高考物理一轮复习 第6章 静电场 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动课后限时训练 新人教版选修

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺电容器 带电粒子在电场中的运动一、选择题(本题共8小题，14题为单选，58题为多选)1(2017湖南省五市十校高三联考)如图所示，水平放置的平行板电容器的两板间有一竖直向上的匀强电场，下板接地，两板间距离为10cm，A点距下板3cm，B点距上板3cm。质量m0.01kg、电荷量q103C的小球能够在A点保持静止。现将小球移到匀强电场之外。g10m/s2，下列说法正确的是(C)A上板的电势比下板高10VBA点的电势为3VC电荷量为103C的带负电的点电荷在A点的电势能为3103JD将电荷量为103C的带负电的点电荷从A点移到B点，电场力对该点电荷做功4103J解析首先根据小球能够在A点保持平衡得mgEq，可求出E100N/C，方向为从下到上。在匀强电场中，有UEd，得U下上10V，下板电势比上板高10V，故A选项错误；同理可得A点的电势为A3V，故B选项错误；电荷量为103C的带负电的点电荷在A点的电势能为EpAAq3103J，所以C选项正确；将电荷量为103C的带负电的点电荷从A点移到B点，电场力对该点电荷做功WEqdAB4103J，故D选项错误。2(2016安徽江南十校联考摸底)一个平行板电容器充电后与电源断开，负极板B接地，P为两极板间一点，如图所示，用E表示电容器两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，表示P点的电势，则下列说法中正确的是(A)A若保持B极板不动，将A极板向下移动少许，则U变小，E不变B若将一玻璃板插入A、B两极板之间，则C变大，E变大C若将A极板向左平行移动少许，则U变小，不变D若保持A极板不动，将B极板向上移动少许，则U变，不变解析若保持B极板不动，将A极板向下移动少许，电容增大，根据QCU，Q不变，则U变小，又QCU，C，E，可得E不变，故A正确。若将一玻璃板插入A、B两极板之间，电容C变大，根据QCU，Q不变，则U变小，E变小，故B错误。若将A极板向左平行移动少许，则电容C减小，由QCU，Q不变，则U变大，E变大，由UEd知，P点与下极板间的电势差增大，则P点的电势升高，故C错误。若保持A极板不动，将B极板向上移动少许，电容C变大，则U变小，E不变，由UEd知，P点与下极板间的电势差变小，降低，故D错误。3(2016河北张家口模拟)如图所示，P、Q为平行板电容器，两极板竖直放置，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球。将该电容器与电源连接，闭合开关后，悬线与竖直方向夹角为，则(D)A保持开关闭合，缩小P、Q两极间的距离，角度会减小B保持开关闭合，加大P、Q两极间的距离，角度会增大C断开开关，加大P、Q两板间的距离，角度会增大D断开开关，缩小P、Q两极间的距离，角度不变化解析保持开关闭合，电容器两端的电压不变，减小两板间距离，根据E，电场强度增大，角度增大，A错误；增大两板间距离，场强减小，角度减小，B错误；将开关断开，Q不变，则有E，改变距离d，场强不变，角度不变，C错误，D正确。4(2016东北师大附中、吉林一中、松原实验中学等五校联考)如图所示，在匀强电场中有四条间距均为d的平行等势线1、2、3、4，各条线上的电势分别为0、0、20、30；有一个带电粒子，质量为m(不计重力)，电荷量为q，从A点与等势线4成角以初速度v0射入电场中，到达等势线2上的B点时，速度方向恰好水平向左，则匀强电场场强的大小为(A)ABCD解析带电粒子在匀强电场中做类斜抛运动，水平方向做速度为vxv0cos的匀速直线运动，竖直方向做初速度为vyv0sin，加速度为a的匀减速直线运动，对运动过程应用动能定理有Eq2dmvmv，解得E，A正确。5(2016广东佛山禅城区调研)一个电容为C的平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，如图所示。以Q表示极板所带电荷量，U表示电容器两极板间的电压，E表示两极板间的场强，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，那么(BC)AC变小BQ不变CU变小DE变大解析由平行板电容器电容的决定式C可知，正极板下移，d减小，电容C增大，A错误；电容器充电后与电源断开，Q不变，B正确；由U可知：电压U减小，C正确，由E可知E不变，D错误。6(2016河北邯郸一模)如图，A、B、C、D是一个椭圆的四个顶点，该椭圆处于匀强电场中，电场强度方向平行于该椭圆所在平面。在椭圆平面内将一个带负电的粒子从椭圆上E点先后以相同的速率v沿不同方向射入椭圆区域，粒子将经过椭圆上的不同点，其中经过C点的粒子动能最小，若不计粒子所受的重力和空气阻力，则下列判断中正确的是(BD)A电场强度方向由A指向BB电场强度方向由D指向CC粒子到达B点时动能最大D粒子到达D点时电势能最小解析经过C点的粒子的动能最小，所以C点是椭圆上电势最低的点，电场强度的方向只有由D指向C，C点的电势才是整个椭圆上电势最低的点，A错误，B正确；D点的电势最高，从E点沿不同的方向射出负粒子，到达D点的粒子动能最大，电势能最小，C错误，D正确。7(2016安徽宿州一模)如图所示，两带电平行金属板水平放置，板长为L，距离右端L处有一竖直放置的光屏M。一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v0从两板中央射入板间，最后垂直打在M屏上，重力加速度为g。则下列结论正确的是(BC)A板间电场强度大小为B板间电场强度大小为C粒子在竖直方向上经过的总路程为D粒子在板内做匀变速直线运动解析带电粒子能垂直打在屏上，说明一定要考虑粒子的重力，粒子在水平方向做匀速直线运动，在板内和板外的运动时间相同，在板间，竖直方向受向上的电场力和向下的重力，加速度向上，射出电场时，速度斜向上；在板外，仅受重力，竖直方向做速度竖直向上、加速度竖直向下且大小为g的匀减速直线运动，到达屏时，竖直分速度减为零，在竖直方向，在板间和板外，两过程具有对称性，所以板间的加速度ag，即Eqmgma，即Eq2mg，场强大小为E，粒子在板内和板外均做匀变速曲线运动，A、D错误，B正确。粒子在竖直方向经过的总路程sgt22，t，解得s，C正确。8(2017山东潍坊期末)如图所示，水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，一带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，由此可知(AD)A从B到C，小球的动能减小B从B到C，小球的电势能减小C从A到B与从B到C小球的运动时间一定相等D从A到B与从B到C小球的速度变化量大小一定相等解析由运动轨迹可知：在MN上方，带电小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动；在MN下方，带电小球在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，加速度竖直向上，从B到C，合外力做负功，动能减小，A正确；从B到C，电场力做负功，小球电势能增加，B错误；由于电场力大小不确定，则小球在电场中加速度不确定，故两过程的时间长短不确定，C错误；由于水平方向做匀速直线运动，所以速度的变化仅发生在竖直方向上，所以从A到B与从B到C两过程速度的变化量大小一定相等，D正确。二、非选择题9.板长为L的平行金属板与水平面成角放置，板间有匀强电场。一个带负电、电量为q、质量为m的液滴，以速度v0垂直于电场方向射入两板间，如图所示，射入后液滴沿直线运动，两极板间的电场强度E。液滴离开电场时的速度为。(液滴的运动方向没有改变)解析受力情况如图所示，液滴一定沿初速度方向做匀减速运动。由图可知，qEmgcos，所以E，根据运动学公式有v2v2aL，式中agsin得v。10(2016江西上高二中、宜春一中等四校联考)如图所示，一带电平行板电容器水平放置，板间距d0.40m，电容器电容为C6104F，M板带电荷量为Q6103C，金属板M上开有一小孔。有A、B两个质量均为m0.10g、电荷量均为q8.0105C的带电小球(可视为质点)，其间用长为L0.10m的绝缘轻杆相连，处于竖直状态，A小球恰好位于小孔正上方H0.20m处。现由静止释放并让两个带电小球保持竖直下落。(g取10m/s2)求：(1)小球在运动过程中的最大速率。(2)小球由静止释放运动到距N板的距离最小的过程需要多少时间。答案(1)2m/s(2)0.45s解析(1)两板间电压为：UV10V，由受力分析知：当F合0时，速度最大，设有n个球进入电场时，合力为零。2mgnEq，E，代入数据，n1，可知当A球刚进入电场时，F合0时，小球速率达到最大值，v22gH，v2m/s。(2)自由下落H的时间为：t10.2s，匀速运动的时间为：t20.05s，设减速运动的时间为t3，则2Eq2mg2ma，解得a10m/s2，t30.2s，Tt1t2t30.45s。11(2016四川南充一诊)如图所示空间分为、两个足够长的区域，各分界面(图中虚线)水平，区域存在匀强电场E11.0104V/m，方向竖直向上；区域存在匀强电场E2105V/m，方向水平向右，两个区域宽度分别为d15.0m，d24.0m，一质量m1.0108kg、带电荷量q1.6106C的粒子从D点由静止释放，粒子重力忽略不计，求：(1)粒子离开区域I时的速度大小；(2)粒子出区域后加另一个匀强电场，使粒子在此电场作用下经1.0s速度变为零，求此电场的方向及电场强度E3。答案(1)4103m/s(2)与水平方向夹角为30斜向左下方50V/m解析(1)由动能定理得qE1d1mv，解得v14103m/s。(2)粒子在区域做类平抛运动，建立直角坐标