（讲练测）高考物理一轮复习 专题29 电容器 带电粒子在电场中的运动（练）（含解析）-人教版高三全册物理试题

专题29电容器带电粒子在电场中的运动（练）1．（多选）如图所示，在开关S闭合时，质量为m的带电液滴处于静止状态，下列判断正确的是：（）GaGabA．保持S闭合，将上极板稍向左平移，液滴将会向上运动B．保持S闭合，将上极板稍向下平移，电流表中会有a→b的电流C．将S断开，将上极板稍向左平移，液滴仍保持静止D．将S断开，将上极板稍向下平移，液滴仍保持静止【答案】BD【名师点睛】本题考查电容器的动态分析，要注意正确应用电容的决定式、定义式的正确应用;分析场强的两种形式：和．2．（多选）如图所示，A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度．下列操作可使指针张开角度增大一些的是：（）A．保持开关S闭合，将R上的滑片向右移动B．断开开关S后，将A、B两极板分开一些C．断开开关S后，将A、B两极板的正对面积减小一些D．保持开关S闭合，将A、B两极板分开一些【答案】BC【名师点睛】本题考查电容器的动态分析，关键抓住断开电键，电容器所带的电量不变，电键闭合，电容器两端的电势差不变；静电计测量的是电容器两端的电势差，断开电键，电容器所带的电量不变，根据电容的变化判断电势差的变化．闭合电键，电容器两端的电势差等于电源的电动势。3．（多选）如图所示为密立根实验示意图，两水平放置的金属板，充电后与电源断开连接，其板间距为d，电势差为U，现用一喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入板间，若其中一质量为m的油滴恰好能悬浮在板间，重力加速度为ｇ，则下列说法正确的是：（）A．该油滴所带电荷量大小为B．密立根通过该实验测出了电子的电荷量C．该油滴所带电荷量可能为-2．0×10-18C【答案】AB【解析】根据平衡条件，有：，故，然后发现q总是某个最小值的整数倍，可估算出电子的电量，故选项AB正确；不同油滴的所带电荷量虽不相同，但都是最小电荷量（元电荷）的整数倍，故C错误；若把上金属板向下平移一段距离，根据，Q=CU，可得，，因两板带电量一定，故若把上金属板向下平移一段距离，两板场强不变，故油滴将不动，选项D错误；故选AB．【名师点睛】本题关键是明确密立根油滴实验的实验原理，液体所受的重力与电场力平衡，并且要知道任何带电体所带电量都是元电荷的整数倍；密立根通过该实验测量出电子的电荷量而获得诺贝尔物理奖。4．（多选）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电路中的分别为总阻值一定的滑动变阻器，为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），电压表为理想表，当电键S闭合时，电容器C中一带电微粒恰好处于静止状态，有关下列说法中正确的是：（）A、只逐渐增大的光照强度的过程中，电阻消耗的电功率变大，电阻中有向上的电流B、只调节电阻的滑动端向上移动的过程中，电源消耗的功率变大，中有向上的电流C、若断开电键S，电容器C所带电荷量不变，带电微粒仍然处于静止状态D、只调节电阻的滑动端向下移动的过程中，电压表示数不变，带电微粒将向上运动【答案】AD【名师点睛】做电路动态变化时，一般都是根据局部电路的变化，推导整个电路的整体变化，然后再根据整体变化，推导另外部分电路的变化，题中稳定时电容器与电路部分是相对独立的．分析油滴是否运动，关键分析电场力是否变化。5．如右图所示，是研究平行板电容器电容的实验装置，其中极板A接地，极板B与静电计相接，静电计外壳也接地。在实验中，若将A极板稍向左移动一些，增大电容器两极板间的距离，电容器所带的电量可视为不变，这时可观察到静电计金属箔张角会_________；两极板间的距离增大后，两极板间的电场强度_________。（填“变大”“变小”或“不变”）【答案】变大、不变【名师点睛】解决本题的关键根据，判断电容的变化，根据判断电势差的变化，根据判断两极板间电场强度的变化。1．平行板电容器与电动势为E的直流电源，电阻R、电键k连接成如图所示的电路，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的p点且恰好处于静止状态，断开电键k，若将下极板竖直向上移动一小段距离，则：（）A．油滴将竖直向上运动B．油滴的电势能减小C．p点的电势将降低D．电容器极板带电量增大【答案】C【解析】断开电键前，粒子受电场力和重力平衡，故电场力向上，故粒子带负电；断开电键后，电容器的带电量Q不变，根据公式、和U=Ed，有：，故极板距离变化不会引起板间场强的变化，故电场力不变；故粒子保持静止；故A错误；断开电键后，改变极板间距，电场强度不变，根据U=Ed，AP间的电势差减小，由于UAP=φp，故P点的电势减小；粒子带负电，根据Ep=qφp，由于油滴带负电荷，所以油滴的电势能增加，故C正确，B错误；断开电键K后，电容器的带电量不变；故D错误；

故选C．【名师点睛】本题考查电容器的动态分析；要知道当电容器与电源相连接时，电容器两端的电压不变，而电容器充电后断开，则电容器两板上的电量不变；同时本题中电势能为易错点，应注意电势能与电势及电荷量均有关系。2．如图所示，一带电粒子以速度v0垂直于场强方向沿上板边缘射入匀强电场，刚好贴下边缘飞出，已知产生场强的金属板长为L，如果带电粒子的速度为2v0时，当它的竖直位移等于板间距d时，它距上板左侧边缘的水平射程x为：（）A．1．5LB．2LC．2．5LD．3L【答案】C【名师点睛】此题考查了带电粒子在电场中的偏转问题；解答此题要熟练运用运动的分解法研究类平抛运动，即从水平方向和竖直方向考虑，对于本题也可以根据三角形相似法求出水平射程，即粒子离开电场后速度反向延长线交上板的中点。3．相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始：（）A．运动的时间tP＞tQB．电势能减少量之比EP:EQ=2:1C．电荷量之比：tP:tQ=2:1D．动能增加量之比：EkP:EkQ=4:1【答案】4．（多选）如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略。平行板电容器C的极板水平放置。闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间的a点静止不动。如果仅改变下列某一个条件，能使油滴竖直向下运动的是：（）A．减小R1的阻值aB．减小R2的阻值aC．增大两板间的距离D．将两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转一个小角度【答案】AC【解析】电路稳定时，电容器的电压等于可变电阻的电压，当减小的阻值，导致总电流增大，则外电压减小，因此电容器的电压减小，板间场强增弱，油滴将向下运动．故A正确；电路稳定时，当增大的阻值，不改变电路中的电流，因此电容器的电压不变，板间场强不变，油滴将不运动．故B错误；增大两板间的距离，因电容器的电压不变，则电场强度减小，导致油滴向下运动，故C正确；设初状态极板间距是d，场强为E，两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转一个小角度θ，旋转角度后，极板间距变为，板间电压不变，根据公式分析得知，板间场强变化为，而且电场强度的方向也旋转了，由受力分析可知，电场力在竖直方向的分力为仍与重力平衡，水平方向电场力有向左的分力，所以油滴向左匀加速直线运动，故D错误【名师点睛】电路稳定时，电容器的电压等于可变电阻的电压，改变，对电容器的电压没有影响．减小R1分担的电压增大，电容器的电压减小，油滴将向下运动．当接通开关S，电容器的电压仍不变，只有间距变化才会导致电场强度变化，从而确定油滴是否运动。5．一电子以4×106m/s的速度沿与电场垂直的方向从A点沿垂直于电场强度方向飞入，并从B点沿与场强方向成150°角的方向飞出该电场，如图所示．则A、B两点的电势差为V（电子质量为9．1×10-31kg，电量为1．6×【答案】【名师点睛】电子垂直进入匀强电场中，做类平抛运动，作出电子经过B点时速度的分解图，求出经过B点时的速度，根据动能定理求解A、B两点间的电势差；本题运用动能定理求电势差，也可以根据类平抛运动的特点，牛顿第二定律和运动学结合求解。1．【2016·全国新课标Ⅰ卷】一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器：（）A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变【答案】D【解析】电容器接在恒压直流电源上，两极板的电压不变，若将云母介质移出，相对介电常数减小，电容器的电容减小，所以极板上的电荷量变小，极板间的距离不变，所以极板间的电场强度不变，故A、B、C错误，D正确。【名师点睛】本题主要考查平行板电容器的动态平衡，要注意正确应用电容的决定式、定义式，板间场强公式。2．【2016·天津卷】如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则：（）A．θ增大，E增大B．θ增大，Ep不变 C．θ减小，Ep增大D．θ减小，E不变【答案】D【名师点睛】此题是对电容器的动态讨论；首先要知道电容器问题的两种情况：电容器带电荷量一定和电容器两板间电势差一定；其次要掌握三个基本公式：，，Q=CU；同时记住一个特殊的结论：电容器带电荷量一定时，电容器两板间的场强大小与两板间距无关。3．【2015·海南·5】如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为M、电荷量为q（q＞0）的粒子，在负极板附近有另一质量为m、电荷量为-q的粒子，在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距的平面。若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M：m为：（）A．3:2B．2：1C．5:2D．3:1【答案】A【解析】设电场强度为E，两粒子的运动时间相同，对M有，，；对m有，，联立解得，A正确。【方法技巧】做此类问题的关键是把粒子在电场中的运动分解为垂直电场方向上和沿电场方向上两个分运动，两分运动具有等时性。4．【2015·天津·7】（多选）如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场，之后进入电场线竖直向下的匀强电场发生偏转，最后打在屏上，整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么：（）A．偏转电场对三种粒子做功一样多B．三种粒子打到屏上时速度一样大C．三种粒子运动到屏上所用时间相同D．三种粒子一定打到屏上的同一位置，【答案】AD【名师点睛】带电粒子在电场中的加速和偏转是在考纲中属于II级要求，利用动能定理、平抛运动规律解决电场中加速、偏转问题的基本方法，熟记一些二级结论有助于提升答题速度，如不同粒子在同一电场中先加速再偏转时，偏移量与比荷无关、偏转电场做功与粒子质量无关等。5．【2014·海南·4】如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d；在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子