《课后限时集训22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《课后限时集训22电容器、带电粒子在电场中的运动(17页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、课后限时集训田电容器、带电粒子在电场中的运动建议用时:45分钟山组基础巩固练1如图所示,心脏除颤器用于刺激心脏恢复正常的跳动, 它通过皮肤上的电 极板使电容器放电。已知某款心脏除颤器,在短于一分钟内使70 yF电容器充电 到5 000 V,存储875 J能量,抢救病人时一部分能量在 2 ms脉冲时间通过电极 板放电进入身体,此脉冲的平均功率为 100 kW。下列说法正确的是( )A 电容器放电过程中电压不变B 电容器充电至2 500 V时,电容为35 yFC 电容器充电至5 000 V时,电荷量为35 CD 电容器所释放出的能量约占存储总能量的23%D 电容器放电过程,电荷量减少,电压减小,选
2、项A错误;电容不随电压、电荷量的变化而变化,选项B错误;由 C =着知 Q = CU = 70X 10-6X 5X 103PtC= 0.35 C,选项C错误;由n=知,E总100X 103X 2X 10-3n=x 100% = 23%875选项D正确。2.(2019深圳一模)如图所示,带电的平行板电容器和静电计用导线相连,()A 若仅使上极板上移一段距离,则电容器的电容增大B 若仅向两极板间插入云母介质,则板极间电场强度减小C 若静电计指针张角增大,可能仅是因为两极板正对面积增大D 若静电计指针张角减小,可能仅是因为两极板间距变大B 根据平行板电容器电容的决定式可知, 若仅使上极板上移一段距离
3、,电 容器两极板间距离增大,则电容器的电容减小,选项A错误;若仅向两极板间插入云母介质,极板间介电常数变大,电容器电容增加,由U=知,极板间电势差变小,由E=知,极板间电场强度减小,选项 B正确;若两极板正对面积 增大,由电容决定式知,电容器电容增大,由 U = 知,极板间电势差变小,则静电计指针张角减小,选项 C错误;若两极板间距变大,则电容器电容减小,同理可知极板间电势差变大,静电计指针张角变大,选项 D错误。3.如图所示,a、b两个带正电的粒子,以相同的速度先后垂直于电场线从 同一点进入平行板间的匀强电场后,a粒子打在B板的a点,b粒子打在I 的b点。若不计粒子重力,贝U ()A . a
4、的电量一定大于 b的电量B b的质量一定大于a的质量C a的比荷一定大于b的比荷D b的比荷一定大于a的比荷C 由题知,粒子在匀强电场中做类平抛运动,由x=2hmavvoV。,由于 V。, EqaC正确。分别与电源两极相连,4. (2018江苏高考)如图所示,水平金属板 A、B电油滴处于静止状态。现将 B板右端向下移动一小段距离,两金属板表面仍均为等势面,则该油滴(油精A仍然保持静止C 向左下方运动B .竖直向下运动D .向右下方运动D 由于水平金属板A、B分别与电源两极相连,两极板之间的电势差不变,将B板右端向下移动一小段距离,极板之间的电场强度将减小,油滴所受电场 力减小,且电场力方向斜向
5、右上方向,则油滴所受的合外力斜向右下方, 所以该 油滴向右下方运动,选项 D正确。5. (2019江苏高考)一匀强电场的方向竖直向上,t = 0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P-t关系图象是()动,加速度为晋,经过时间t,电场力方向速度为 歩,功率为P= Fv = qE X歩,所以P与t成正比,故A正确。6. 如图所示,两块平行、正对的金属板水平放置,分别带有等量的异种电荷, 使两板间形成匀强电场,两板间的距离为d。有一带电粒子以某速度vo紧贴着A 板左端沿水平方向射入匀强电场,带电粒子恰好落在B板的右边缘。带电粒子所受的重力忽略不计。
6、现使该粒子仍从原位置以同样的方向射入电场,但使该 粒子落在B板的中点,下列措施可行的是()ALI晦 r%taIiH1A 仅使粒子的初速度变为2voB 仅使粒子的初速度变为2plC 仅使B板向上平移dD 仅使B板向下平移dB 带电粒子在垂直电场方向做匀速直线运动, 有x = vot,在沿电场方向做2 2 2初速度为零的匀加速直线运动,有 d= 2*=2 mdt2,联立可得x2=qu ,现在要使x变为原来的一半,即x2为原来的四分之一,所以需要将粒子的初速度变为学,A错误,B正确;仅使B板向上平移号,则根据C = 4可得电容增大Q11为原来的两倍,根据u=q可得电压变为原来的2,x2变为原来的,c
7、错误;仅一 1 一 2使B板向下平移d,同理可得电容变为原来的2,电压变为原来的2倍,x2变为原来的2倍,D错误。7. 侈选)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()抵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L = vot,在竖直方向上有
8、 尸*at2,加速度为a= md,联立解得y二蕊二qiE,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。8. (2019贵州重点中学联考)如图所示,空间存在竖直向下的匀强电场,电场 强度大小为E,有一个半圆形轨道,圆心为 0。一带电粒子质量为m,电荷量为+ q(重力不计),从与圆心等高的轨道上 A点以水平速度vo向右入射,落在轨道02mvo 0D - qEtan 2上C点,已知OC与OB的夹角
9、为则带电粒子从A点运动到C点的时间为( )2mvo0A. qE cos 2 mvo0C.-qEcos 2B 设轨道半径为R,由图中几何关系可知,A、C之间的水平距离x= R +Rcos 0,竖直高度h = Rsin 0,带电粒子在电场中运动受到的电场力 F = qE,加速度a= ,设带电粒子从A点运动到C点的时间为t,由类平抛运动规律,有x = v0t, h =at2,联立解得 t= 2qEptan 0,选项 B 正确。9. 如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+ q的小球从小孔正上方高h处由静 止开始下落,穿过小孔到达下极板
10、处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为 g)。求:(1)小球到达小孔处的速度大小;(2) 极板间电场强度大小和电容器所带电荷量;(3) 小球从开始下落至运动到下极板处的时间。解析(1)设小球到达小孔处的速度大小为 v ,由自由落体运动规律有v2= 2gh,得 v = , 2gh。(2)设小球在极板间运动的加速度大小为 a,由 v2 = 2ad,得 a=晋,由牛顿第二定律 qE mg = ma,电容器的电荷量Q= CU= CEd,mg h + dqdCmg h + dq1由h = qgt2得小球做自由落体运动的时间ti =由0= v at2得小球在电场中运动的时间
11、则小球运动的总时间t= ti + t2 =h + d 2h h : g答案. 2ghmg h + dmV_Cmg h+ dqh + dIT组素养提升练10. (多选)(2019烟台一模)在水平向左的匀强电场中,一带电颗粒以速度v从a点水平向右抛出,不计空气阻力,颗粒运动到 b点时速度大小仍为v,方向竖直向下。已知颗粒的质量为 m,电荷量为q,重力加速度为g,则颗粒从a运动到b的过程中()A .做匀变速运动B .速率先增大后减小1C .电势能增加了 2mv2a点的电势比b点低2mvqAC 颗粒受到的重力和电场力是恒力,所以颗粒做的是匀变速运动,故 A正确;颗粒所受重力与电场力的合力斜向左下方,则
12、颗粒的速率先减小后增大,1故B错误;在沿电场方向,颗粒的动能减小量为AEk= qmv2,减小的动能转化1为了颗粒的电势能,所以颗粒电势能增加了 imv2,故C正确;在沿电场方向有1qUab = 0 2mv2,解得 Uab =mq,所以a点的电势比b点低,故d错误。11. 侈选)(2019苏锡常镇一模)如图所示,地面上方分布着竖直向上的匀强电 场。一带正电的小球从油中 A处由静止释放后竖直下落,已知小球在AB段做加速运动,在BC段做匀速运动,M和N是小球下落过程中经过的两个位置。 在此过程中,小球()A .在AB段的加速度大小逐渐增大B .在N点的机械能比M点的小C .机械能和电势能的总量保持不
13、变D .机械能的变化量大于电势能的变化量BD 小球在AB段做加速运动,在BC段做匀速运动,故AB段合力大于0,而BC段合力等于0,所以在AB段合力必然在减小,即在 AB段的加速度大小 逐渐减小,A错误;由于下落过程中,电场力和阻力始终做负功,导致小球的机 械能减小,故B正确;下落过程中,阻力也会做功,导致部分机械能转化为内 能,使机械能和电势能的总量减少,故 C错误;下落过程中,小球的机械能不 断减小,转化为电势能和内能,故机械能的减少量大于电势能的增加量,故D正确。12. (2019重庆九校联盟联考)在如图所示的平面直角坐标系 xOy中,第I象 限区域内有沿y轴正方向(竖直向上)的匀强电场,
14、电场强度大小Eo= 50 N/C;第 W象限区域内有一宽度d= 0.2 m、方向沿x轴正方向休平向右)的匀强电场。质 量m = 0.1 kg、带电荷量q=+ 1 x 10_初速度V0的大小; A、B两点间的电势差 Uab ; 小球经过B点时的速度大小。解析(1)小球进入竖直方向的匀强电场后做类平抛运动,小球带正电, 受 C的小球从y轴上P点以一定的初速度垂 直y轴方向进入第I象限后,从x轴上的A点进入第W象限,并恰好沿直线通 过该区域后从B点离开,已知P、A的坐标分别为(0,0.4 m),(0.4 m,0),取重力 加速度g= 10 m/s2。求:到的电场力方向竖直向上,根据牛顿第二定律,加速度a=mg qE0m/s2,根据平抛运动规律,小球沿水平方向做匀速运动,有 xa = v0t,竖直方向有yp = |at2,代入数据,解得vo= 1 m/s(2)设水平电场的电场强度大小为 E,因未进入水平电场前,带电小球做类平抛运动,所以进入电场时竖直方向的速度vy= 2ypa,因为小球在水平电场区域恰好做直线运动, 所以合外力的方向与速度方向在一条直线上,即速度方向与合外力的方向相同,有qE vo mg vy,解得 E = 50 N/C ,设小球在水平电场中运动的水平距离为 I,qE =丄