《2021届新高考版高考物理一轮复习教师用书：专题九考点3 电容器及带电粒子在电场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届新高考版高考物理一轮复习教师用书：专题九考点3 电容器及带电粒子在电场中的运动（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 考点3电容器及带电粒子在电场中的运动 409考向1平行板电容器相关问题1.2018北京高考,19,6分研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示.下列说法正确的是()A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大必备知识:静电起电方法、静电计原理、平板电容器电容的决定因素、实验探究现象及方法等.关键能力:分析推理能力.解题指导:通过带电玻璃棒与a板接触,使电容器两板带等量异号电荷,且电容器带电量Q不
2、变;根据C=rS4kd及C=QU分析求解.考向2带电粒子在电场中的运动问题2.2019全国,24,12分空间存在一方向竖直向下的匀强电场,O、P是电场中的两点.从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B.A不带电,B的电荷量为q(q0).A从O点发射时的速度大小为v0,到达P点所用时间为t;B从O点到达P点所用时间为t2.重力加速度为g,求:(1)电场强度的大小;(2)B运动到P点时的动能.必备知识:电场力、电场力做功、牛顿第二定律、动能定理、平抛运动、运动的分解等.关键能力:运动模型的构建能力;牛顿第二定律、动能定理等的综合运用能力.解题指导:本题中不带电小球做平抛运动,带
3、电小球做类平抛运动.两种运动均属于匀变速曲线运动,处理方法均为分解法,均可分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿合外力方向且初速度为零的匀加速直线运动.考法1 平行板电容器的动态变化问题12016天津高考,4,6分如图所示,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.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不变由题意及分析可知,当极板正对面积不变时,两极板之间的电
4、场强度E不变.保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至题图中虚线位置,由U=Ed可知,两极板之间的电势差减小,静电计指针的偏角减小,由于下极板接地(电势为零),两极板之间的电场强度不变,所以点电荷在P点的电势能Ep不变.综上所述,选项D正确.D1.2016全国,14,6分一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上.若将云母介质移出,则电容器()A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变考法2 带电粒子在点电荷电场中的运动22017天津高考,7,6分,多
5、选如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A、 B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是A.电子一定从A向B运动B.若aAaB,则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAaB,则A点场强大于B点场强,则Q应靠近M端,由运动轨迹可知,电子受力方向向左,因此场强方向由M指向N,可知Q为正点电荷,故B正确;无论Q带正电荷还是负电荷,若电子从A运动到B,电场力做负功,电势能增加,若电子从B运动到A,电场力做正功,电势能减少,故EpAab.对微粒a,由牛顿第二定律
6、,有qE=maaa,对微粒b,由牛顿第二定律,有qE=mbab,联立解得qEmaqEmb,由此式可以得出a的质量比b的小,A错误;在a、b两微粒运动过程中,a微粒所受电场力等于b微粒所受的电场力,t时刻a微粒的位移大于b微粒的位移,根据动能定理,可知在t时刻,a的动能比b的大,B正确;由于在t时刻两微粒经过同一水平面,电势相等,电荷量大小相等,符号相反,所以在t时刻,a和b的电势能不等,C错误;由于a微粒受到的电场力(合外力)与b微粒受到的电场力(合外力)大小相等,根据动量定理,可知在t时刻,a微粒的动量大小等于b微粒的动量大小,D正确.BD3.2016海南高考,6,3分如图所示,平行板电容器
7、两极板的间距为d,极板与水平面成45角.上极板带正电.一电荷量为q(q0)的粒子在电容器中靠近下极板处,以初动能Ek0竖直向上射出.不计重力,极板尺寸足够大.若粒子能打到上极板,则两极板间电场强度的最大值为()A.Ek04qdB.Ek02qdC.2Ek02qdD.2Ek0qd考法4 带电粒子在匀强电场中的运动42016北京高考,23,18分如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出.已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0.偏转电场可看作匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d.(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时的初速度
8、v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离y;(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法.在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因.已知U=2.0102 V,d=4.010-2 m,m=9.110-31 kg,e=1.610-19 C,g=10 m/s2.(3)极板间既有静电场也有重力场.电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势的定义式.类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”G的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点.(1)根据功和能的关系,有eU0=12mv02电子射入偏转电场的初速度v0=2eU0m在偏转电场中,电子的运动时间t=Lv0=Lm2e
9、U0偏转距离y=12a(t)2=12eUdm(t)2=UL24U0d.(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级,有重力G=mg10-29 N电场力F=eUd10-15 N由于FG,因此不需要考虑电子所受重力.(3)电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量q的比值,即=Epq由于重力做功与路径无关,可以类比静电场电势的定义,将重力场中物体在某点的重力势能EG与其质量m的比值,叫做“重力势”,即G=EGm电势和重力势G都是反映场的能的性质的物理量,仅由场自身的因素决定.(1)2eU0mUL24U0d(2)(3)见解析4.2015天津高考,7,6分,多选如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从
10、同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场E1,之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上.整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么()A.偏转电场E2对三种粒子做功一样多B.三种粒子打到屏上时的速度一样大C.三种粒子运动到屏上所用时间相同D.三种粒子一定打到屏上的同一位置考法5 带电粒子在变化电场中的运动52019河南高三适应性测试如图甲所示,M、N为正对竖直放置的平行金属板,A、B为两板间中线上的两点.当M、N板间不加电压时,一带电小球从A点由静止释放经时间T到达B点,此时速度为v.若两板间加上如图乙所示的交变电压,t=0时,将带电小球仍从A点由静止释放,小球
11、运动过程中始终未接触极板,则t=T时,小球A.在B点上方B.恰好到达B点C.速度大于vD.速度小于v在M、N两板间加上如图乙所示的交变电压,小球受到重力和电场力的作用,电场力的方向(水平方向)随交变电压周期性变化,其大小不变,所以小球在竖直方向做自由落体运动,在水平方向上,小球先做匀加速直线运动,后沿原方向做匀减速直线运动,t=T2时速度减为零,接着反向做匀加速直线运动,后继续做匀减速直线运动,t=T时速度减为零.根据对称性可知在t=T时小球的水平位移为零,所以t=T时,小球恰好到达B点,选项A错误,B正确.在0T时间内,电场力做的功为零,重力做的功与不加电压时相同,所以t=T时,小球速度为v
12、,选项C、D错误.B5.2015山东高考,20,6分,多选如图甲,两水平金属板间距为d,板间电场强度的变化规律如图乙所示.t=0时刻,质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间,0T3时间内微粒匀速运动,T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出.微粒运动过程中未与金属板接触.重力加速度的大小为g.关于微粒在0T 时间内运动的描述,正确的是()A.末速度大小为2v0B.末速度沿水平方向C.重力势能减少了12mgdD.克服电场力做功为mgd考法6 带电粒子在“等效场”中的运动62019浙江4月选考,13,3分用长为1.4 m的轻质柔软绝缘细线,拴一质量为1.010-2 kg、电荷量为2.010-8 C的
13、小球,细线的上端固定于O点.现加一水平向右的匀强电场,平衡时细线与铅垂线成37角,如图所示.现向左拉小球使细线水平且拉直,静止释放,则(sin 37=0.6) A.该匀强电场的场强为3.75107 N/CB.平衡时细线的拉力为0.17 NC.经过0.5 s,小球的速度大小为6.25 m/sD.小球第一次通过O点正下方时,速度大小为7 m/s小球处于平衡状态时,受力分析如图所示,则可知qE=mgtan 37,则该匀强电场的电场强度E=mgtan37q=3.75106 N/C,A错误;细线的拉力F=mgcos37=0.125 N,故B错误;在外力作用下,小球拉至细线水平时,由静止释放,如图所示,小球在电场力和重力组成的等效“重力场”的作用下,从A点由静止开始做匀加速直线运动至B点,OAB=OBA=53,OA=OB=l=1.4 m,在此过程中,细线处于松弛状态,无拉力作用,小球运动至B点时,细线绷紧,匀加速直线运动结束.根据牛顿第二定律可知小球匀加速直线运动时的加速度a=F合m=Fm=
