《2019年高考物理总复习 第七章 静电场 第3课时 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动课时训练 教科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理总复习 第七章 静电场 第3课时 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动课时训练 教科版（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 3 3 课时课时 电容器与电容电容器与电容 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动1.如图所示的实验装置中,极板 A 接地,平行板电容器的极板 B 与一个灵敏的静电计相接. 将 A 极板向左移动,增大电容器两极板间的距离时,电容器所带的电荷量 Q、电容 C、两极板 间的电压 U、电容器两极板间的电场强度 E 的变化情况是( C )A.Q 变小,C 不变,U 不变,E 变小 B.Q 变小,C 变小,U 不变,E 不变 C.Q 不变,C 变小,U 变大,E 不变 D.Q 不变,C 变小,U 变大,E 变小 解析:由题意可知,电容器未接电源,故电容器的电荷量不变,选项 A,B 错误;根
2、据C=,E=,C=可知,当两极板间的距离 d 增大时,C 变小,U 变大,三式联立可得 E=,故电场强度 E 不变,选项 C 正确,D 错误.2.如图,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; 在下极板上叠放一厚度为 l 的金属板,其上部空间有一带电粒子 P 静止在电容器中.当把金 属板从电容器中快速抽出后,粒子 P 开始运动.重力加速度为 g.粒子运动的加速度为( A )A. gB.g C. gD. g解析:抽出前 qE1=mg,抽出后 mg-qE2=ma.由电压不变得 E1(d-l)=E2d,联立解得 a= g,选项 A正确. 3.(2018河北秦皇岛模
3、拟)带有等量异种电荷的两平行金属板水平放置,a,b,c 三个粒子 (重力忽略不计)先后从同一点 O 沿垂直电场方向进入电场,其运动轨迹如图所示,其中 b 恰 好沿下极板的边缘飞出电场.下列说法正确的是( C )A.b 在电场中运动的时间大于 a 在电场中运动的时间2B.b 在电场中运动的时间等于 c 在电场中运动的时间 C.进入电场时 c 的速度最大,a 的速度最小 D.a 打在负极板上时的速度与 b 飞离电场时的速度大小相等解析:根据 y= at2可知 b 在电场中运动的时间等于 a 在电场中运动的时间,b 在电场中运动的时间大于 c 在电场中运动的时间,选项 A,B 错误;根据 x=v0t
4、 可知进入电场时,c 的速度最 大,a 的速度最小,选项 C 正确;因为电场力对 a,b 做功相同,但初速度大小不同,所以 a 打在 负极板上时的速度与 b 飞离电场时的速度大小不相等,选项 D 错误. 4.(2018辽宁大连模拟)如图所示,竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场,与两板上 边缘等高处有两个质量相同的带电小球,小球 A 从紧靠左极板处由静止开始释放,小球 B 从 两板正中央由静止开始释放,两小球最终都能运动到右极板上的同一位置,则从开始释放到 运动至右极板的过程中,下列判断正确的是( B )A.运动时间 tAtB B.电荷量之比 qAqB=21 C.机械能增加量之比 EAEB=
5、21 D.机械能增加量之比 EAEB=11解析:两小球在竖直方向上做自由落体运动,由 h= gt2得运动时间相同,选项 A 错误;两球的水平分运动都是初速度为 0 的匀加速运动,有 qE=ma,x= at2,所以 x=,由于两球水平分位移之比为 21,故 qAqB=21,选项 B 正确;机械能的增加量等于电场力做的功,有 E=qEL,所以 EAEB=41,选项 C,D 错误. 5.(2018安徽六校联考)如图所示,六面体真空盒置于水平面上,它的 ABCD 面与 EFGH 面为 金属板,其他面为绝缘材料.ABCD 面带正电,EFGH 面带负电.从小孔 P 沿水平方向以相同速度 射入三个质量相同的
6、带正电液滴 A,B,C,最后分别落在 1,2,3 三点.则下列说法正确的是( D )A.三个液滴在真空盒中都做平抛运动 B.三个液滴的运动时间不一定相同 C.三个液滴落到底板时的速率相同 D.液滴 C 所带电荷量最多 解析:三个液滴具有相同的水平初速度,但除了受重力以外,还受水平方向的电场力作用,不 是平抛运动,选项 A 错误;在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动,下落高度又相同,运动3时间必相同,选项 B 错误;在相同的运动时间内,液滴 C 水平位移最大,说明它在水平方向的 加速度最大,它受到的电场力最大,故它所带电荷量也最多,选项 D 正确;因为电场力对液滴 C 做功最多,它落到底板时的速
7、率最大,选项 C 错误. 6.(2018河南洛阳模拟)如图所示,平行板电容器与电源相连,下极板接地.一带电油滴位于 两极板的中心 P 点且恰好处于静止状态,现将平行板电容器两极板在纸面内绕 OO迅速顺 时针转过 45,则( C )A.P 点处的电势降低 B.带电油滴仍将保持静止状态 C.带电油滴将水平向右做匀加速直线运动 D.带电油滴到达极板前具有的电势能不断增加 解析:由于 P 点仍处于板的中间,故电势不变,选项 A 错误;设原来两极板间距为 d,两极板的电势差为 U,带电油滴处于静止状态,则 mg=q,当电容器两极板绕 OO顺时针转过 45后,两极板间距变小为d,由于电容器始终与电源相连,
8、两极板的电势差仍为 U,故此时的电场力为原来的倍,方向与水平方向成 45指向右上方.带电油滴所受的合力方向恰好水平 向右,故油滴沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动,此过程中电场力做正功,油滴 的电势能不断减小,选项 B,D 错误,C 正确. 7.(2018湖北武汉质检)如图所示,两极板水平放置的平行板电容器间形成匀强电场,两极 板相距为 d.一带负电的微粒从上极板 M 的左边缘以初速度 v0射入,沿直线从下极板的右边 缘射出.已知微粒的电荷量为 q、质量为 m,下列说法正确的是( B )A.微粒的电势能减小了 mgdB.两极板间的电势差为C.N 板的电势高于 M 板的电势 D.微粒的动
9、能增加了 mgd 解析:重力做功 mgd,微粒的重力势能减小,动能不变,根据能量守恒定律得知,微粒的电势能 增加了 mgd,选项 A,D 错误;微粒的电势能增加量 Ep=mgd,又 Ep=qU,得到两极板的电势差U=,选项 B 正确;由题可判断出电场力方向竖直向上,微粒带负电,电场强度方向竖直向下,M 板的电势高于 N 板的电势,选项 C 错误.48.(2017河北石家庄二模)(多选)如图所示,一水平放置的平行板电容器,下板 A 固定,上板 B 与竖直悬挂的绝缘弹簧连接,A,B 间有一固定的带正电荷的液滴 P,电容器带电荷量为 Q1, 若让电容器充电或放电,使之带电荷量为 Q2,则下列说法正确
10、的是( AC )A.若 Q2Q1,则弹簧的长度增加 B.若 Q2Q1,则电容器的电容减少 C.若 Q2Q1,则带电液滴 P 的电势能增加 D.若 Q20)的液滴,在电场强度大小为 E=、方向水平向右的匀强电场中运动,运动轨迹在竖直平面内.A,B 为其运动轨迹上的两点,已知该液滴 在 A 点的速度大小为 v0,方向与电场方向的夹角为 60;它运动到 B 点时速度方向与电场方 向的夹角为 30.求 A,B 两点间的电势差.解析:由题意知 qE=mg,液滴重力不能忽略,把运动分解水平方向有 vsin 60=v0sin 30+t竖直方向有 vcos 60=v0cos 30-gt可得 v=v0,t=由牛
11、顿第二定律得水平方向加速度 a=g,水平位移 x=v0sin 30t+ (g)t2=UAB=Ex=.6答案:11.(2017吉林期末)如图所示,水平放置的平行板电容器,两板间距为 d=8 cm,板长为 L=25 cm,接在直流电源上,有一带电液滴以 v0=0.5 m/s 的初速度从板间的正中央水平射入,恰好做匀速直线运动,当它运动到 P 处时迅速将下板向上提起 cm,液滴刚好从金属板末端飞 出,求:(1)将下板向上提起后,液滴的加速度大小; (2)液滴从射入电场开始计时,匀速运动到 P 点所用时间为多少?(g 取 10 m/s2) 解析:(1)带电液滴在板间受重力和竖直向上的电场力,因为液滴匀
12、速运动,所以有qE=mg,q=mg,即 qU=mgd当下板向上提后,d 减小,E 增大,电场力增大,故液滴向上偏转,在电场中做类平抛运动.此时 液滴所受电场力F=q=mga= g=2 m/s2.(2)因为液滴刚好从金属板末端飞出,所以液滴在竖直方向上的位移是 .设液滴从 P 点开始在匀强电场中飞行的时间为 t1,= a,t1=0.2 s而液滴从刚进入电场到出电场的时间为 t2=0.5 s所以液滴从射入电场开始匀速运动到 P 点时间为 t=t2-t1=0.3 s. 答案:(1)2 m/s2 (2)0.3 s 12.导学号 58826166(2018辽宁大连模拟)空间存在水平方向的大小不变、方向周
13、期性变化的电场,其变化规律如图所示(取水平向右为正方向).一个质量为 m、电荷量为+q 的粒子 (重力不计),开始处于图中的 A 点.在 t=0 时刻将该粒子由静止释放,经过时间 t0,刚好运动 到 B 点,且瞬时速度为零.已知电场强度大小为 E0.试求:7(1)电场变化的周期 T 应满足的条件; (2)A,B 之间的距离. 解析:(1)经过时间 t0,瞬时速度为零,故时间 t0为周期的整数倍, 即 t0=nT解得 T=(n 为正整数).(2)作出 v t 图像,如图所示.最大速度为 vm=v t 图像与时间轴包围的面积表示位移大小s= vmt0=(n 为正整数).答案:(1)T=(n 为正整
14、数) (2)(n 为正整数)13.导学号 58826167(2017广东深圳二模)如图所示,匀强电场方向沿 x 轴的正方向,电场强度为 E.在 A(d,0)点有一个静止的中性微粒,由于内部作用,某一时刻突然分裂成两个质量 均为 m 的带电微粒,其中电荷量为 q 的微粒 1 沿 y 轴负方向运动,经过一段时间到达(0,-d) 点.不计重力和分裂后两微粒间的作用.试求:(1)分裂时两个微粒各自的速度; (2)当微粒 1 到达(0,-d)点时,电场力对微粒 1 做功的瞬时功率; (3)当微粒 1 到达(0,-d)点时,两微粒间的距离. 解析:(1)微粒 1 在 y 方向不受力,做匀速直线运动;在 x
15、 方向由于受恒定的电场力,做匀加速 直线运动,所以微粒 1 做的是类平抛运动. 设微粒 1 分裂时的速度为 v1,微粒 2 的速度为 v2, 在 y 方向上有 d=v1t8在 x 方向上有 a=,d= at2v1=,速度方向沿 y 轴的负方向.中性微粒分裂成两微粒时,遵守动量守恒定律, 有 mv1+mv2=0 所以 v2=-v1所以 v2的大小为,方向沿 y 轴正方向.(2)设微粒 1 到达(0,-d)点时的速度为 vB,则电场力做功的瞬时功率为P=qEvBcos =qEvBx,其中由运动学公式 vBx=,所以 P=qE.(3)两微粒的运动具有对称性,如图所示,当微粒 1 到达(0,-d)点时发生的位移s1=d, 则当微粒 1 到达(0,-d)点时,两微粒间的距离为 2s1=2d.答案:(1) 速度方向沿 y 轴的负方向 方向沿 y 轴正方向(2)qE (3)2d
