《新高考物理一轮复习知识梳理+分层练习专题46 电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习知识梳理+分层练习专题46 电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动（含解析）（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题46 电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动导练目标导练内容目标1电容器的动态分析目标2带电粒子在电场中的直线运动目标3带电粒子在电场中的抛体运动【知识导学与典例导练】一、 电容器的动态分析1平行板电容器动态的分析思路2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:【例1】如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板（M板）接地，在两板间的P点固定一个带负电的检验电荷。若正极板N保持不动，将负极板M缓慢向右平移一小段距离，下列说法
2、正确的是（）AP点电势升高B两板间电压增大C检验电荷的电势能增大D检验电荷受到的电场力增大【答案】C【详解】由；可得；BD因为电容器与电源断开，电荷量保持不变，两板间的距离d减小，所以两板间电压减小，两板间电场强度不变，检验电荷受到的电场力不变，故BD错误；AC因，为P到负极板之间的距离，减小，所以P点电势降低；因沿电场线方向电势降低，M板电势为零，所以P点电势为正，P点固定电荷为负，电势降低，电势能增加，C正确，A错误。故选C。【例2】如图所示是由电源E、灵敏电流计G、滑动变阻器R和平行板电容器C组成的电路，开关S闭合。在下列四个过程中，灵敏电流计中有方向由a到b电流的是（）A在平行板电容器
3、中插入电介质B减小平行板电容器两极板间的距离C减小平行板电容器两极板的正对面积D增大平行板电容器两极板的正对面积【答案】C【详解】A电容器保持和电源连接，电压U一定，在平行板电容器中插入电介质，由可知电容增大，由可知极板电荷量增加，电容器充电，电路中有b到a方向的电流通过电流计。故A错误；B减小平行板电容器两极板间的距离，由可知电容增大，由可知极板电荷量增加，电容器充电，电路中有b到a方向的电流通过电流计。故B错误；C减小平行板电容器两极板的正对面积，由可知电容减小，由可知极板带电荷量减小，电容器放电，电路中有a到b方向的电流通过电流计。故C正确；D同理增大平行板电容器两极板的正对面积，由可知
4、电容增大，由可知极板带电荷量增加，电容器充电，电路中有b到a方向的电流通过电流计。故D错误。故选C。二、 带电粒子在电场中的直线运动1做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合0，粒子或静止，或做匀速直线运动。(2)匀强电场中，粒子所受合外力F合0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。2用动力学观点分析a，E，v2v022ad(匀强电场)。3用功能观点分析匀强电场中：WEqdqUmv2mv02。非匀强电场中：WqUEk2Ek1。【例3】人体的细胞膜模型图如图所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位）。现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为，
5、膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图所示。初速度可视为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是（）AA点电势低于B点电势 B钠离子的电势能减小C钠离子的加速度变大 D若膜电位不变，当越大时，钠离子进入细胞内的速度越大【答案】B【详解】A因为钠离子带正电，其仅在电场力作用下从图中的点运动到点，说明电场力的方向沿指向，电场线由指向，所以点电势高于点电势，故A错误；B因为电场力对钠离子做正功，所以其电势能减少，故B正确；C因为膜内的电场可看作匀强电场，根据钠离子的加速度不变，故C错误；D根据动能定理可知钠离子进入细胞内的速度与距离大小无关，又因为膜电位不变，则钠
6、离子进入细胞内的速度大小不变，故D错误。故选B。三、 带电粒子在电场中的抛体运动1.求解电偏转问题的两种思路以示波管模型为例,带电粒子经加速电场U1加速,再经偏转电场U2偏转后,需再经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上而显示亮点P,如图所示。(1)确定最终偏移距离OP的两种方法方法1:方法2:(2)确定粒子经偏转电场后的动能(或速度)的两种方法2.特别提醒：（1）利用动能定理求粒子偏转后的动能时,电场力做功W=qU=qEy,其中“U”为初末位置的电势差,而不一定是U=。（2）注意是否考虑重力 基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量) 带电
7、颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力【例4】某种类型的示波管工作原理如图所示，电子先经过电压为的直线加速电场，再垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏移量为h，两平行板之间的距离为d，电压为，板长为L，把叫示波器的灵敏度，下列说法正确的是（）A电子在加速电场中动能增大，在偏转电场中动能不变B电子只要能离开偏转电场，在偏转电场中的运动时间一定等于C当、L增大，d不变，示波器的灵敏度一定减小D当L变为原来的两倍，d变为原来的4倍，不变，示波器的灵敏度增大【答案】B【详解】A电子在加速电场和偏转电场中，电场力均对电子做正功，电子动能增大，故A错误；B电子在加速
8、电场中，有解得电子只要能离开偏转电场，在偏转电场中的运动时间一定等于故B正确；C电子在偏转电场中，有结合联立可得可知当、L增大，d不变，示波器的灵敏度可能增大、可能减小、还可能不变，故C错误；D根据可知当L变为原来的两倍，d变为原来的4倍，不变，示波器的灵敏度不变，故D错误。故选B。【例5】如图所示，三维坐标系的轴方向竖直向上，所在空间存在沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为的小球从轴上的A点以速度沿x轴正方向水平抛出，A点坐标为（0，0，L），重力加速度为g，场强。则下列说法中正确的是（）A小球运动的轨迹为抛物线B小球在平面内的分运动为平抛运动C小球到达平面时的速度大小为D小球的运动
9、轨迹与平面交点的坐标为【答案】AB【详解】A带电小球始终受到重力与电场力，因此可等效成一个恒定的力，且此力方向与初速度方向垂直，所以做匀变速曲线运动，运动轨迹即为抛物线，A正确；B由于重力与电场力大小相等，所以小球在这两个力的合力所在平面运动，且与水平面成45，而在xOz平面内的分运动为平抛运动，B正确；C小球在重力与电场力共同作用产生的加速度为，则小球到达平面的时间增加的速度为小球到达平面时的速度大小为故C错误；D小球在Z轴方向做自由落体运动，只受重力，且初速度为零，所以经过时间则小球在x轴方向做匀速直线运动，则发生的位移而在y轴方向小球只受电场力，初速度为零，因此发生的位移所以小球的轨迹与
10、xOy平面交点的坐标为，故D错误。故选AB。【多维度分层专练】1如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为，则被测物体（ ）A向左移动时，增加B向右移动时，增加C向左移动时，不变D向右移动时，减少【答案】B【详解】AC当被测物体向左移动时，电容器极板间的电介质增多，根据则电容会增大，由于电荷量不变，根据Q=CU则电容器极板间的电压减小，即减少，故AC错误；BD当被测物体向右移动时，电容器极板间的电介
11、质减小，根据则电容会减小，由于电荷量不变，根据Q=CU则电容器极板间的电压增大，即增大，情况相反，故B正确，D错误。故选B。2如图所示，平行板电容器A、B两极板水平放置，现将其与理想的二极管（二极管具有单向导电性）串联接在电源上，已知上极板A通过二极管和电源正极相连，一带电小球从一确定的位置水平射入，打在下极板B上的N点，小球的重力不能忽略，现仅竖直上下移动A板来改变两极板A、B间距（下极板B不动，两极板仍平行，小球水平射入的位置不变），则下列说法正确的是（）A若小球带正电，当A、B间距离增大时，小球打在N点的右侧B若小球带正电，当A、B间距离减小时，小球打在N点的左侧C若小球带负电，当A、B
12、间距离减小时，小球打在N点的右侧D若小球带负电，当A、B间距离减小时，小球打在N点的左侧【答案】BC【详解】A因为二极管具有单向导电性，所以电容器两极板上的电荷量只能增大，不能减小；若小球带正电，小球受到的电场力竖直向下，当A、B间距离增大时，电容器的电容减小，但极板上的电荷量不变，两极板间电场强度不变，小球受力不变，所以仍会打在N点，A错误；B若小球带正电，A、B间距离减小，电容器电容变大，极板上电荷量变大，两极板间的电场强度增大，小球受到的竖直向下的合力变大，加速度变大，运动时间变小，水平位移变小，所以小球打在N点的左侧， B正确；CD若小球带负电，A、B间距离减小，电容增大，极板上电荷量
13、变大，两极板之间的电场强度增大，则电场力增大，方向向上，若电场力小于重力。小球做类平抛运动竖直方向上的加速度减小，运动时间边长，水平位移增大，小球将会打在N点的右侧，C正确，D错误。故选BC。3如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间的P点固定一个带正电的检验电荷。用C表示电容器的电容，E表示两板间的电场强度的大小，表示P点的电势，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，上述各物理量与负极板移动距离的关系图像中正确的是（）ABCD【答案】C【详解】A当负极板右移时，两板间的距离减小，由可知，随着减小增加，C变大，但C与x的图象不是一次函
14、数图象，选项A错误；B由可知则，E与d、x无关，选项B错误；C因负极板接地，设P点开始距负极板的距离是d，则P点的电势=E（d+x），P点的电势随x的减小而降低，选项C正确；D正电荷在P点的电势能所以Wx图象是一条倾斜的直线，选项D错误。故选C。4如图所示，匀强电场的方向与水平方向的夹角为。一质量为m、电荷量为q的带正电小球由静止开始沿与水平方向夹角为的直线斜向右上方做匀加速直线运动。经过时间t后，立即将电场方向沿逆时针方向旋转60，同时调节电场强度的大小，使带电小球沿该直线做匀减速运动。不计空气阻力，重力加速度为g。则（）A小球加速运动过程中，匀强电场的电场强度大小为B小球加速运动过程中的加
15、速度大小为C小球减速运动过程中，匀强电场的电场强度大小为D改变电场后经小球回到出发点【答案】D【详解】AB将重力和电场力沿着小球运动的方向分解，如图所示根据几何关系可得；联立解得；故AB错误；CD减速阶段，受力分析如图所示根据几何关系可得；解得；加速阶段减速阶段解得故D正确，C错误。故选D。5如图，在光滑水平面上静止一绝缘长木板B，一带正电的小物块A从B的最左端由静止释放，经过时间t，A向右运动位移大小为，B向右运动位移大小为。已知A与B接触面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B的质量均为m，A受电场力大小为F。以下说法正确的是（）A当时，A与B有相对运动B当时，A与B有相对运动Ct时刻，B的动能为D时间内，A的电势能增加【答案】B【详解】AB物块A、长木板B整体在水平方向
