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2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)32 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(含解析)

上傳人:Sc****h 文檔編號(hào):105062445 上傳時(shí)間:2022-06-11 格式:DOC 頁(yè)數(shù):9 大小:2.43MB
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1、作業(yè)32 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 8 一、選擇題 1.如圖32-1所示,從F處由靜止釋放一個(gè)電子,電子向B板方向運(yùn)動(dòng),設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為U(V),下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的描述中錯(cuò)誤的是(  ) 圖32-1 A.電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是U(eV) B.電子從B板到達(dá)C板的過(guò)程中,動(dòng)能的變化量為零 C.電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能是3U(eV) D.電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 解析:由題圖可知,電子在A、B板間做加速運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力做的正功為U(eV);電子在B、C板間做勻速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能變化量為零;電子在C、D板間做減速運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力做的功為-U(eV),電子在D板處速度為零,故電子在A板和

2、D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng),選C. 答案:C 圖32-2 2.(2019年哈爾濱六中模擬)如圖32-2所示,a、b為兩個(gè)固定的帶正電荷量為q的點(diǎn)電荷,相距為L(zhǎng),通過(guò)其連線中點(diǎn)O作此線段的垂直平分面,在此平面上有一個(gè)以O(shè)為圓心,半徑為L(zhǎng)的圓周,其上有一個(gè)質(zhì)量為m,帶電荷量為-q的點(diǎn)電荷c做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則c的速率為(  ) A.q  B.q  C.q  D.q 解析:負(fù)點(diǎn)電荷c受到的靜電力充當(dāng)向心力,連接a、b、c三點(diǎn),cO為ab的垂直平分線,ac=L,所以∠acO=30°,故三角形abc為等邊三角形,故根據(jù)矢量合成法則,可得a、b對(duì)c的靜電力為F=2kcos30°=,根據(jù)F=m,聯(lián)立解得

3、v=q ,故B正確. 答案:B 3.(2019年吉林遼源五中模擬)如圖32-3所示,D為一理想二極管(正向電阻為0,反向電阻無(wú)窮大),平行金屬板M、N水平放置,兩板之間有一帶電微粒以速度v0沿圖示方向做直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí),將M板迅速向上平移一小段距離,則此后微粒的運(yùn)動(dòng)情況是(  ) 圖32-3 A.沿軌跡①運(yùn)動(dòng)     B.沿軌跡②運(yùn)動(dòng) C.沿軌跡③運(yùn)動(dòng) D.沿軌跡④運(yùn)動(dòng) 解析:當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí),迅速將M板上移一小段距離,由于二極管反向電阻無(wú)窮大,兩極板上電量不變,由電容的決定式C=,定義式C=得MN兩板間電壓升高,由E==,知電場(chǎng)強(qiáng)度不變,粒子受到的電

4、場(chǎng)力不變,微粒的運(yùn)動(dòng)方向不變,仍沿軌跡②做直線運(yùn)動(dòng),故B正確,A、C、D錯(cuò)誤. 答案:B 4.(2019年商丘高三模擬)如圖32-4,一帶電粒子從小孔A以一定的初速度射入平行板P和Q之間的真空區(qū)域,經(jīng)偏轉(zhuǎn)后打在Q板上如圖所示的位置.在其他條件不變的情況下要使該粒子能從Q板上的小孔B射出,下列操作中可能實(shí)現(xiàn)的是(不計(jì)粒子重力)(  ) 圖32-4 A.保持開關(guān)S閉合,適當(dāng)上移P極板 B.保持開關(guān)S閉合,適當(dāng)左移P極板 C.先斷開開關(guān)S,再適當(dāng)上移P極板 D.先斷開開關(guān)S,再適當(dāng)左移P極板 圖32-5 解析:如圖32-5,粒子在板間做類斜拋運(yùn)動(dòng),將速度分解為水平方向vx和

5、豎直方向vy.豎直方向:vy=v0sinθ,加速度a=,E為場(chǎng)強(qiáng),設(shè)t為粒子上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間,則t==.水平方向位移x=vx·2t=2v0tcosθ.保持開關(guān)S閉合,電容器兩板間電壓U不變,適當(dāng)上移P極板,兩極板間的距離變大,根據(jù)E=知場(chǎng)強(qiáng)變小,豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng),水平方向的位移x=2v0tcosθ變大,該粒子可能從Q板的B孔射出,A正確;若左移P極板,不影響場(chǎng)強(qiáng),仍落在原處,B錯(cuò)誤;斷開開關(guān)S,則電容器電荷量Q不變,適當(dāng)上移P極板,由E=知場(chǎng)強(qiáng)E不變,則粒子仍落到原處,C錯(cuò)誤;斷開開關(guān)S,若左移P極板,由E=知S變小E變大,則粒子加速度a變大,上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間t變小,則水平方向位移

6、x變小,不能到達(dá)B孔,D錯(cuò)誤. 答案:A 5.(2019年湖北宜昌模擬)如圖32-6所示,一個(gè)帶電粒子從粒子源飄入(初速度很小,可忽略不計(jì))電壓為U1的加速電場(chǎng),經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中線射入,A、B板長(zhǎng)為L(zhǎng),相距為d,電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應(yīng)該滿足的條件是(  ) 圖32-6 A.< B.< C.< D.< 解析:根據(jù)qU1=mv2,再根據(jù)t=和y=at2=··,由題意知,y

7、直屏,平行板板長(zhǎng)、板間距均為L(zhǎng),板間電壓恒定.一帶電粒子(重力不計(jì))以平行于板的初速度v0沿兩板中線進(jìn)入電場(chǎng),粒子在屏上的落點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為,當(dāng)左端入口處均勻分布的大量上述粒子均以平行于板的初速度v0從MN板左端各位置進(jìn)入電場(chǎng)(忽略粒子間作用力),下列結(jié)論正確的是(  ) A.有的粒子能到達(dá)屏上 B.有的粒子能到達(dá)屏上 C.有的粒子能到達(dá)屏上 D.有的粒子能到達(dá)屏上 解析:帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),從電場(chǎng)中飛出后做勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)位移為y,根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:物體任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線一定通過(guò)此時(shí)水平位移的中點(diǎn).根據(jù)幾何關(guān)系

8、得=,則y=.若帶電粒子恰好打在屏上,粒子應(yīng)該從金屬板的邊緣離開電場(chǎng),則粒子的入射點(diǎn)應(yīng)當(dāng)偏離中心線的距離為,由于粒子是均勻分布的,所以只有的粒子能到達(dá)屏上,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)誤. 答案:C 圖32-8 7.(2019年云南曲靖聯(lián)考)(多選)如圖32-8所示電路中,A、B為兩塊豎直放置的金屬板,G是一只靜電計(jì),開關(guān)S合上后,靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度,下述哪些做法可使指針張角增大(  ) A.使A、B兩板靠近一些 B.使A、B兩板正對(duì)面積錯(cuò)開一些 C.?dāng)嚅_S后,使B板向右平移拉開一些 D.?dāng)嚅_S后,使A、B兩板正對(duì)面積錯(cuò)開一些 解析:圖中靜電計(jì)的金屬桿接A板,外殼和B

9、板均接地,靜電計(jì)顯示的是A、B兩極板間的電壓,指針張角越大,表示兩板間的電壓越高.當(dāng)合上S后,A、B兩板與電源兩極相連,板間電壓等于電源電壓不變,靜電計(jì)指針張角不變;當(dāng)斷開S后,板間距離增大,正對(duì)面積減小,都將使電容器的電容變小,而電容器電荷量不變,由U=可知,板間電壓U增大,從而使靜電計(jì)指針張角增大.綜上所述,選項(xiàng)C、D正確. 答案:CD 圖32-9 8.(2019年大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)(多選)在如圖32-9所示的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,用絕緣細(xì)線拴住的帶電小球在豎直平面內(nèi)繞懸點(diǎn)O做圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(  ) A.帶電小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),細(xì)線拉力有可能最小 B.帶電小球一定做

10、變速圓周運(yùn)動(dòng) C.帶電小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),細(xì)線拉力一定最小 D.帶電小球不一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析:當(dāng)小球所受重力與電場(chǎng)力合力為零時(shí),繩子的拉力提供向心力,合外力做功為零,小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)重力和電場(chǎng)力的合力不為零時(shí),則小球做變速圓周運(yùn)動(dòng),B錯(cuò),D正確;當(dāng)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線的拉力提供向心力,在圓周上任何一點(diǎn)細(xì)線的拉力大小都相等,如果小球做變速圓周運(yùn)動(dòng),小球帶正電時(shí),在最高點(diǎn)細(xì)線拉力最小,如果小球帶負(fù)電,若電場(chǎng)力大于重力,在最高點(diǎn),小球的拉力最大,C錯(cuò),A正確. 答案:AD 9.(多選)如圖32-10所示,豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上,上面放一質(zhì)量為m

11、的帶正電小球,小球與彈簧不連接,施加外力F將小球向下壓至某位置靜止.現(xiàn)撤去F,使小球沿豎直方向運(yùn)動(dòng),在小球由靜止釋放到剛離開彈簧的過(guò)程中,重力、電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功分別為W1和W2,小球離開彈簧時(shí)的速度為v,不計(jì)空氣阻力,則上述過(guò)程中(  ) 圖32-10 A.小球的重力勢(shì)能增加-W1 B.小球的電勢(shì)能減少W2 C.小球的機(jī)械能增加W1+mv2 D.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析:根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系,可知W1=-ΔEpG,所以重力勢(shì)能增加量ΔEpG=-W1,A項(xiàng)正確;根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系可知,電勢(shì)能減少量ΔEpE=W2,B項(xiàng)正確;由題可知,小球動(dòng)

12、能增加量為mv2,重力勢(shì)能增加量為-W1,故機(jī)械能增加量為-W1+mv2,C項(xiàng)錯(cuò);整個(gè)過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)小球做功,故系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,D項(xiàng)錯(cuò). 答案:AB 10.(多選)如圖32-11甲所示,平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力),兩板間距離足夠大.當(dāng)兩板間加上如圖32-11乙所示的交變電壓后,在下圖中,反映電子速度v、位移x和加速度a三個(gè)物理量隨時(shí)間t的變化規(guī)律可能正確的是(  ) 圖32-11 解析:在平行金屬板之間加上如題圖乙所示的交變電壓時(shí),電子在平行金屬板間所受的電場(chǎng)力大小不變,F(xiàn)=,由牛頓第二定律F=ma可知,電子的加速度大小不變,電子在第一個(gè)內(nèi)向B板做勻加速直線

13、運(yùn)動(dòng),在第二個(gè)內(nèi)向B板做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在第三個(gè)內(nèi)反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在第四個(gè)內(nèi)向A板做勻減速直線運(yùn)動(dòng),所以a-t圖象應(yīng)如圖D所示,v-t圖象應(yīng)如圖A所示,A、D正確,C錯(cuò)誤;又因勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移x=v0t+at2,所以x-t圖象應(yīng)是曲線,B錯(cuò)誤. 答案:AD 11.(2019年河南鄭州二測(cè))(多選)如圖32-12所示,一水平放置的平行板電容器,下板A固定,上板B與豎直懸掛的絕緣彈簧連接,A、B間有一固定的帶正電荷的液滴P,電容器帶電荷量為Q1,若讓電容器充電或放電,使之帶電荷量為Q2,則下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖32-12 A.若Q2>Q1,則彈簧的長(zhǎng)度增加 B.若Q2>

14、Q1,則電容器的電容減少 C.若Q2>Q1,則帶電液滴P的電勢(shì)能增加 D.若Q2Q1,P到下板的距離不變但板間電場(chǎng)強(qiáng)度增大,所以帶電液滴P所在處電勢(shì)升高,帶電液滴P的電勢(shì)能增大,故C正確;同理若讓電容器放電使之帶電荷量為Q2,且Q2

15、在絕緣水平桌面(桌面足夠大)上方存在平行于桌面的電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖32-13甲所示,小物塊帶電荷量為q=+1×10-4 C,將其放在該水平桌面上并由靜止釋放,小物塊的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖32-13乙所示,重力加速度g取10 m/s2,則下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖32-13 A.小物塊在4 s內(nèi)的位移為6 m B.小物塊的質(zhì)量為2 kg C.小物塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 D.小物塊在4 s內(nèi)電勢(shì)能減少了18 J 解析:小物塊在4 s內(nèi)的位移為x=×2×(2+4) m=6 m,故A正確;由題圖乙可知,前2 s內(nèi)小物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二

16、定律有qE1-μmg=ma,由題圖乙知加速度為a=1 m/s2,2 s后小物塊做勻速運(yùn)動(dòng),由平衡條件有qE2=μmg,聯(lián)立解得q(E1-E2)=ma,由題圖甲可得E1=3×104 N/C,E2=2×104 N/C,代入數(shù)據(jù)解得m=1 kg,由qE2=μmg可得μ=0.2,故B錯(cuò)誤,C正確;小物塊在前2 s的位移s1=×2×2 m=2 m,小物塊在2~4 s內(nèi)的位移s2=vt2=4 m,電場(chǎng)力做的正功W=qE1s1+qE2s2=1×10-4×3×104×2 J+1×10-4×2×104×4 J=14 J,則電勢(shì)能減少了14 J,故D錯(cuò)誤. 答案:AC 二、非選擇題 13.(2019年河南洛

17、陽(yáng)名校聯(lián)考)在電場(chǎng)方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一帶電小球從A點(diǎn)豎直向上拋出,其運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖32-14所示.小球運(yùn)動(dòng)的軌跡上A、B兩點(diǎn)在同一水平線上,M為軌跡的最高點(diǎn).小球拋出時(shí)的動(dòng)能為8.0 J,在M點(diǎn)的動(dòng)能為6.0 J,不計(jì)空氣的阻力.求: 圖32-14 (1)小球水平位移x1與x2的比值; (2)小球落到B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkB; (3)小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中最小動(dòng)能Ekmin. 解析:(1)如圖32-15所示,帶電小球在水平方向上受電場(chǎng)力的作用做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),豎直方向上只受重力作用做豎直上拋運(yùn)動(dòng),故從A到M和M到B的時(shí)間相等,則x1∶x2=1∶3. (2)小球從

18、A到M,水平方向上電場(chǎng)力做功W電=6 J,則由能量守恒可知,小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為EkB=Ek0+4W電=32 J. (3)由于合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性,設(shè)小球所受的電場(chǎng)力為F,重力為G,則有: 圖32-15 ??= 由圖可知,tanθ==?sinθ= 則小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中速度最小時(shí)速度一定與等效重力G′垂直,故Ekmin=m(v0sinθ)2= J. 答案:(1)1∶3 (2)32 J (3) J 14.(2019年山東下學(xué)期高考預(yù)測(cè))如圖32-16所示,一足夠長(zhǎng)的斜面傾角為θ=37°,斜面所在的空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)(未畫出).現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正

19、電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))以初速度v0從斜面底端的A點(diǎn)豎直向上拋出,當(dāng)小球落在斜面上的B點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平.已知重力加速度大小為g,sin37°=,cos37°=,求: 圖32-16 (1)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??; (2)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,小球和斜面的最遠(yuǎn)距離d. 解析:(1)設(shè)小球到B點(diǎn)時(shí)豎直上升的高度為h,則有 h= 小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí),所用的時(shí)間為t= 小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的水平位移為x=··t2 由幾何關(guān)系可知tan θ== 聯(lián)立解得E=. (2)將小球的初速度v0沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向進(jìn)行分解,由幾何關(guān)系可知,小球在垂直于斜面方向上的分速度v1=v0cosθ=v0 將小球受到的重力和電場(chǎng)力沿平行于斜面和垂直于斜面方向進(jìn)行分解,設(shè)小球在垂直于斜面方向上的加速度大小為a,則有 qEsinθ+mgcosθ=ma, 解得a=g,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得d=, 代入數(shù)據(jù)解得d=. 答案:(1) (2) 9

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