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2022屆高考物理一輪復習 第7章 靜電場 第3講 電容器 帶電粒子在電場中的運動課時作業(yè)(含解析)

上傳人:xt****7 文檔編號:106690479 上傳時間:2022-06-13 格式:DOC 頁數(shù):9 大?。?90KB
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1、2022屆高考物理一輪復習 第7章 靜電場 第3講 電容器 帶電粒子在電場中的運動課時作業(yè)(含解析) 1.(2018·云南曲靖聯(lián)考)(多選)如圖所示電路中,A、B為兩塊豎直放置的金屬板,G是一只靜電計,開關S合上后,靜電計指針張開一個角度,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兩板正對面積錯開一些 C.斷開S后,使B板向右平移拉開一些 D.斷開S后,使A、B兩板正對面積錯開一些 答案:CD 解析:圖中靜電計的金屬桿接A板,外殼和B板均接地,靜電計顯示的是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.當合上S后,A、B兩板與電源兩

2、極相連,板間電壓等于電源電壓不變,靜電計指針張角不變;當斷開S后,板間距離增大,正對面積減小,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,從而使靜電計指針張角增大.綜上所述,選項C、D正確. 2.(2018·山東菏澤期末)(多選)一平行板電容器充電后與電源斷開,負極板接地,在兩極板間有一帶正電小球(電荷量很小)固定在P點,如圖所示.以U表示兩極板間的電壓,E表示兩極板間的場強,Ep表示該小球在P點的電勢能,若保持負極板不動,而將正極板移至圖中虛線所示位置,則(  ) A.U變小 B.U不變 C.E變大 D.Ep不變 答案:AD 解析:根據(jù)電容器充電后

3、與電源斷開可知,Q不變,將正極板移至圖中虛線所示位置,間距d減小,由C=,知電容C增大,又U=,電壓U減小,因E===,E不變,P點到下極板的距離不變,則P點與下極板的電勢差不變,P點的電勢φ不變,P點電勢能Ep=φq不變,選項A、D正確. 3.如圖所示,從F處由靜止釋放一個電子,電子向B板方向運動,設電源電動勢為U(V),下列對電子運動的描述中錯誤的是(  ) A.電子到達B板時的動能是U(eV) B.電子從B板到達C板的過程中,動能的變化量為零 C.電子到達D板時動能是3U(eV) D.電子在A板和D板之間做往復運動 答案:C 解析:由題圖可知,電子在A、B板間做加速運動,

4、電場力做的正功為U(eV);電子在B、C板間做勻速運動,動能變化量為零;電子在C、D板間做減速運動,電場力做的功為-U(eV),電子在D板處速度為零,故電子在A板和D板之間做往復運動,選C. 4.如圖所示,電子(不計重力,電荷量為e,質量為m)由靜止經(jīng)加速電場加速,然后從相互平行的A、B兩板的正中間射入,已知加速電場兩極間電壓為U1,A、B兩板之間電壓為U2,則下列說法中正確的是(  ) A.電子穿過A、B板時,其動能一定等于e B.為使電子能飛出A、B板,則要求U1>U2 C.若把電子換成另一種帶負電的粒子(忽略重力),它將沿著電子的運動軌跡運動 D.在A、B板間,沿電子的運動

5、軌跡,電勢越來越低 答案:C 解析:電子穿過A、B板時不一定從板的邊緣射出,所以動能不一定等于e,故A錯誤.為使電子能飛出A、B板,不能只要求U1>U2,因為豎直位移還與板長、板間距離有關,故B錯誤.電子在A、B板間的水平位移x=v0t,豎直位移y=at2,其中a=,eU1=mv,聯(lián)立得y=,與電荷量、質量無關,所以C正確.在A、B板間,電場力對電子做正功,電勢能減少,沿電子的運動軌跡電勢升高,所以D錯誤. 5.(2018·湖北宜昌模擬)如圖所示,一個帶電粒子從粒子源飄入(初速度很小,可忽略不計)電壓為U1的加速電場,經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中線射入,A、B板長為L,相距為d,

6、電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應該滿足的條件是(  ) A.< B.< C.< D.< 答案:C 解析:根據(jù)qU1=mv2,再根據(jù)t=和y=at2=··2,由題意知,y

7、后速度為v0,則 eU1=mv 在偏轉電場中水平方向:L=v0t 豎直方向:y=t2 聯(lián)立解得y=. (2)由類平拋運動的推論可得 = 聯(lián)立解得 OP=y(tǒng)+y=+=(L+2D). [能力提升] 7.(2018·河北張家口模擬)如圖所示,P、Q為平行板電容器,兩極板豎直放置,在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球.將該電容器與電源連接,閉合開關后,懸線與豎直方向夾角為α,則(  ) A.保持開關閉合,縮小P、Q兩板間的距離,角度α會減小 B.保持開關閉合,加大P、Q兩板間的距離,角度α會增大 C.斷開開關,加大P、Q兩板間的距離,角度α會增大 D.斷開開關,縮小P、Q兩板

8、間的距離,角度α不變化 答案:D 解析:保持開關閉合,電容器兩端的電壓不變,減小兩板間距離,根據(jù)E=,電場強度增大,角度α增大,A錯誤;增大兩板間距離,場強減小,角度α減小,B錯誤;將開關斷開,Q不變,則有E====,改變距離d,場強不變,角度α不變,C錯誤,D正確. 8.如圖所示,在空間中有平行于xOy平面的勻強電場,一群帶正電粒子(電荷量為e,重力不計,不計粒子間相互作用)從P點出發(fā),可以到達以原點O為圓心、R=25 cm為半徑的圓上的任意位置,比較圓上這些位置,發(fā)現(xiàn)粒子到達圓與x軸正半軸的交點A時,動能增加量最大,為60 eV,已知∠OAP=30°.則下列說法正確的是(  )

9、A.該勻強電場的方向沿x軸負方向 B.勻強電場的電場強度是240 V/m C.過A點的電場線與x軸垂直 D.P、A兩點間的電勢差為60 V 答案:D 解析:到A點時,動能增加量最大,說明等勢面在A點與圓相切(否則一定還可以在圓上找到比A點電勢低的點,粒子到達這點,動能增加量比到達A點時動能增加量大),即等勢面與y軸平行,電場力做正功,所以電場沿x軸正方向,P、A兩點間的電勢差UPA==60 V,由勻強電場中電場強度與電勢差的關系可得E==160 V/m,故D正確,A、B、C錯誤. 9.(多選)兩個相同的電容器A和B如圖所示連接,它們的極板均水平放置,當它們都帶有一定電荷并處于靜電平衡

10、時,電容器A中的一帶電粒子恰好靜止,現(xiàn)在電容器B的兩極板間插入一長度與板長相同的金屬塊,且兩極板的間距d不變,這時帶電粒子的加速度大小為g,重力加速度的大小為g.則下列說法正確的是(  ) A.帶電粒子加速度方向向下 B.電容器A的帶電量增加為原來的2倍 C.金屬塊的厚度為d D.電容器B兩板間的電壓保持不變 答案:AC 解析:帶電粒子靜止,則有mg=,得U=①,當在電容器B的兩極板間插入一長度與板長相同的金屬塊時,板間距減小,則由C=可知,電容器B的電容C增大,而兩個電容器的總電量不變,電壓相等,則知電容器B兩端的帶電量增大,電容器A兩端的電量減小,則由C=知電容器A板間電壓減

11、小,場強減小,粒子所受的電場力減小,所以粒子向下加速運動,故A項正確;帶電粒子向下加速運動,根據(jù)牛頓第二定律得mg-=m②,由①②解得U′=,則板間電壓變?yōu)樵瓉淼?,根?jù)電容的定義式C=,可知電容器A的帶電量變?yōu)樵瓉淼?,則電容器B的帶電量變?yōu)樵瓉淼谋叮呻娙莸亩x式C=,可知電容器B的電容變?yōu)樵瓉淼?倍,則電容器B的板間距減小到原來的,故金屬塊的厚度為d,C項正確,B、D項錯誤. 10.如圖所示,矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強電場,兩個帶正電的粒子a和b以相同的水平速度射入電場,粒子a由頂點A射入,從BC的中點P射出,粒子b由AB的中點O射入,從頂點C射出.若不計重力,則a和b的比荷之比

12、是(  ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶8 D.8∶1 答案:D 解析:如圖所示,設AB長為2h,BC長為2l,對a粒子有2h=aat=t,l=v0ta,解得2h=2,對b粒子有h=abt=t,2l=v0tb,解得h=2,可得=,D正確. 11.如圖甲所示,質量為m、電荷量為e的電子經(jīng)加速電壓U1加速后,在水平方向沿O1O2垂直進入偏轉電場.已知形成偏轉電場的平行板電容器的極板長為L(不考慮電場邊緣效應),兩極板間距為d,O1O2為兩極板的中線,P是足夠大的熒光屏,且屏與極板右邊緣的距離也為L. 甲 乙 (1)求電子進入偏轉電場時的速度大小v;

13、(2)若偏轉電場兩板間加恒定電壓,電子經(jīng)過偏轉電場后正好打中屏上的A點,A點與極板M在同一水平線上,求偏轉電場所加電壓U2; (3)若偏轉電場兩板間的電壓按如圖乙所示做周期性變化,要使電子經(jīng)加速電場后在t=0時刻進入偏轉電場,最后水平擊中A點,求偏轉電場電壓U0以及周期T分別應該滿足的條件. 答案:見解析 解析:(1)電子經(jīng)加速電場加速eU1=mv2 解得v=. (2)由題意知,電子經(jīng)偏轉電場偏轉后做勻速直線運動到達A點,設電子離開偏轉電場時的偏轉角為θ,由幾何關系得=tan θ 解得tanθ= 又tan θ==== 解得U2=. (3)要使電子在水平方向擊中A點,電子必向上極板偏轉,且vy=0,則電子應在t=0時刻進入偏轉電場,且電子在偏轉電場中運動的時間為整數(shù)個周期,因為電子水平射出,則電子在偏轉電場中的運動時間滿足 t==nT T===(n=1,2,3,…) 在豎直方向滿足 =2n×a2=2n×·2 解得U0=(n=1,2,3,…).

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