《2018届高考物理总复习第7单元静电场作业手册（二十一）电容器、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《2018届高考物理总复习第7单元静电场作业手册（二十一）电容器、带电粒子在电场中的运动（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1课时作业课时作业( (二十一二十一) ) 第第 2121 讲讲 电容器、带电粒子在电场中的运动电容器、带电粒子在电场中的运动时间 / 40 分钟基础巩固1. 2017湖南邵阳二联 根据大量科学测试可以确定地球本身就是一个电容器.通常大地带有 50万库仑左右的负电荷,而地面上空存在一个带正电的电离层,这两者便形成一个已充电的电容器,它们之间的电压约为 300 kV,则地球的电容约为( ) A.0.17 F B.1.7 F C.17 F D.170 F2. 2017湖南怀化二模 如图 K21-1 所示,将平行板电容器的两极板分别与电池的正、负极相接,两板间一带电液滴恰好处于静止状态.现紧贴下板迅
2、速插入一个有一定厚度的金属板,则在此过程中( )图 K21-1A.电路中流过逆时针方向的短暂电流B.电容器的电荷量减小C.带电液滴仍保持静止D.带电液滴向下做加速运动3. 2017苏州期末 平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,两板间有一个固定在P点的正检验电荷,如图 K21-2 所示.以C表示电容器的电容,E表示两板间的场强,表示P点处的电势,W表示正电荷在P点的电势能.若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离x0,则在此过程中,各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是图 K21-3 中的( )图 K21-22图 K21-34.(多选)如图 K21-4 所示,M、N是在真空中
3、竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场.质量为m、所带电荷量为-q的带电粒子以初速度v0由小孔进入电场,当M、N间的电压为U时,粒子恰好能到达N板.要使带电粒子到达M、N两板间距的 处返回,则下列做法中正确的是 ( )图 K21-4A.使初速度减小为原来的B.使M、N间电压提高到原来的 2 倍C.使M、N间电压提高到原来的 4 倍D.使初速度和M、N间电压都减小为原来的5. 2017广州模拟 如图 K21-5 所示,带电粒子由静止开始,经电压为U1的加速电场加速后,垂直于板间电场方向进入电压为U2的平行板电容器,经偏转后落在下板的中间位置.为使与该粒子相同的带电粒子从相同的初始位置由静止加速
4、、偏转后能穿出平行板电容器,下列做法中可行的是 ( )图 K21-5A.保持U2和平行板间距不变,减小U1B.保持U1和平行板间距不变,增大U2C.保持U1、U2和下板位置不变,向下平移上板D.保持U1、U2和下板位置不变,向上平移上板技能提升36. 2017石家庄质检 如图 K21-6 所示的电路中,A、B是构成平行板电容器的两个金属极板,P为两板间的一个固定点.将开关 S 闭合,电路稳定后将A板向上平移一小段距离,则下列说法中正确的是( )图 K21-6A.电容器的电容增大B.在A板上移过程中,电阻R中有向上的电流C.A、B两板间的电场强度增大D.P点电势升高7. 2018长沙雅礼中学月考
5、 如图 K21-7 所示,两块加上电压且水平放置的平行金属板之间有一个厚度不计的带电金属网,使金属板间形成了上、下两个场强分别为E1、E2(方向均竖直向下)的匀强电场空间.两个不计重力的带电微粒从离金属网分别为d1、d2的位置处先后水平射入电场(不考虑两微粒间的库仑力),两微粒的运动轨迹在金属网上相交于同一点.下列说法中错误的是( )图 K21-7A.两微粒一定带异种电荷B.若两微粒初速度相同,则到达金属网所用的时间相同C.不改变其他物理量,仅将E1 和d1同时减半,两微粒的运动轨迹仍然能相交于同一点D.若E1E2,d1=d2,则上方微粒的比荷较小8.(多选) 2017成都经开区实验中学一诊
6、如图 K21-8 所示,光滑绝缘的水平面内存在场强为E的匀强电场,长度为L的绝缘的光滑挡板AC与电场方向的夹角为 30.现有质量相等、所带电荷量均为Q的甲、乙两个带电体从A处出发,甲由静止释放后沿AC滑动,乙垂直于电场方向以一定的初速度开始运动,若甲、乙两个带电体都通过C处,则甲、乙两个带电体( )4图 K21-8A.发生的位移相等B.通过C处时的速度大小相等C.电势能减少量都为EQLD.从A点运动到C点的时间之比为19. 2017甘肃二诊 如图 K21-9 所示,静止于A处的离子经电压为U的加速电场加速后沿图中半圆弧虚线所示的轨迹通过静电分析器,从P点垂直于CN进入矩形区域内的有界匀强电场,
7、匀强电场的场强方向水平向左.静电分析器通道内有均匀、辐向分布的电场,已知圆弧轨迹所在处的场强大小都为E0,方向沿圆弧轨迹半径指向圆心O,离子质量为m、电荷量为q,QN=2d、PN=3d,离子重力不计.(1)求离子通过静电分析器时的圆弧轨迹的半径R;(2)若离子恰好能打在QN的中点上,求矩形区域QNCD内匀强电场的场强E.图 K21-95挑战自我10.(多选) 2018江西师大附中月考 如图 K21-10 所示,直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管(正向电阻为 0,反向电阻为)连接,电源负极接地.开始时电容器不带电,闭合开关 S,电路稳定后,一带电油滴恰能在电容器中的P点保持静止.在保
8、持开关 S 接通的状态下,下列说法中正确的是 ( )图 K21-10A.当滑动变阻器的滑片向上滑动时,带电油滴会向上运动B.当电容器的上极板向上移动时,带电油滴会向下运动C.当电容器的下极板向下移动时,P点的电势不变D.当电容器的下极板向左移动时,P点的电势升高11.在真空中水平放置的平行板电容器的两极板间有一个带电油滴,电容器两板间距为d,当平行板电容器两板间的电压为U0时,油滴保持静止状态,如图 K21-11 所示.当给电容器突然充电使其电压增加 U1时,油滴开始向上运动;经时间 t后,电容器突然放电使其电压减少 U2,又经过时间 t,油滴恰好回到原来位置.假设油滴在运动过程中没有失去电荷
9、,充电和放电的过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计.重力加速度为g.求:(1)带电油滴所带电荷量与质量之比;(2)第一个 t与第二个 t时间内油滴运动的加速度大小之比;(3)U1与 U2之比.图 K21-116课时作业(二十一)1.B 解析 根据题意可得Q=5105 C,U=3105 V,根据C=1.7 F,B 正确.2.A 解析 插入一个带有一定厚度的金属板,相当于极板间的距离变小,根据电容的决定式C=,可知电容增大,又因电势差不变,则由Q=CU知,电容器的电荷量增大,电路中流过逆时针方向的短暂电流,故 A 正确,B 错误;电势差不变,d减小,则电场强度增大,带电液滴所受的电场力增大
10、,使带电液滴向上做加速运动,故 C、D 错误.73.C 解析 当负极板右移时,两板之间的距离d减小,由C=可知,C与x的关系图像不是一次函数图像,故 A 错误;由U=可知,U=Q,则E=,故E与两板之间的距离d(或x)无关,故 B 错误;因负极板接地,设P点原来与负极板之间的距离为l,则P点的电势=E(l-x),故 C 正确;电势能Ep=q=Eq(l-x),不可能为水平线,故 D 错误.4.BD 解析 在粒子刚好到达N板的过程中,由动能定理得-qEd=0-,解得d=,设带电粒子离开M板的最远距离为x,若使初速度减小为原来的 ,则x=,A 错误;若使M、N间的电压提高到原来的 2 倍,则电场强度
11、变为原来的 2 倍,x=,B 正确;若使M、N间的电压提高到原来的 4 倍,则电场强度变为原来的 4 倍,x=,C 错误;若使初速度和M、N间的电压都减小为原来的 ,则电场强度变为原来的一半,x=,D 正确.5.D 解析 粒子在加速电场中运动时,有U1q=,在偏转电场中运动时,有x=v0t,y=t2,解得x2=,若保持U2和平行板间距不变,减小U1,则x减小,选项 A 错误;若保持U1和平行板间距不变,增大U2,则x减小,选项 B 错误;若保持U1、U2和下板的位置不变,向下平移上板,则d减小,x减小,选项 C 错误;保持U1、U2和下板位置不变,向上平移上板,则d变大,x变大,故选项 D 正
12、确.6.B 解析 根据C=,将A板向上平移一小段距离,间距d增大,其他条件不变,则导致电容变小,故 A 错误;在A板上移过程中,电容减小,又由于极板间的电压不变,则电容器的电荷量减小,因此电容器处于放电状态,电阻R中有向上的电流,故 B 正确;根据E=,由于间距d增大,而电压U不变,所以A、B两板间的电场强度变小,故 C 错误;因场强变小,导致P点与B板间的电势差减小,因B板接地,电势为零,可知P点电势降低,故 D 错误.7.D 解析 根据两微粒的运动轨迹可知,二者所受的电场力方向相反,而电场强度的方向相同,因此两微粒的电性相反,故 A 正确;若两微粒的初速度相同,根据平抛运动的规律可知,它们
13、在水平方向上做匀速运动,因此到达金属网所用的时间相同,故 B 正确;根据运动学公式,在竖直方向有d=,若不改变其他物理量,仅将E1和d1同时减半,则两微粒在水平方向上的位移仍相等,8因此仍能相交于同一点,故 C 正确;若E1E2,d1=d2,根据运动学公式,在竖直方向有d=,由于两粒子的初速度不一定相同,则上方微粒的比荷不一定较小,故 D 错误.8.AC 解析 由于两带电体起点和终点相同,故发生的位移一定相同,A 正确;电势能的减少量等于电场力所做的功,电场力做功都为W=EQLcos 30=EQL,C 正确;由于两带电体初速度不同,但电场力做功相同,故到达C点的速度大小不相等,B 错误;甲从A
14、点运动到C点的时间t甲=,乙从A点运动到C点的时间t乙=,则甲、乙从A点运动到C点的时间之比为 2,D 错误.9.(1) (2)解析 (1)离子在加速电场中加速,根据动能定理得qU= mv2离子在辐向电场中做匀速圆周运动,由电场力提供向心力,根据牛顿第二定律得qE0=m解得R=.(2)离子在偏转电场中做类平抛运动,根据类平抛运动的规律得=vtPN= at2由牛顿第二定律得qE=ma解得E=.10.AD 解析 当滑动变阻器的滑片向上滑动时,变阻器有效阻值增大,R的电压增大,则电容器板间电压增大,场强增大,油滴所受的电场力增大,所以带电油滴会向上运动,A 正确;当电容器的上极板向上移动时,由电容的
15、决定式C=知,电容减小,而电容器的电压不变,由C=知,Q减小,电容器放电,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,则电容器带的电荷量Q不变,根据E=可知电容器板间场强不变,油滴所受的电场力不变,所以带电油滴仍静止不动,B 错误;当电容器的下极9板向下移动时, 电容器所带的电荷量Q不变,由E=知,电容器板间场强不变,由U=Ed知,P点与下极板间的电势差变大,故P点的电势升高,C 错误;当电容器的下极板向左移动时,由C=知,电容器的电容减小,由C=知,Q减小,电容器放电,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,则电容器带的电荷量不变,故极板间电压U增大,由E=知,电容器板间场强变大,则P与下极板间的电势差变大,故P点的电势升高,D 正确.11.(1) (2)13 (3)14解析 (1)油滴静止时,由平衡条件得mg=q解得.(2)设第一个 t时间内油滴的位移为x1,加速度大小为a1,第二个 t时间内油滴的位移为x2,加速度大小为a2,则x1= a1(t)2x2=v1t- a2(t)2且v1=a1t,x2=-x1联立解得a1a2=13.(3)油滴向上做加速运动时,有q-mg=ma1即q=ma1油滴向上做减速运动时,有mg-q=ma2即q=ma2则解得.
