有向下的速度， 故 D 正确 6. 如图所示，匀强电场水平向左，带正电的物体沿绝缘、粗糙水 平板向右运动，经 A 点时动能为 100 J，到 B 点时动能减少到 80 J，减少的动能中有 12 J 转化为电势能，则它再经过 B 点时，动能 大小是( ) A4 J B16 J C32 J D64 J 答案：B 解析：设物体向右运动到 C 点静止，然后返回，A、B 间距

9、离为 x1，B、C 间距离为 x2，从 A 到 B 过程中，由动能定理得(fqE) x1(80100) J20 J由电场力做功与电势能的关系知 qEx112 J，解得 qE. 从 B 到 C 过程中，由动能定理得(fqE)x280 J， 解得 fx232 J. 从 B 到 C 再返回 B 的过程中，由动能定理得2fx2Ek80 J，解得 Ek16 J，故选项 B 正确 7. 在真空中上、下两个区域均为竖直向下的匀强电场，其电场线 分布如图所示，有一带负电的微粒，从上边区域沿一条电场线以速 度 v0 匀速下落，并进入下边区域(该区域的电场足够广)，在如图所4 / 13示的速度时间图象中，符合微粒

10、在电场内运动情况的是( ) 答案：A 解析：带负电的微粒，从上边区域沿一条电场线以速度 v0 匀速 下落，进入下边区域后，由于电场强度变大，因此所受电场力变大， 因此微粒开始做向下的减速运动，等到速度为零后，又会向上加速， 由于过程的对称性，等到它到达区域分界线时，速度大小又达到了 v0，此后进入上边区域，受力依然平衡因此，速度时间图象应 该为 A. 8粗糙绝缘的水平地面上，有两块竖直平行相对而立的金属板 A、B.板间地面上静止着带正电的物块，如图甲所示，当两金属板加 图乙所示的交变电压时，设直到 t1 时刻物块才开始运动(最大静摩 擦力与滑动摩擦力可认为相等)，则( ) A在 0t1 时间内

11、，物块受到逐渐增大的摩擦力，方向水平向 右 B在 t1t3 时间内，物块受到的摩擦力先逐渐增大，后逐渐 减小 Ct3 时刻物块的速度最大 Dt4 时刻物块的速度最大 答案：C 解析：在 0t1 时间内，电场力小于最大静摩擦力，物块静止， 静摩擦力与电场力大小相等，即 fqEq，随电压增大，摩擦力增 大，但是正电荷所受电场力与电场同向，均向右，所以摩擦力方向 水平向左，选项 A 错误；在 t1t3 时间内，电场力大于最大静摩擦 力，物块一直加速运动，摩擦力为滑动摩擦力，由于正压力即是物 块的重力，所以摩擦力不变，选项 B 错误；t3 到 t4 阶段，电场力 小于摩擦力，但物块仍在运动且为减速运动

12、，故 t3 时刻物块速度最 大，选项 C 正确、D 错误 9(2018河南豫南九校质量考评)(多选)如图所示，沿水平方 向放置的平行金属板 a 和 b 分别与电源的正、负极相连，a、b 板的 中央沿竖直方向各有一个小孔，闭合开关 S 后，带正电的液滴从小 孔正上方的 P 点由静止自由落下，当液滴穿过 b 板小孔到达 a 板小 孔时速度为 v1，现使 a 板不动，在开关 S 仍闭合或断开的情况下 b 板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍从 P 点自由落下，此 时液滴到达 a 板小孔时速度为 v2，空气阻力不计，下列说法中正确 的是( ) A若开关 S 保持闭合，向下移动 b 板，则 v2v1

13、 B若开关 S 保持闭合，则无论向上或向下移动 b 板，都有 v2v15 / 13C若开关 S 闭合一段时间后再断开，向下移动 b 板，则 v2v1 D若开关 S 闭合一段时间后再断开，则无论向上或向下移动 b 板，都有 v2v1，C 正确；若开关 S 闭合一 段时间后再断开，向上移动 b 板，则电容减小，电荷量不变，电场 强度 E不变，从 P 到 a 的过程中，重力做的功不变，电场力 做的功增大，v2C2，所以 C1 的带电荷量大于 C2 的带电荷量，B 错误；两电容器 的电压相等，间距相等，所以电场强度相等，C 错误，D 正确 6(2018四川绵阳二诊)(多选)如图甲所示，两平行金属板 A

14、、B 放在真空中，间距为 d，P 点在 A、B 极板间，A 极板接地，B 极板的电势 随时间 t 的变化情况如图乙所示t0 时，在 P 点 由静止释放一质量为 m、电荷量为 e 的电子，当 t2T 时，电子回 到 P 点电子运动过程中没有与极板相碰，不计重力则( ) A1：21：2 B1：21：3 C在 02T 内，当 tT 时电子的电势能最小D在 02T 内，电子的电势能减少了2e2T22 1 md2 答案：BCD 解析：0T 内，电子的加速度向上，设加速度大小为 a1，则 a1，设 T 时刻电子的速度大小为 v1，则 v1a1TT，0T 内 的位移 s1a1T2，T2T 内，加速度向下，大

15、小为 a2，T2T 内的位移 s2v1Ta2T2，而 s1s2，联立 式解得 1：21：3，A 错误，B 正确；0T 内， 电场力做正功，电势能减少；T2T 内，电子先向上运动，但电势 反向，电场力先做负功，电势能增加，然后电子向下运动，电势能 减少，回到 P 点后，电势能高于电子在 P 点的原电势能，故 tT 时 电子的电势能最小，C 正确；设 2T 时电子的速度为 v2，v2v1a2TT，负号表示方向向下，根据动能定理得，在 02T 内，电子的电势能的减少量等于电场力做的功， EpWmv0，D 正确 7(2018河南郑州模拟)(多选)如图所示，在光滑绝缘水平面 上有一半径为 R 的圆，AB

16、 是一条直径，空间有匀强电场，场强大小 为 E，方向与水平面平行在圆上 A 点处有一发射器，以相同的动 能平行于水平面沿不同方向发射带电荷量为q 的小球，小球会经 过圆周上不同的点，在这些点中，经过 C 点的小球的动能最大由 于发射时刻不同，不计小球间的相互作用已知 30，下列说10 / 13法正确的是( ) A电场的方向与 AC 间的夹角为 30 B电场的方向与 AC 间的夹角为 60 C小球在 A 点垂直电场方向发射，恰能落到 C 点，则初动能为 qER D小球在 A 点垂直电场方向发射，恰能落到 C 点，则初动能为 qER 答案：AC 解析：因为经过 C 点的小球的动能最大，所以小球在

17、C 点的电 势能最小，即 C 点电势最低，所以过 C 点的切线即为等势线，根据 电场线与等势线的关系可知电场线沿 OC 方向，即与 AC 间的夹角为 30，A 选项正确，B 选项错误；若小球在 A 点垂直电场方向以初速 度 v0 发射，恰能落到 C 点，则有v0t，Rt2，解得 Ek0mvqER，C 选项正确，D 选项错误 8(多选)如图所示，C1 为中间插有电介质的电容器，a 和 b 为 其两极板，a 板接地M 和 N 为两水平正对放置的平行金属板，当金 属板带上一定电荷后使在两板间的一带电小球 P 处于静止状态M 板与 b 板用导线相连，N 板接地在以下方法中，能使 P 向上运动 的是(

18、) A增大 a、b 间的距离 B增大 M、N 间的距离 C取出 a、b 两极板间的电介质 D换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质 答案：AC 解析：a 板与 N 板电势恒定为零，b 板和 M 板电势总相同，故两 个电容器的电压相等，且 b 板与 M 板所带电荷量之和保持不变当 增大 a、b 间的距离时，由公式 C可得上侧电容器的电容减小，b 板的电荷将流向 M 板，所以 M、N 间电场强度要增强，P 向上运动， A 选项正确；当增大 M、N 间的距离时，由公式 C可得，下侧电容 器的电容减小，M 板的电荷将流向 b 板，所以 M、N 两板间电场强度 要减弱，P 向下运动，B 选项错误；当取

19、出 a、b 两极板间的电介质 时，由公式 C可得，上侧电容器的电容减小，b 板的电荷将流向 M 板，所以 M、N 两板间电场强度要增强，P 向上运动，C 选项正确； 当换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质时，由公式 C可 得，上侧电容器的电容增大，M 板的电荷将流向 b 板，所以 M、N 两 板间电场强度要减弱，P 向下运动，D 选项错误 9示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光 屏组成，如图所示从电子枪发射出的电子在经过加速电场加速和11 / 13两个偏转电场偏转，最后打在荧光屏上如果在荧光屏上 P 点出现 亮斑，那么示波管中的( ) A极板 X 应带负电，极板 Y 应带负

20、电 B极板 X应带负电，极板 Y 应带负电 C极板 X 应带负电，极板 Y应带负电 D极板 X应带负电，极板 Y应带负电 答案：B 解析：电子受力方向与电场方向相反，因电子向 X 偏转，则电 场方向为 X 到 X，则极板 X应带负电；同理可知，因电子向 Y 偏转，则电场方向为 Y到 Y，因此极板 Y 应带负电，故 B 正确， A、C、D 错误不能从图象中获取有效信息导致出错易错点1 10一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地两板间 有一个正试探电荷固定在 P 点，如图所示，以 C 表示电容器的电容、 E 表示两板间的场强、 表示 P 点的电势，Ep 表示正电荷在 P 点的 电势能，若正极板

21、保持不动，将负极板缓慢向左平移一小段距离 L0 的过程中，各物理量与负极板移动距离 x 的关系图象中正确的是( ) 答案：C 解析：平行板电容器充电后与电源断开，电容器上所带的电荷 量 Q 不再发生变化，设题图所示位置平行板间距为 d，根据平行板 电容器的电容公式，有 C，电容器 C 随 x 变化的图线应为曲线， 故 A 错误；根据 C，电场强度 E，E 与 x 无关，保持不变， 图象应为平行于 x 轴的直线，故 B 错误；负极板接地，电势 10，设负极板与 P 点的初始距离为 d2，有 1E(d2x)， 则 ExEd2，即 P 点电势随 x 变化的图线是截距为正值、斜率 为正值的一条直线，故

22、 C 正确；正电荷在 P 点的电势能 EpqqEd2qEx，也是截距为正值、斜率为正值的一条直线， 故 D 错误对带电粒子在交变电场中受力、运动情况分析不清导致易错点2 出错 11(2018陕西长安一中三模)(多选)如图甲所示平行金属板 A、B 之间的距离为 6 cm，两板间场强随时间按如图乙规律变化，设 场强垂直于金属板由 A 指向 B 为正，周期 T8105 s某带正 电的粒子，电荷量为 8.01019 C，质量为 1.61026 kg，于 某时刻在两板间中点处由静止释放(不计粒子重力，粒子与金属板碰 撞后即不再运动)，则( ) A若粒子于 t0 时释放，则一定能运动到 B 板 B若粒子于

23、 t时释放，则一定能运动到 B 板12 / 13C若粒子于 t时释放，则一定能运动到 A 板 D若粒子于 t时释放，则一定能运动到 A 板 答案：AD 解析：粒子运动的加速度大小为 a m/s2108 m/s2，在时 间内粒子的位移 x1a2108(4105)2 m8102 m8 cm，因 x13 cm，故若粒子于 t0 时释放，则一定能运动到 B 板， 选项 A 正确；若粒子于 t时释放，则粒子向 A 板运动，最后到达 A 板，选项 B 错误；若粒子于 t时释放，在的时间内粒子向 B 板 加速，位移 x2a2108(2105)2 m2102 m2 cm；在的时间内粒子向 B 板减速，位移 x

24、3x22 cm，故此时已 经到达了 B 板，选项 C 错误；若粒子于 t时释放，则在的时间 内粒子向 B 板加速，位移 x2a2108(105)2 m0.5102 m0.5 cm，在的时间内粒子向 B 板减速，位移为 x3x20.5 cm，在T 的时间内粒子向 A 板加速，位移为 x4a2108(3105)2 m4.5102 m4.5 cm，因 4.5 cm20.5 cm3.5 cm3 cm，故此时粒子已经到达 A 板，选项 D 正确 12(2017新课标全国卷)如图，两水平面(虚线)之间的距 离为 H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场自该区域上方 的 A 点将质量均为 m、电荷量分别为

25、q 和q(q0)的带电小球 M、N 先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出小球在重力作用下 进入电场区域，并从该区域的下边界离开已知 N 离开电场时的速 度方向竖直向下；M 在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为 N 刚离开电场时动能的 1.5 倍不计空气阻力，重力加速度大小为 g.求(1)M 与 N 在电场中沿水平方向的位移之比； (2)A 点距电场上边界的高度； (3)该电场的电场强度大小答案：(1)3：1 (2) (3)mg2q 解析：(1)设两小球抛出的初速度为 v0，则进入电场的水平分 速度为 v0，竖直分速度相同，根据运动的分解可知，两小球竖直方 向的分运动是相同的，运动时间

26、t 相同在水平方向 N 向右做初速 度为 v0， 加速度为 a的匀减速直线运动， M 向右做初速度为 v0，加速度为 a的匀加速直线运动， M 的水平分位移 xMv0tat2， N 的水平分位移 xNv0tat2，13 / 13v0at， 联立解得 xM：xN3：1 (2)设 A 点距电场上边界的高度为 h，小球下落 h 时在竖直方向 的分速度为 vy，由运动学公式有 v2gh， Hvytgt2， M 进入电场后做直线运动，由几何关系知， 联立解得 h. (3)设电场强度大小为 E，小球 M 进入电场后做直线运动，则，v0 vy 设 M、N 离开电场时的动能分别为 Ek1、Ek2，由动能定理得 Ek1m(vv)mgHEqxM， Ek2m(vv)mgHEqxN， 由已知条件有 Ek11.5Ek2，联立解得 E.