《备战2021届高考物理一轮复习专题：第三节 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动练习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《备战2021届高考物理一轮复习专题：第三节 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动练习（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 学生用书 P349(单独成册) (建议用时：40 分钟) 一、单项选择题 1一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 解析：选 D.平行板电容器接在电压恒定的直流电源上，电容器两极板之间的电压 U 不 变若将云母介质移出，电容 C 减小，由 CQ U可知，电容器所带电荷量 Q 减小，即电容器 极板上的电荷量减小由于 U 不变，d 不变，由 EU d可知，极板间电场强度 E 不变
2、，D 正 确，A、B、C 错误 2.(2020湖南长沙模拟)利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免 事故的发生； 如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理 图，A 为固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体(矿井中含有杂质的 水)，A、C 构成电容器已知灵敏电流表 G 的指针偏转方向与电流方向的关系：电流从哪 侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转若矿井渗水(导电液体深度增大)，则电流表() A指针向右偏转，A、C 构成的电容器充电 B指针向左偏转，A、C 构成的电容器充电 C指针向右偏转，A、C 构成的电容器放电 D指针向左偏转，
3、A、C 构成的电容器放电 解析：选 B.由题图可知，液体与芯柱构成了电容器，两板间距离不变；液面变化时只 有正对面积发生变化则由 C rS 4kd 可知，当液面升高时，只能是正对面积 S 增大；故可 判断电容增大，再依据 CQ U和电势差不变，可知电容器的电荷量增大，因此电容器处于充 2 电状态，因电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转，因此指针向左偏转，故 A、C、 D 错误，B 正确 3(2020湖北孝感模拟)静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定 性显示其金属球与外壳之间的电势差大小如图所示，A、B 是平行板电容器的两个金属板， D 为静电计， 开始时开关 S 闭合，
4、 静电计指针张开一定角度， 为了使指针张开的角度减小些， 下列采取的措施可行的是() A断开开关 S 后，将 A、B 两极板分开些 B断开开关 S 后，增大 A、B 两极板的正对面积 C保持开关 S 闭合，将 A、B 两极板靠近些 D保持开关 S 闭合，将滑动变阻器的滑片向右移动 解析：选 B.断开开关 S，电容器所带电荷量不变，将 A、B 两极板分开些，则 d 增大， 根据 C rS 4kd知，电容 C 减小，根据 U Q C知，电势差增大，指针张角增大，A 错误；断 开开关 S，增大 A、B 两极板的正对面积，即 S 增大，根据 C rS 4kd知，电容 C 增大，根据 UQ C知，电势差
5、减小，指针张角减小，B 正确；保持开关 S 闭合，无论将 A、B 两极板分 开些，还是将两者靠近些，电容器两端的电势差都不变，则指针张角不变，C 错误；保持开 关 S 闭合，滑动变阻器仅充当导线作用，电容器两端的电势差不变，滑片滑动不会影响指 针张角，D 错误 4.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个固定在 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
6、大D减小，E 不变 解析：选 D.平行板电容器带有等量异种电荷，当极板正对面积不变时，两极板之间的 3 电场强度 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，D 正确 5如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接 入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则下列说法中正确的是() A若电容器极板间的电压不变，x 变大，电容器极板上带电荷量增加 B若电容器极板上带
7、电荷量不变，x 变小，电容器极板间电压变大 C若电容器极板间的电压不变，x 变大，有电流流向电容器的正极板 D若电容器极板间的电压不变，x 变大，有电流流向电容器的负极板 解析：选 D.若 x 变大，则由 C rS 4kd，可知电容器电容减小，在极板间的电压不变的 情况下，由 QCU 知电容器带电荷量减少，此时带正电荷的极板得到电子，带负电荷的极 板失去电子，所以有电流流向负极板，A、C 错误，D 正确若电容器极板上带电荷量不变， x 变小，则电容器电容增大，由 UQ C可知，电容器极板间电压减小，B 错误 6有一种电荷控制式喷墨打印机，它的打印头的结构简图如图所示，其中墨盒可以喷 出极小的墨
8、汁微粒， 此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场， 再经过 偏转电场后打到纸上，显示出字符，不考虑墨汁的重力，为使打在纸上的字迹缩小(偏转距 离减小)，下列措施可行的是() A减小墨汁微粒的质量 B减小偏转电场两极板间的距离 C减小偏转电场的电压 D减小墨汁微粒的喷出速度 解析：选 C.微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场后做类平抛运动，则在水平方向上 有 Lv0t，在竖直方向上有 y1 2at 2，加速度为 aqU md，联立解得 y qUL2 2mdv20 qUL 2 4dEk0，要缩小 字迹，就要减小微粒在竖直方向上的偏转量 y，由上式分析可知，可采用的方法：增大墨汁 微粒
9、的质量、增大偏转电场两极板间的距离、增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能 Ek0(增 4 大墨汁微粒的喷出速度)、减小偏转电场的电压 U 等，故 A、B、D 错误，C 正确 7(2019高考江苏卷)一匀强电场的方向竖直向上t0 时刻，一带电粒子以一定初速 度水平射入该电场， 电场力对粒子做功的功率为 P， 不计粒子重力， 则 Pt 关系图象是() 解析：选 A.带电粒子所受电场力沿竖直方向，则粒子在电场中做类平抛运动，即沿初 速度方向做匀速直线运动， 沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动， 假设电场力大小 为 F，则 PFv，其中v为沿电场力方向的速度，则vat、aF m，整理得 P F2
10、mt，由关系 式可知 Pt 图象应为一条过原点的倾斜直线，A 正确，B、C、D 错误 8一水平放置的平行板电容器的两极板间距为 d，极板分别与电池两极相连，上极板 中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)小孔正上方d 2处的 P 点有一带电粒子，该粒 子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回若将下极板 向上平移d 3，则从 P 点开始下落的相同粒子将( ) A打到下极板上 B在下极板处返回 C在距上极板d 2处返回 D在距上极板 2 5d 处返回 解析：选 D.设粒子质量为 m，带电荷量为 q，由动能定理得，第一次粒子从 P 点下落 有 mg dd 2 qU0；
11、设第二次粒子从 P 点下落进入电容器后在距上极板距离为 x 处返回， 有 mg xd 2 q x 2 3d U0，联立解得 x2 5d，故 D 正确 二、多项选择题 9.如图所示，D 是一只理想二极管，电流只能从 a 流向 b，而不能从 b 流向 a.平行板电 容器的 A、B 两极板间有一电荷，在 P 点处于静止状态以 E 表示两极板间的电场强度，U 表示两极板间的电压，Ep表示电荷在 P 点的电势能若保持极板 B 不动，将极板 A 稍向上 平移，则下列说法中正确的是() 5 AE 变小BU 变大 CEp不变D电荷仍保持静止 解析： 选 BCD.将极板 A 稍向上平移， 板间距离 d 增大，
12、根据电容的决定式 C rS 4kd 可 知，电容 C 减小；若电容器的电压不变时，则电容器所带电荷量将要减小，由于二极管具 有单向导电性，电容器上电荷放不掉，电荷不能流回电源，所以电容器的电荷量保持不变， 由于电容 C 减小，由电容的定义式 CQ U可知，U 变大根据推论可知，板间电场强度 E 不 变，电荷所受的电场力不变，仍保持静止状态P 与 B 板间电势差 UPBEd，E、d 都不变， UPB保持不变，P 点的电势保持不变，则电荷在 P 点电势能 Ep不变故 A 错误，B、C、D 正确 10如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时 间变化的规律如图乙所示电子
13、原来静止在左极板小孔处(不计重力作用)下列说法中正确 的是() A从 t0 时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上 B从 t0 时刻释放电子，电子可能在两板间振动 C从 tT 4 时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上 D从 tT 4 时刻释放电子，电子必将打到左极板上 解析：选 AC.根据题中条件作出带电粒子的速度图象，根据速度图象包围的面积分析粒 子的运动由图(a)知，t0 时释放电子，电子的位移始终是正值，说明一直向右运动，一 定能够击中右板，A 正确，B 错误 由图(b)知，tT 4时释放电子，电子向右的位移与向左的位移大小相等，若释放后的 T 2内 不能到
14、达右板，则之后往复运动，C 正确，D 错误 6 11如图所示，在竖直放置的平行金属板 A、B 之间加上恒定电压 U，A、B 两板的中 央留有小孔 O1、O2，在 B 的右侧有平行于极板的匀强电场 E，电场范围足够大，感光板 MN 垂直于电场方向放置，第一次从小孔 O1处从静止释放一个质子 1 1H，第二次从小孔 O1处从 静止释放一个粒子 4 2He，关于这两个粒子在电场中运动的判断正确的是() A质子和粒子打到感光板上时的速度之比为 21 B质子和粒子在电场中运动的时间相同 C质子和粒子打到感光板上时的动能之比为 12 D质子和粒子在电场中运动的轨迹重叠在一起 解析：选 CD.设 O2到 M
15、N 板的竖直距离为 d，从开始运动到打到板上质子的速度为v1， 粒子速度为v2，根据动能定理有 UqEdq1 2mv 20，化简得出v 2（UEd）q m ，质 子的比荷与粒子的比荷之比为 21，代入得v 1 v2 2，故 A 错误；设粒子在加速电场中加 速时间为 t1， 加速位移为 x1， 在偏转电场中偏转时间为 t2， 偏转位移为 y， 有 x11 2a 1t21 Uq 2x1mt 2 1， yEq 2mt 2 2，由于质子和粒子的加速位移和偏转位移相同，但是比荷不同，所以运动时间不 同，故 B 错误；从开始运动到打到板上，根据动能定理有 UqEdqEk0，解得 Ekq(U Ed)，因为
16、U、E、d 相同，则有Ek1 Ek2 q1 q2 1 2，故 C 正确；带电粒子进入加速电场时，根据 动能定理可得 qU1 2mv 2 0，设进入偏转电场后电势差为 U2时，偏转的竖直位移为 y，水平位 移为 l，有 y1 2at 2qU2 2md( l v0 )2，联立得 yU2l 2 4dU，设速度的偏转角正切值为 tan ，有 tan v y v0 at v0 U2l 2Ud，偏转位移 y 和速度的偏转角的正切值 tan 与带电粒子无关，因此运动轨 迹重叠在一起，故 D 正确 三、非选择题 12如图所示，第一象限中有沿 x 轴的正方向的匀强电场，第二象限中有沿 y 轴负方向 的匀强电场，两电场的电场强度大小相等一个质量为 m，电荷量为q 的带电质点以初速 度v0从 x 轴上 P(L， 0)点射入第二象限， 已知带电质点在第一和第二象限中都做直线运动， 7 并且能够连续两次通过 y 轴上的同一个点 Q(未画出)，重力加速度 g 为已知量求： (1)初速度v0与 x 轴正方向的夹角； (2)P、Q 两点间的电势差 UPQ； (3)带电质点在第一象限中运动所用的时间 解
