高考物理总复习 配餐作业22 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动-人教版高三全册物理试题.doc

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1、(二十二)电容器与电容带电粒子在电场中的运动A组基础巩固题1(2017西安模拟)(多选)上海世博会中稳定运营的36辆超级电容客车吸引了众多观光者的眼球。据介绍，电容车在一个站点充电30秒到1分钟后，空调车可以连续运行 3公里，不开空调则可以坚持行驶 5公里，最高时速可达 44公里。超级电容器可以反复充放电数十万次，其显著优点有：容量大、功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽。如图所示为某汽车用的超级电容器，规格为“48 V,3 000 F”，放电电流为1 000 A，漏电电流为10 mA，充满电所用时间为30 s，下列说法正确的是()A充电电流约为4 800 AB放电能持续的时间

2、超过10分钟C若汽车一直停在车库，则电容器完全漏完电，时间将超过100天D所储存电荷量是手机锂电池“4.2 V,1 000 mAh”的40倍解析由题知，电容器的额定电压 U48 V，电容C3 000 F，则所能储存的电荷量为QCU。充电时，有QI充t充，得充电电流 I充 A4 800 A，故A正确；放电能持续的时间 t放 s144 s，小于10分钟，故B错误；若汽车一直停在车库，则电容器完全漏完电，时间为 t漏 1.44107 s天166.7天，故C正确；手机锂电池“4.2 V，1 000 mAh”的电荷量 qIt13 600 C3 600 C，则Q40q，故D正确。答案ACD2(2017苏州

3、模拟)一对平行金属板带有等量异种电荷，如果金属板不是足够大，两板之间的电场线就不是相互平行的直线，如图所示，C、D、E、F为金属板表面上的不同位置。关于该电场，下列说法正确的是()AA点的场强小于B点的场强BA点的电势低于B点的电势C一带电粒子分别从C移到D和从E移到F，电场力做功相等D带正电粒子从P点沿平行于极板方向射入，它将做类平抛运动解析电场线的疏密表示电场强度的相对大小，则电场内部A点的电场强度大于B点的电场强度，故A错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，故A点电势高于B点电势，故B错误；C、E两点的电势相等，D、F两点的电势相等，且C、E两点的电势高于D、F两点的电势，则C、D两点的电势

4、差等于E、F两点的电势差，故一带电粒子分别从C移到D和从E移到F，电场力做功相等，选项C正确；带正电粒子从P点沿平行于极板方向射入，则由于竖直方向所受的电场力不是恒力，故它不是做类平抛运动，选项D错误，故选C。答案C3如图甲所示，水平正对放置的两极板间加有按如图乙所示规律变化的电压，电压大小先由U0随时间均匀减小到零，然后又从零随时间均匀增大到U0，开始时极板间某带电微粒处于静止状态，则下列各图能正确描述该微粒的加速度a或速度v随时间t变化规律的是()解析微粒受到的合外力FmgEqma，E，根据图乙中给的Ut图线可知，电势差U先减小后增大，则电场强度E随时间先减小后增大，所以微粒的加速度a随时

5、间先增大后减小，反映到vt图线上就是切线的斜率先增大后减小，D正确。答案D4如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中()A它们运动的时间tQtPB它们运动的加速度aQaPC它们所带的电荷量之比qPqQ12D它们的动能增量之比EkPEkQ12解析本题考查带电粒子在电场中的运动。带电粒子在电场中偏转，水平方向做匀速直线运动，t，它们的运动时间相等，A项错误；竖直方向，hat2，hQ2hP，aQ2aP，2，qPqQ12，B项错误、C项正确；动

6、能增量EkqU，EkPqP，EkQqQU，EkPEkQ14，D项错误。答案C5如图所示，D是一只二极管，AB是平行板电容器，在电容器两极板间有一带电微粒P处于静止状态，当两极板A和B间的距离增大一些的瞬间(两极板仍平行)，带电微粒P的运动情况是()A向下运动B向上运动C仍静止不动 D不能确定解析当带电微粒P静止时，对其进行受力分析得Eqmg，即qmg。当A、B之间距离增大时，电容器的电容C减小，由QCU得，Q也减小，但由于电路中连接了一个二极管，它具有单向导电性，不能放电，故电容器A、B两极板上的电荷量不变，场强不变，电场力仍等于微粒的重力，故带电微粒仍保持静止状态，C选项正确。答案C6如图所

7、示，在绝缘平面上方存在着足够大的水平向右的匀强电场，带正电的小金属块以一定初速度从A点开始沿水平面向左做直线运动，经L长度到达B点，速度变为零。此过程中，金属块损失的动能有转化为电势能。金属块继续运动到某点C(图中未标出)时的动能和A点时的动能相同，则金属块从A开始运动到C整个过程中经过的总路程为()A1.5L B2LC3L D4L解析根据题述，小金属块从A运动到B，克服摩擦力做功WfEkfL，克服电场力做功，WEEkqEL。设小金属块从B运动到C经过的路程为s，由动能定理，qEsfsEk，解得s3L。金属块从A开始运动到C整个过程中经过的总路程为Ls4L，选项D正确。答案D7(2017静海调

8、研)如图所示，一种射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成。放射源O在A极板左端，可以向各个方向发射不同速度、质量为m的粒子(电子)。若极板长为L，间距为d。当A、B板加上电压U时，只有某一速度的粒子能从细管C水平射出，细管C离两板等距。已知元电荷为e，则从放射源O发射出的粒子的这一速度为()A. B. C. D. 解析粒子反方向的运动为类平抛运动，水平方向有Lv0t，竖直方向有at2，且a。从A到C的过程有qUmvmv2，以上各式联立解得v ，选项C正确。答案C8(多选)在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进

9、入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB2BC，如图所示。由此可见()A电场力为2mgB小球带负电C小球从A到B与从B到C的运动时间相等D小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等解析两个平抛过程水平方向的位移是二倍的关系，所以时间也是二倍的关系，故C错误；分别列出竖直方向的方程，即hgt2，2，解得F3mg，故A错误；小球受到的电场力向上，与电场方向相反，所以小球应该带负电，故B正确；速度变化量等于加速度与时间的乘积，即vat，结合以上的分析可得，AB过程vgt，BC过程vgt，故D正确。答案BDB组能力提升题9(2017江阴、澄西模拟)如图所示，地面上某个空

10、间区域存在这样的电场，水平虚线上方为场强E1，方向竖直向下的匀强电场；虚线下方为场强E2，方向竖直向上的匀强电场。一个质量m，带电荷量q的小球从上方电场的A点由静止释放，结果刚好到达下方电场中与A关于虚线对称的B点，则下列结论正确的是()A若AB高度差为h，则UAB mgh/qB带电小球在AB两点电势能相等C在虚线上下方的电场中，带电小球运动的加速度相同D两电场强度大小关系满足E2 2E1解析对A到B的过程运用动能定理得，qUABmgh0，解得：UAB，知A、B的电势不等，则电势能不等，故A正确，B错误；A到虚线速度由零加速至v，虚线到B速度v减为零，位移相同，根据匀变速运动的推论知，时间相同

11、，则加速度大小相等，方向相反，故C错误；在上方电场，根据牛顿第二定律得：a1，在下方电场中，根据牛顿第二定律得，加速度大小为：a2，因为a1a2，解得：E2E1。故D错误。答案A10(2017杭州诊断)(多选)如图所示，在一竖直平面内，BCDF段是半径为R的圆弧挡板，AB段为直线型挡板(长为4R)，两者在B点相切，37，C、F两点与圆心等高，D在圆弧形挡板的最低点，所有接触面均光滑，绝缘挡板处于水平方向场强为E的匀强电场中。现将带电量为q，质量为m的小球从挡板内侧的A点由静止释放，小球沿挡板内侧ABCDF运动到F点后抛出，在这段运动过程中，下列说法正确的是(sin370.6，cos370.8)

12、()A匀强电场的场强大小可能是B小球运动到D点时动能一定不是最大C小球机械能增加量的最大值是2.6qERD小球从B到D运动过程中，动能的增量为1.8mgR0.8EqR解析小球能沿挡板内侧的ABC运动，则有：qEcos37mgsin37，则得：E，故场强大小不可能等于，故A错误；小球在复合场中受重力和电场力，所以小球运动到合力方向上的最低点时动能最大，则知在CD之间的某一点上时动能最大，故B正确；小球运动到C点时，电场力做正功最多，小球的机械能增加量最大，所以小球机械能增加量的最大值为EqE2.6qER，故C正确；小球从B到D运动过程中，根据动能定理得：动能的增量为EkmgR(1sin37)qE

13、Rcos371.6mgR0.8qER，故D错误。答案BC11(2017西安模拟)如图所示，ABCD竖直放置的光滑绝缘细管道，其中AB部分是半径为R的圆弧形管道，BCD部分是固定的水平管道，两部分管道恰好相切于B。水平面内的M、N、B三点连线构成边长为L的等边三角形，MN连线过C点且垂直于BCD。两个带等量异种电荷的点电荷分别固定在M、N两点，电荷量分别为Q和Q。现把质量为m、电荷量为q的小球(小球直径略小于管道内径，小球可视为点电荷)，由管道的A处静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g。求：(1)小球运动到B处时受到电场力的大小；(2)小球运动到C处时的速度大小；(3)小球运动到圆弧最低

14、点B处时，小球对管道压力的大小。解析(1)设小球在圆弧形管道最低点B处受到Q和Q的库仑力分别为F1和F2。则F1F2k小球沿水平方向受到的电场力为F1和F2的合力F，由平行四边形定则得F2F1cos60联立得Fk(2)管道所在的竖直平面是Q和Q形成的合电场的一个等势面，小球在管道中运动时，小球受到的电场力和管道对它的弹力都不做功，只有重力对小球做功，小球的机械能守恒，有mgRmv0解得vC(3)设在B点管道对小球沿竖直方向的压力的分力为NBy，在竖直方向对小球应用牛顿第二定律得NBymgmvBvC 联立解得NBy3mg设在B点管道对小球在水平方向的压力的分力为NBx，则NBxFk圆弧形管道最低

15、点B处对小球的压力大小为NB。由牛顿第三定律可得小球对圆弧管道最低点B的压力大小为NBNB。答案(1)k(2)(3) 12如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45角的绝缘直杆AC，其下端(C端)距地面高度h0.8 m。有一质量为500 g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑。小环离杆后正好通过C端的正下方P点处。(g取10 m/s2)求：(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向。(2)小环从C运动到P过程中的动能增量。(3)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0。解析(1)结合题意分析知：qEmgF合mgmaag10 m/s2，方向垂直于杆向下。(2)设小环从C运动

16、到P的过程中动能的增量为EkW重W电其中W重mgh4 J，W电0，所以Ek4 J。(3)环离开杆做类平抛运动，平行杆方向匀速运动：hv0t垂直杆方向匀加速运动：hat2解得v02 m/s。答案(1)10 m/s2垂直于杆向下(2)4 J(3)2 m/s13在如图甲所示的平面坐标系内，有三个不同的静电场：第一象限内有位于O点且电荷量为Q的点电荷产生的电场E1，第二象限内有水平向右的匀强电场E2，第四象限内有方向水平、大小按图乙所示规律变化的电场E3，E3以水平向右为正方向，变化周期T。一质量为m、电荷量为q的离子从(x0，x0)点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动。以离子经过x轴时为

17、计时起点，已知静电力常量为k，不计离子重力。求：(1)离子刚进入第四象限时的速度；(2)E2的大小；(3)当t时，离子的速度；(4)当tnT时，离子的坐标。解析(1)设刚进入第四象限的速度为v0。在第一象限内，有k，得v0。(2)在第二象限内，由动能定理得qE2x0mv解得E2。(3)离子进入第四象限后，在水平方向上，有v水平at，得v水平v0，v合v0，方向与水平方向成45角斜向右下方。(4)离子在第四象限中运动时，y方向上做匀速直线运动，x方向上前半个周期向右匀加速运动，后半个周期向右匀减速运动直到速度为0；每半个周期向右前进，每个周期前进x0，xx0nx0，yv0nT2nx0故tnT时，离子的坐标为答案(1) (2)(3) 方向与水平方向成45角斜向右下