教科版高中物理必考23带电粒子在电场中的运动单元测试

1、名校名 推荐带电粒子在电场中的运动1(2017 宁波二模 )如图所示， a、b 为平行金属板，静电计的外壳接地，合上开关 S 后，静电计的指针张开一个较小的角度，能使角度增大的办法是()A使 a、b 板的距离增大一些B使 a、 b 板的正对面积减小一些C断开 S，使 a、 b 板的距离增大一些D断开 S，使 a、 b 板的正对面积增大一些解析：选 C开关 S 闭合，电容器两端的电势差不变，则静电计指针的张角不变，故 A、 B 错误；断开 S，电容器所带的电量不变，a、b 板的距离增大，则电容减小， 根据 UQC知，电势差增大， 则指针张角增大， 故 C 正确；断开 S，电容器所带的电量不变，

2、a、b 板的正对面积增大，电容增大，根据 UQC知，电势差减小，则指针张角减小，故 D 错误。2(2017 衡水调研 )一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间有一个正检验电荷固定在P 点，如图所示，以 C 表示电容器的电容、E 表示两板间的场强、 表示 P 点的电势， W 表示正电荷在 P 点的电势能，若正极板保持不动， 将负极板缓慢向右平移一小段距离l0 ，则下列关于各物理量与负极板移动距离x 的关系图像中正确的是 ()1名校名 推荐解析：选 C由 C rS知，C 与两极板间距离 d 成反比， C 与 x 不是线性4kd关系， A 错；电容器充电后与电源断开，电荷量不变，由C、Q

3、 CU、 UrS4kd4kQ错；因负极板接地，电势为零，所以P 点电势为 Ed 得 E r是定值， BS E(Lx)，L 为 P 点到负极板的初始距离， E 不变， 随 x 增大而线性减小， C 对；由 W q知 W 与电势 变化情况一样， D 错。3(多选 )如图所示，平行板电容器与电动势为E 的直流电源 (内阻不计 )连接，下极板接地。 一带电油滴位于电容器中的 P 点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则()A带电油滴将沿竖直方向向上运动BP 点的电势将降低C带电油滴的电势能将增加D电容器的电容减小，极板带电荷量将增加解析：选 BC上极板向上移动一小段距离

4、后，板间电压不变，仍为电源电动势 E，故电场强度将减小，油滴所受电场力减小，故油滴将向下运动，A 错；P 点的电势大于 0，且 P 点与下极板间的电势差减小，所以P 点的电势降低， B对；两极板间电场方向竖直向下，所以P 点的油滴应带负电，当P 点电势减小rS时，油滴的电势能应增加， C 对；电容器的电容C4kd，由于 d 增大，电容 C应减小，极板带电荷量QCE 将减小， D 错。对点训练：带电粒子在电场中的直线运动4.(多选 )如图所示， M 、N 是在真空中竖直放置的两块平行金属板，板间有匀强电场，质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子，以初速度 v0 由小孔进入电场，当 M 、 N 间电

5、压为 U 时，粒子刚好能到达 N 板，如果要使这个带电粒子能到达M 、N 两板间距的12处返回，则下述措施能满足要求的是()1A使初速度减为原来的 22名校名 推荐B使 M、 N 间电压提高到原来的2 倍C使 M、 N 间电压提高到原来的4 倍1D使初速度和 M 、 N 间电压都减为原来的 21解析：选 BD在粒子刚好到达N 板的过程中，由动能定理得qEd 022mv 02，所以 dm2qEv0 ，令带电粒子离开 M 板的最远距离为x，则使初速度减为原来的1，xd；使 M 、N 间电压提高到原来的 2 倍，电场强度变为原来的 2 倍，24xd，使 M 、 N 间电压提高到原来的 4倍，电场强度

6、变为原来的4 倍， xd；241d使初速度和 M、 N 间电压都减为原来的2，电场强度变为原来的一半， x 2。5.真空中某竖直平面内存在一水平向右的匀强电场，一质量为 m 的带电微粒恰好能沿图示虚线(与水平方向成 角)由 A 向 B 做直线运动，已知重力加速度为g，微粒的初速度为 v 0，则 ()A微粒一定带正电B微粒一定做匀速直线运动C可求出匀强电场的电场强度D可求出微粒运动的加速度解析：选 D因微粒在重力和电场力作用下做直线运动，而重力竖直向下，由微粒做直线运动条件知电场力必水平向左，微粒带负电， A 错；其合外力必与速度反向，大小为 F mg ，即微粒一定做匀减速直线运动，加速度为 a

7、g ，sin sin B 错， D 对；电场力 qEmgcot ，但不知微粒的电荷量，所以无法求出其电场强度， C 错。对点训练：带电粒子在匀强电场中的偏转6(多选 )(2017 合肥联考 )如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的ABCD 面与 EFGH 面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD 面带正电， EFGH面带负电。从小孔P 沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴A、B、 C，最后分别落在1、2、3 三点，则下列说法正确的是()3名校名 推荐A三个液滴在真空盒中都做平抛运动B三个液滴的运动时间一定相同C三个液滴落到底板时的速率相同D液滴 C 所带电荷量最多解析：选 BD三个

8、液滴在水平方向受到电场力作用，水平方向不是匀速直线运动，所以三个液滴在真空盒中不是做平抛运动，选项A 错误；由于三个液滴在竖直方向做自由落体运动，三个液滴的运动时间相同，选项B 正确；三个液滴落到底板时竖直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三个液滴到底板时的速率不相同，选项C 错误；由于液滴C 在水平方向位移最大，说明液滴C在水平方向加速度最大，所带电荷量最多，选项D 正确。7如图所示，一个带电粒子从粒子源飘入(初速度很小，可忽略不计)电压为 U1 的加速电场，经加速后从小孔 S 沿平行金属板 A、B 的中线射入， A、B 板长为 L，相距为 d，电压为 U2。则带电粒子能从 A、B 板间飞

9、出应该满足的条件是 ()U22dA.U1 L2U22d解析：选 CB.U2 dU1LU2d22D.U1L根据 qU112L，y121 qU2L 22mv，t2at ，由题意知， yv2 mdv1U22d22d，解得 U1 L2 ， 故 C 正确。8(2016 南高考海)如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成角，上极板带正电。一电荷量为 q q0的454名校名 推荐粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0 竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大。若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为()Ek0Ek0A.4qdB.2qdC.2Ek0D.2Ek02qdqd解析：选 B 当电场

10、足够大时， 粒子打到上极板的极限情况为： 粒子到达上极板处时速度恰好与上极板平行，粒子的运动为类平抛运动的逆运动。将粒子初速度 v0 分解为垂直极板的 vy 和平行极板的 v x，根据运动的合成与分解，当y 0 时，根据运动学公式有v y22Eq ，y v0 ，k0102，联立得vm d vcos 45E2mvEk0E 2qd，故选项 B 正确。考点综合训练9(2017 漳州八校联考 )如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电， 上极板接地， 它的极板长 L0.1 m，两板间距离 d 0.4 cm，有一束相同微粒组成的带正电粒子流从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下极板上，

11、微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上。设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间。已知微粒质量为m2106，kg电量 q1 10 8C，电容器电容为C 6F。求：210(g 10 m/s )(1)为使第一个粒子能落在下板中点，则微粒入射速度v0 应为多少？(2)以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下极板上？d 1 2解析： (1)第一个粒子只受重力： 2 2gtt 0.02 sv 0 L 2.5 m/s。2t(2)以 v 0速度入射的带电粒子，恰打到下极板右边缘时，有t1 L 0.04 s，v 0d 1 2g22at1 ，a4由 mg qEma5名校名 推荐U Q

12、E ddCQn q600 个。答案： (1)2.5 m/s(2)600 个10.如图所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O 点，现给电容器缓慢充电， 使两极板所带电荷量分别为Q 和 Q，此时悬线与竖直方向的夹角为6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到 3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。Q解析：设电容器电容为 C。第一次充电后两极板之间的电压为UCU两极板之间电场的电场强度为E d式中 d 为两极板间的距离。按题意，当小球偏转角16时，小球处于平衡位置。设小球质量为m，所带电荷量为 q，则有Tcos

13、1mgTsin 1qE式中 T 为此时悬线的张力。qQ可得 tan 1mgCd设第二次充电使正极板上增加的电荷量为Q，此时小球偏转角2 3，则2 q Q Qtan mgCdtan 1Q所以 tan 2Q Q代入数据解得Q2Q。答案： 2Q6名校名 推荐11(2017 邯郸质检 )如图，等量异种点电荷固定在水平线上的 M 、 N 两点上，有一质量为m、电荷量为 q(可视为点电荷 )的小球，固定在长为L 的绝缘轻质细杆的一端，细杆另一端可绕过 O 点且与 MN 垂直的水平轴无摩擦地转动，O 点位于 MN 的垂直平分线上距 MN 为 L 处。现在把杆拉起到水平位置，由静止释放，小球经过最低点B 时速度为 v ，取 O 点电势为零，忽略q 对等量异种电荷形成电场的影响。求：(1)小球经过 B 点时对杆的拉力大小；(2)在 Q、 Q 形成的电场中， A 点的电势 A；(3)小球继续向左摆动，经过与A 等高度的 C 点时的速度大小。解析： (1)小球经 B 点时，在竖直方向有2v2v由牛顿第三定律知，小球对