《2020高考物理單元卷 電容器與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理單元卷 電容器與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三模塊 第6章 第3單元 一、選擇題 1．一帶電粒子在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用時(shí)，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是 (　　) A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析：帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下可以被加速，可以偏轉(zhuǎn)，(例如沿電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直電場(chǎng)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中)，B、C可能；也可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(例如電子繞原子核的高速旋轉(zhuǎn))，D可能出現(xiàn)；不能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A不可能出現(xiàn)． 答案：A 圖13 2．如圖13所示，從F處釋放一個(gè)無(wú)初速度的電子向B板方向運(yùn)動(dòng)，指出下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的描述中哪句是錯(cuò)誤的(設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為U)

2、 (　　) A．電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是Ue B．電子從B板到達(dá)C板動(dòng)能變化量為零 C．電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能是3Ue D．電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 解析：電子在AB之間做勻加速運(yùn)動(dòng)，且eU＝ΔEk，A正確；在BC之間做勻速運(yùn)動(dòng)，B正確；在CD之間做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)D板時(shí)，速度減為零，C錯(cuò)誤，D正確． 答案：C 圖14 3．(2020年天津卷)如圖14所示，帶等量異號(hào)電荷的兩平行金屬板在真空中水平放置，M、N為板間同一電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，一帶電粒子(不計(jì)重力)以速度vM經(jīng)過(guò)M點(diǎn)在電場(chǎng)線上向下運(yùn)動(dòng)，且未與下板接觸，一段時(shí)間后，粒子以速度vN折回N點(diǎn)，則 (　　) A．粒子受電

3、場(chǎng)力的方向一定由M指向N B．粒子在M點(diǎn)的速度一定比在N點(diǎn)的大 C．粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在N點(diǎn)的大 D．電場(chǎng)中M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì) 解析：兩平行金屬板間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)．帶電粒子先向下運(yùn)動(dòng)又折回說(shuō)明粒子先向下做勻減速運(yùn)動(dòng)，折回后向上做勻加速運(yùn)動(dòng)．整個(gè)過(guò)程具有對(duì)稱性，由此可知B項(xiàng)正確． 答案：B 4．如圖15所示的示波管，當(dāng)兩偏轉(zhuǎn)電極XX′、YY′電壓為零時(shí)，電子槍發(fā)射的電子經(jīng)加速電壓加速后會(huì)打在熒光屏上的正中間(圖示坐標(biāo)的O點(diǎn)，其中x軸與XX′電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向重合，x軸正方向垂直于紙面指向紙內(nèi)，y軸與YY′電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向重合)．若要電子打在圖示坐標(biāo)的第Ⅲ象限，則 (　　

4、) 圖15 A．X、Y極接電源的正極，X′、Y′接電源的負(fù)極 B．X、Y′極接電源的正極，X′、Y接電源的負(fù)極 C．X′、Y極接電源的正極，X、Y′接電源的負(fù)極 D．X′、Y′極接電源的正極，X、Y接電源的負(fù)極 解析：若要電子打在圖示坐標(biāo)的第Ⅲ象限，電子在x軸上向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)使X′接正極，X接負(fù)極；電子在y軸上也向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)使Y′接正極，Y接負(fù)極，所以選項(xiàng)D正確． 答案：D 5．如圖16所示，兩平行金屬板水平放置并接到電源上，一個(gè)帶電微粒P位于兩板間恰好平衡，現(xiàn)用外力將P固定，然后使兩板各繞其中點(diǎn)在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)α角，如圖中虛線所示，撤去外力，則P在兩板間

5、 (　　) 圖16 A．保持靜止 B．水平向左做直線運(yùn)動(dòng) C．向左下方運(yùn)動(dòng) D．不知α角的值無(wú)法確定P的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 解析：設(shè)初狀態(tài)極板間距是d，旋轉(zhuǎn)α角度后，極板間距變?yōu)閐cosα，所以電場(chǎng)強(qiáng)度E′＝，而且電場(chǎng)強(qiáng)度的方向也旋轉(zhuǎn)了α，由受力分析可知，豎直方向仍然平衡，水平方向有電場(chǎng)力的分力，所以微粒水平向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故B選項(xiàng)正確．解決本題的關(guān)鍵是確定新場(chǎng)強(qiáng)與原來(lái)場(chǎng)強(qiáng)在大小、方向上的關(guān)系． 答案：B 圖17 6．平行板間有如圖17所示的周期性變化的電壓．重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央，從t＝0時(shí)刻開(kāi)始將其釋放，運(yùn)動(dòng)過(guò)程無(wú)碰板情況．在圖17所示的圖象中，能正確定性

6、描述粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象的是 (　　) 解析：0～時(shí)間內(nèi)粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).～T時(shí)間內(nèi)做加速度恒定的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由對(duì)稱性可知，在T時(shí)速度減為零．此后周期性重復(fù)，故A對(duì)． 答案：A 7．傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖18所示為測(cè)定壓力的電容式傳感器，將電容器、零刻度在中間的靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)成閉合回路．當(dāng)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)膜片產(chǎn)生形變，引起電容的變化，導(dǎo)致靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)．從對(duì)膜片施加恒定的壓力開(kāi)始到膜片穩(wěn)定之后，靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況為(已知電流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏) (　　) 圖18 A．向左偏到某一刻度后回到零刻度

7、B．向右偏到某一刻度后回到零刻度 C．向右偏到某一刻度后不動(dòng) D．向左偏到某一刻度后不動(dòng) 解析：由題意可知，電容器始終與電源相連，所以兩極板間的電壓U不變，壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，兩極板間距離d減小，電容C＝增大，由C＝可知，兩極板帶電荷量增加，即對(duì)電容器有一短暫的充電過(guò)程，又因?yàn)樯蠘O板帶正電，所以靈敏電流計(jì)指針向右偏；當(dāng)壓力使膜片穩(wěn)定后，電容不變，兩極板帶電荷量不變，電流計(jì)指針重新回到零刻度處．綜上所述，B選項(xiàng)正確． 答案：B 圖19 8．豎直放置的平行金屬板A、B連接一恒定電壓，兩個(gè)電荷M和N以相同的速率分別從極板A邊緣和兩板中間沿豎直方向進(jìn)入板間電場(chǎng)，恰好從極板B邊

8、緣射出電場(chǎng)，如圖19所示，不考慮電荷的重力和它們之間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．兩電荷的電荷量可能相等 B．兩電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等 C．兩電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度相等 D．兩電荷離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能相等 解析：帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)可分解為沿電場(chǎng)方向的勻加速運(yùn)動(dòng)與垂直電場(chǎng)方向的勻速運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，所以兩電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，B對(duì)；又因?yàn)閐＝at2，a＝，因?yàn)槠D(zhuǎn)量d不同，故a一定不同，C錯(cuò)．由a＝，因不知m的關(guān)系，q可能相等，也可能不相等，故A正確．當(dāng)q相等時(shí)，電荷從進(jìn)入到離開(kāi)，電場(chǎng)力做的功不同，由動(dòng)能定理可知，兩電荷離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能不同，D錯(cuò)． 答

9、案：AB 9．(2020年全國(guó)卷Ⅱ)圖20中虛線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的等間距平行直線，兩粒子M、N質(zhì)量相等，所帶電荷的絕對(duì)值也相等．現(xiàn)將M、N從虛線上的O點(diǎn)以相同速率射出，兩粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡分別如圖中兩條實(shí)線所示．點(diǎn)a、b、c為實(shí)線與虛線的交點(diǎn)，已知O點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)．若不計(jì)重力，則 (　　) 圖20 A．M帶負(fù)電荷，N帶正電荷 B．N在a點(diǎn)的速度與M在c點(diǎn)的速度大小相同 C．N在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至a點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功 D．M在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)它做的功等于零 解析：由O點(diǎn)電勢(shì)高于C點(diǎn)電勢(shì)知，場(chǎng)強(qiáng)方向垂直虛線向下，由兩粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向知N粒子

10、所受電場(chǎng)力方向向上，M粒子所受電場(chǎng)力方向向下，故M粒子帶正電、N粒子帶負(fù)電，A錯(cuò)誤．N粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功．M粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)電場(chǎng)力也做正功．因?yàn)閁aO＝UOc，且M、N粒子質(zhì)量相等，電荷的絕對(duì)值相等，由動(dòng)能定理易知B正確．因O點(diǎn)電勢(shì)低于a點(diǎn)電勢(shì)，且N粒子帶負(fù)電，故N粒子運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做正功，C錯(cuò)誤．O、b兩點(diǎn)位于同一等勢(shì)線上，D正確． 答案：BD 10．(2020年全國(guó)卷Ⅱ)一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置，兩極板間有一帶電荷量不變的小油滴，油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比．若兩極板間電壓為零，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的

11、電壓為U，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速上升．若兩極板間電壓為—U，油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小、方向?qū)⑹? (　　) A．2v、向下 B．2v、向上 C．3v、向下 D．3v、向上 解析：當(dāng)不加電場(chǎng)時(shí)，油滴勻速下降，即Ff＝kv＝mg；當(dāng)兩極板間電壓為U時(shí)，油滴向上勻速運(yùn)動(dòng)，即F電＝kv＋mg，解之得：F電＝2mg，當(dāng)兩極間電壓為—U時(shí)，電場(chǎng)力方向反向，大小不變，油滴向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)電＋mg＝kv′，解之得：v′＝3v，C項(xiàng)正確． 答案：C 二、計(jì)算題 圖21 11．如圖21所示，一光滑斜面的直角點(diǎn)A處固定一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的絕緣小球，另

12、一同樣小球置于斜面頂點(diǎn)B處，已知斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，現(xiàn)把上部小球從B點(diǎn)由靜止自由釋放，球能沿斜面從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到斜面底端C處，求： (1)小球從B處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到斜面中點(diǎn)D處時(shí)的速度； (2)小球運(yùn)動(dòng)到斜面底端C處時(shí)，球?qū)π泵娴膲毫κ嵌啻螅? 解析：由于小球沿斜面下滑過(guò)程中所受電場(chǎng)力為變力，因此不能用功的定義來(lái)求解，只能用動(dòng)能定理求解 (1)由題意知：小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)，由于AD＝AB，所以有電勢(shì)φD＝φB，即UDB＝φD－φB＝0① 則由動(dòng)能定理得：mgsin30°＝mv－0② 聯(lián)立①②解得：vD＝③ (2)當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)時(shí)，對(duì)球受力分析如圖22所示，則由平衡條件得： 圖22 FN＋F庫(kù)

13、sin30°＝mgcos30°④ 由庫(kù)侖定律得： F庫(kù)＝⑤ 聯(lián)立④⑤得： FN＝mg－ 由牛頓第三定律得：FN′＝FN＝mg－. 答案：(1)　(2)mg－ 圖23 12．如圖23所示，兩塊長(zhǎng)3 cm的平行金屬板AB相距1 cm，并與300 V直流電源的兩極相連接，φA<φB.如果在兩板正中間有一電子(m＝9×10－31kg，e＝－1.6×10－19C)，沿著垂直于電場(chǎng)線方向以2×107m/s的速度飛入，則： (1)電子能否飛離平行金屬板？ (2)如果由A到B分布寬1 cm的電子帶通過(guò)此電場(chǎng)，能飛離電場(chǎng)的電子數(shù)占總數(shù)的百分之幾？ 解析：(1)當(dāng)電子沿AB兩板正中央以v0＝2×107m/s的速度飛入電場(chǎng)時(shí)，若能飛出電場(chǎng)，則電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t＝① 在沿AB方向上，電子受電場(chǎng)力的作用，在AB方向上的位移為 y＝at2② 又a＝＝＝③ 由①②③式得 y＝()2 ＝××()2m ＝6×10－3m＝0.6 cm， 而＝0.5 cm，所以y>，故粒子不能飛出電場(chǎng)． (2)從(1)的求解可知，與B板相距為y的電子帶是不能飛出電場(chǎng)的，而能飛出電場(chǎng)的電子帶寬度為x＝d－y＝(1－0.6) cm＝0.4 cm. 故能飛出電場(chǎng)的電子數(shù)占總電子數(shù)的百分比為： n＝×100%＝×100%＝40%. 答案：(1)不能　(2)40%