高考物理二轮复习专题检测十五电容器带电粒子在电场中的运动问题.doc

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1、1 / 12【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习专题检测十五电容器精选高考物理二轮复习专题检测十五电容器带电粒子在电场中的运动问题带电粒子在电场中的运动问题1.(2018 届高三安庆四校联考)如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图。当动极板和定极板之间的距离 d 变化时，电容 C 便发生变化，通过测量电容 C 的变化就可知道两极板之间距离 d 的变化情况。在下列选项中能正确反映 C 与 d 之间变化规律的图像是( )解析：选 A 根据平行板电容器的决定式 C知，C 与 d 成反比，由数学知识可知，图像为双曲线，A 正确。2.多选某电容式话筒的原理示意图如图所示

2、，E 为电源，R 为电阻，薄片 P 和 Q 为两金属极板，对着话筒说话时，P 振动而 Q 可视为不动。在P、Q 间距增大过程中( )AP、Q 构成的电容器的电容增大BM 点的电势比 N 点的高CM 点的电势比 N 点的低DP 上电荷量减小解析：选 BD 电容式话筒与电源串联，电压保持不变。在P、Q 间距增大过程中，根据电容决定式 C得，电容减小，又根据电容定义式 C得，电容器所带电荷量减小，电容器的放电电流通过 R 的方向由 M 到 N，所以 M 点的电势比 N 点的高。故 A、C 错误，B、D 正确。3多选如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面2 / 12的夹角为 ，极板间距为 d，

3、带负电的微粒质量为m、带电荷量为 q，微粒从极板 M 的左边缘 A 处以初速度 v0 水平射入极板间，沿直线运动并从极板 N 的右边缘 B 处射出，则( )A微粒到达 B 点时动能为 mv02B微粒的加速度大小等于 gtan C两极板间的电势差 UMNmgd qcos D微粒从 A 点到 B 点的过程中电势能减少mgd cos 解析：选 BC 微粒的受力情况如图所示，微粒做匀减速直线运动，到达 B 点时动能小于 mv02，选项 A 错误；由牛顿第二定律得 mgtan ma，加速度 agtan ，选项 B 正确；又电场力 Eq，两极板间的电场强度E，两板间的电势差 UMNEd，选项 C 正确；微

4、粒从 A 向 B 运动，电场力做负功，电势能增加，选项 D 错误。4如图所示，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，有一带电粒子 P 静止在电容器上部空间中，当在其下极板上快速插入一厚度为 L 的不带电的金属板后，粒子 P 开始运动，重力加速度为 g。粒子运动的加速度大小为( )A.g B.gC.g D.g解析：选 B 设板间电压为 U，带电粒子静止时有：qmg；当插入金属板后，金属板处于静电平衡状态，相当于极板间距减小为ddL，由牛顿第二定律得 qmgma，解得 ag，故 B 正确。5带有等量异种电荷的两块等大的平行金属板 M、N 水平正对3 / 12放

5、置。两板间有一带电微粒以速度 v0 沿直线运动，当微粒运动到 P点时，将 M 板迅速向上平移一小段距离后，则此后微粒的可能运动情况是( )A沿轨迹运动 B沿轨迹运动C沿轨迹运动 D沿轨迹运动解析：选 B M 板平移前，带电微粒做匀速直线运动，所受电场力与重力二力平衡，M 板移动后，根据 C、U、E可得：E，所以两极板间电场强度不变，带电微粒仍然受力平衡，沿原方向做匀速直线运动，选项 B 正确。6.多选如图所示，两极板水平放置的平行板电容器与电动势为 E 的直流电源连接，下极板接地，静电计外壳接地。闭合开关 S 时，带负电的油滴恰好静止于 P 点。下列说法正确的是( )A若将 A 极板向下平移一

6、小段距离，平行板电容器的电容将变小B若将 A 极板向上平移一小段距离，静电计指针张角不变C若将 A 极板向下平移一小段距离，P 点电势将升高D若断开开关 S，再将 A 极板向下平移一小段距离，则带电油滴将向下运动解析：选 BC 把 A 极板下移，间距 d 减小，由 C知，电容 C增大，A 错误；电容器与电源相连，电势差不变，静电计指针张角不变，B 正确；A 极板下移，d 减小，由 E知，E 增大，P 点与下极板间电势差增大，则 P 点电势升高，故 C 正确；断开开关 S，电荷量不变，下移 A 板，E 不变，油滴仍不动，D 错误。7.多选(2017广州模拟)如图所示，电容器4 / 12两极板与电

7、源正负极相连，在将电容器两极板间的距离由 d 迅速增大为 2d 的过程中，下列说法正确的是( )A电容器两板间电压始终不变B电容器两板间电压瞬时升高后又恢复原值C根据 QCU 可知，电容器带电荷量先增大后减小D电路中电流由 B 板经电源流向 A 板解析：选 BD 在将电容器两极板间距离迅速增大的过程中，电容器极板上的电荷量未来得及变化，即 Q 不变，则 C，又 C，所以，所以 E也不变，而 UEd，故 U 增大，但最终电压 U 要与电源电压相等，故 A 错误，B 正确；此后，因为 C，所以 d 增大时，C 减小，由 QCU，所以 Q 减小，电路中有瞬时电流，方向由 B 板经电源流向 A 板，故

8、 D 正确，C 错误。8.如图所示，平行板电容器与恒压电源连接，电子以速度 v0 垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场，若仅使电容器上极板上移，设电容器极板上所带电荷量为 Q，电子穿出平行板时在垂直于板面方向偏移的距离为 y，以下说法正确的是( )AQ 减少，y 不变 BQ 减少，y 减小CQ 增大，y 减小 DQ 增大，y 增大解析：选 B 上极板上移，两板间距增大，电容器电容减小，板间电场强度减小，由 QCU 可知，Q 减小，C、D 均错误；由y可知，因 E 减小，电子偏转距离 y 减小，故 B 正确，A 错误。9.(2018 届高三商丘调研)如图所示，R0 为定值电阻，电源电5 /

9、12动势 E 恒定，内阻不能忽略，当开关闭合，滑片 P 位于滑动变阻器R 左端点 a 时，水平放置的平行金属板间有一带电液滴正好处于静止状态，在将滑片 P 由左端点 a 滑向右端点 b 的过程中，下列关于液滴的带电情况及运动情况(液滴始终没与极板相碰)分析正确的是( )A液滴带正电，液滴将向上做匀加速直线运动B液滴带正电，液滴将以原平衡位置为中心做往复运动C液滴带正电，液滴将向上做变加速直线运动D液滴带负电，液滴将向上做变速直线运动解析：选 C 当开关闭合，滑片 P 位于滑动变阻器 R 左端点 a时，液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态，所以电场力竖直向上，由题图知下极板带正电，即液滴一定带正

10、电，D 项错误；因滑片由左端点 a 滑向右端点 b 的过程中，外电路总电阻先增大后减小，电路的总电流先减小后增大，内电压先减小后增大，即电源的路端电压先增大后减小，所以电容器两极板间电压先增大后减小，由E可知电容器两极板间电场强度先增大后减小，但方向不变，所以液滴的加速度先增大后减小，方向一直向上，即液滴将向上做变加速直线运动，C 项正确，A、B 项错误。10.(2016天津高考)如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一固定在P 点的点电荷，以 E 表示两板间的电场强度，Ep 表示点电荷在 P 点的电势能， 表示静电计指针的偏角。

11、若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( )A 增大，E 增大 B 增大，Ep 不变C 减小，Ep 增大 D 减小，E 不变6 / 12解析：选 D 由题意可知平行板电容器的带电荷量 Q 不变，当下极板不动，上极板向下移动一段距离时，两极板间距 d 减小，则电容 C 变大，由 U可知 U 变小，则静电计指针的偏角 减小。又因为两板间电场强度 E，Q、S 不变，则 E 不变。因为 E 不变，则点电荷从 P 点移动到下极板(电势为零)电场力做功不变，电势能的变化相同，则点电荷在 P 点的电势能Ep 不变，故只有选项 D 正确。11.如图所示，平行板电容器的两金属板 A、B

12、竖直放置，电容器所带电荷量为 Q，一液滴从 A 板上边缘由静止释放，液滴恰好能击中 B 板的中点 O，若电容器所带电荷量增加 Q1，液滴从同一位置由静止释放，液滴恰好击中 OB 的中点 C，若电容器所带电荷量减小 Q2，液滴从同一位置由静止释放，液滴恰好击中 B 板的下边缘 D 点，则( )A1 B2C3 D4解析：选 B 由运动的合成与分解知液滴在竖直方向做自由落体运动，水平方向在电场力作用下做初速度为零的匀加速直线运动，设两金属板长为 L、间距为 d、正对面积为 S，两极板间场强为 E，液滴所带电荷量为 q、质量为 m，则竖直方向有 hgt2，水平方向有 dt2，E，所以 Qh常数，即Q(

13、QQ1)，Q(QQ2)L，联立得2，B 对。12.如图所示，理想二极管(具有单向导电性)、平行板电容器、电源组成闭合电路，带电液滴 P 置于水平放置的平行板电容器的正中间而静止，则下列说法中正确的是( )7 / 12A若将极板 A 向下移动少许，则液滴的电势能将减小B若将极板 A 向上移动少许，则液滴将向上运动C若将极板 B 向上移动少许，则液滴的电势能将增大D若将极板 A、B 错开少许，使两极板正对面积变小，则液滴将向下运动解析：选 A 若将极板 A 向下移动少许(d 减小)，电容器电容增大，二极管正向导通给电容器充电，电容器两端电压保持 U 不变，由 E知两极板间电场强度增大，电场力大于液

14、滴重力，液滴将沿电场力方向运动，电场力做正功，带电液滴的电势能减小，A 对；若将极板 A 向上移动少许(d 增大)，由 C知 C 减小，由 QCU 知 Q将减小，但因二极管具有单向导电性，所以电容器的带电荷量 Q 将不变，由 E、QCU 及 C知两极板间电场强度不变，所以液滴仍静止，B 错；若将极板 B 向上移动少许(d 减小)，由 E知两极板间电场强度增大，与选项 A 相同，带电液滴将沿电场力方向向上运动，电场力做正功，电势能减小，C 错；若将极板 A、B 错开少许(S 减小)，电容减小，但二极管阻止电容器放电，电容器带电荷量 Q 不变，由C可知两极板间电压升高，由 E知两极板间电场强度增大

15、，液滴沿电场力方向向上运动，D 错。13.多选如图所示，长为 L 倾角为 的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电荷量为q、质量为m 的小球，以初速度 v0 从斜面底端 A 点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端 B 点时，速度仍为 v0，则下列说法正确的是( )A若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最小值一定为mgsin q8 / 12BA、B 两点间的电压一定等于mgLsin qC小球在 B 点的电势能一定大于在 A 点的电势能D若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷 Q 产生的，则 Q 一定是正电荷解析：选 AB 小球从 A 运动到 B 的过程中：qUmgLsin mv02mv02，所以：U，B 正确

16、；若电场为匀强电场，由公式UEd 知，当两点间的电压一定时，间距越大，电场强度越小，故电场强度的最小值为 E，A 正确；在上升过程中，重力做负功，故电场力做正功，电势能减小，小球在 A 点的电势能大于在 B 点的电势能，C 错误；若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷 Q 产生的，离电荷远的 A 点电势高，所以 Q 一定是负电荷，D 错误。14.多选(2017昆明检测)在竖直向上的匀强电场中，有两个质量相等、带异种电荷的小球A、B(均可视为质点)处在同一水平面上。现将两球以相同的水平速度 v0 向右抛出，最后落到水平地面上，运动轨迹如图所示，两球之间的静电力和空气阻力均不考虑，则( )AA 球带

17、正电，B 球带负电BA 球比 B 球先落地C在下落过程中，A 球的电势能减少，B 球的电势能增加D两球从抛出到各自落地的过程中，A 球的速率变化量比 B 球的小解析：选 AD 两球均做类平抛运动，水平方向上有 xv0t，竖直方向上有 hat2，得加速度大小 a，可见水平距离 x 越大，加速度 a 越小，相应所用时间 t 越长，即 B 球先落地，A 球的加速度a1 小于 B 球的加速度 a2，说明 A 球带正电而受到竖直向上的电场力，9 / 12B 球带负电而受到竖直向下的电场力，在下落过程中，电场力对 A球做负功，A 球电势能增加，电场力对 B 球做正功，B 球电势能减少，选项 A 正确，B、

18、C 均错误；根据动能定理有 mahmv2mv02，而vvv0，可见加速度 a 越大，落地速度 v 越大，速率变化量v 越大，即 A 球的速率变化量较小，选项 D 正确。教师备选题1.如图所示，在 A 板附近有一电子由静止开始向 B 板运动，则关于电子到达 B 板时的速率，下列解释正确的是( )A两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C到达 B 板时的速率与两板间的距离无关，仅与加速电压 U 有关D以上解释都不正确解析：选 C 由 eUmv20 得 v ，与 d 无关，故 C 对，A、B、D 均错。2.(2018 届高三益阳调研)如图所示，

19、平行板电容器经开关 K 与电池连接，a 处有一带电量非常小的点电荷。闭合开关 K，Ua 表示 a 点的电势，F 表示点电荷受到的电场力。现将电容器的 B 板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则( )BUa 变大，F 变小AUa 变大，F 变大 DUa 不变，F 变小CUa 不变，F 不变 解析：选 B 由于开关 K 闭合，且电容器两极板始终与电源的两极相连，故电容器两极板之间的电压 UAB 保持不变。随 B 极板下10 / 12移两极板之间的距离增大，根据 E可知两极板之间的电场强度 E减小，由于 UAaEhAa，由于电场强度 E 减小，故 UAa 减小，由于UABUAaUaB，所以 UaB

20、增大，由题图可知 B 极板接地，所以 B 板的电势为 0，所以 UaUaB 增大。而点电荷在 a 点所受的电场力FqE，由于 E 减小，所以电场力 F 减小，故 B 正确。3.如图所示，M、N 是平行板电容器的两个极板，R0 为定值电阻，R1、R2 为可调电阻，用绝缘细线将质量为 m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合开关 S，小球静止时受到悬线的拉力为 F。调节 R1、R2，关于 F 的大小判断正确的是( )A保持 R1 不变，缓慢增大 R2 时，F 将变大B保持 R1 不变，缓慢增大 R2 时，F 将变小C保持 R2 不变，缓慢增大 R1 时，F 将变大D保持 R2 不变，缓慢增大 R1 时

21、，F 将变小解析：选 B 保持 R1 不变，缓慢增大 R2 时，由于 R0 和 R2 串联，R0 两端的电压减小，即平行板电容器的两个极板的电压 U 减小，带电小球受到的电场力 F 电qEq 减小，悬线的拉力为 F 将减小，选项 B 正确，A 错误；保持 R2 不变，缓慢增大 R1 时，R0 两端的电压不变，F 电不变，悬线的拉力不变，C、D 错误。4多选如图所示，带电荷量之比为 qAqB13 的带电粒子 A、B 以相等的速度 v0 从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中，分别打在 C、D 点，若 OCCD，忽略粒子重力的影响，则( )AA 和 B 在电场中运动的时间之比为

22、12BA 和 B 运动的加速度大小之比为 4111 / 12CA 和 B 的质量之比为 112DA 和 B 的位移大小之比为 11解析：选 ABC 粒子 A 和 B 在匀强电场中做类平抛运动，水平方向由 xv0t 及 OCCD 得，tAtB12；竖直方向由 hat2得 a，它们沿竖直方向下落的加速度大小之比为 aAaB41；根据 a得 m，故，A 和 B 的位移大小不相等，故选项 A、B、C正确。5.(2017江苏高考)如图所示，三块平行放置的带电金属薄板 A、B、C 中央各有一小孔，小孔分别位于 O、M、P 点。由 O 点静止释放的电子恰好能运动到 P 点。现将 C 板向右平移到 P点，则由

23、 O 点静止释放的电子( )A运动到 P 点返回B运动到 P 和 P点之间返回C运动到 P点返回D穿过 P点解析：选 A 电子在 A、B 板间的电场中加速运动，在 B、C 板间的电场中减速运动，设 A、B 板间的电压为 U，B、C 板间的电场强度为 E，M、P 两点间的距离为 d，则有 eUeEd0，若将 C 板向右平移到 P点，B、C 两板所带电荷量不变，由 E可知，C 板向右平移到 P时，B、C 两板间的电场强度不变，由此可以判断，电子在 A、B 板间加速运动后，在 B、C 板间减速运动，到达 P 点时速度为零，然后返回，A 项正确，B、C、D 项错误。6多选如图甲所示，一对平行金属板长为

24、 L，两板间距为d，质量为 m，电荷量为 e 的电子从平行板左侧以速度 v0 沿两板的12 / 12中线不断进入平行板之间，两板间所加交变电压 uAB 如图乙所示，交变电压的周期 T，已知所有电子都能穿过平行板，且偏距最大的粒子刚好从极板的边缘飞出，不计重力作用，则( )A所有电子都从右侧的同一点离开电场B所有电子离开电场时速度都是 v0Ct0 时刻进入电场的电子，离开电场时动能最大Dt时刻进入电场的电子，在两板间运动时最大侧位移为d 16解析：选 BD 电子进入电场后做类平抛运动，不同时刻进入电场的电子垂直电场方向分速度图像如图，可知，各个电子在垂直电场方向的位移不全相同，故所有电子从右侧离开电场的位置不全相同，故 A 错误；由图看出，所有电子离开电场时，垂直电场方向分速度 vy0，速度都等于 v0，故 B正确；由上分析可知，电子离开电场时的速度都相同，动能都相同，故 C 错误；t时刻进入电场的电子，在 t时刻侧位移最大，最大侧位移为 ym2a2，在 t0 时刻进入电场的电子侧位移最大为，则有4a2，解得 ym，故 D 正确。