新高考物理一轮复习分层提升练习专题46 电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动（原卷版）

专题46电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动导练目标导练内容目标1电容器的动态分析目标2带电粒子在电场中的直线运动目标3带电粒子在电场中的抛体运动【知识导学与典例导练】电容器的动态分析1．平行板电容器动态的分析思路2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:【例1】如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板（M板）接地，在两板间的P点固定一个带负电的检验电荷。若正极板N保持不动，将负极板M缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（）A．P点电势升高 B．两板间电压增大C．检验电荷的电势能增大 D．检验电荷受到的电场力增大【例2】如图所示是由电源E、灵敏电流计G、滑动变阻器R和平行板电容器C组成的电路，开关S闭合。在下列四个过程中，灵敏电流计中有方向由a到b电流的是（）A．在平行板电容器中插入电介质B．减小平行板电容器两极板间的距离C．减小平行板电容器两极板的正对面积D．增大平行板电容器两极板的正对面积带电粒子在电场中的直线运动1．做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动。(2)匀强电场中，粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。2．用动力学观点分析a＝eq\f(qE,m)，E＝eq\f(U,d)，v2－v02＝2ad(匀强电场)。3．用功能观点分析匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02。非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1。【例3】人体的细胞膜模型图如图所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位）。现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为SKIPIF1<0，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图所示。初速度可视为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是（）A．A点电势低于B点电势B．钠离子的电势能减小C．钠离子的加速度变大D．若膜电位不变，当SKIPIF1<0越大时，钠离子进入细胞内的速度越大带电粒子在电场中的抛体运动1.求解电偏转问题的两种思路以示波管模型为例,带电粒子经加速电场U1加速,再经偏转电场U2偏转后,需再经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上而显示亮点P,如图所示。(1)确定最终偏移距离OP的两种方法方法1:方法2:(2)确定粒子经偏转电场后的动能(或速度)的两种方法2.特别提醒：（1）利用动能定理求粒子偏转后的动能时,电场力做功W=qU=qEy,其中“U”为初末位置的电势差,而不一定是U=U2（2）注意是否考虑重力①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．【例4】某种类型的示波管工作原理如图所示，电子先经过电压为SKIPIF1<0的直线加速电场，再垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏移量为h，两平行板之间的距离为d，电压为SKIPIF1<0，板长为L，把SKIPIF1<0叫示波器的灵敏度，下列说法正确的是（）A．电子在加速电场中动能增大，在偏转电场中动能不变B．电子只要能离开偏转电场，在偏转电场中的运动时间一定等于SKIPIF1<0C．当SKIPIF1<0、L增大，d不变，示波器的灵敏度一定减小D．当L变为原来的两倍，d变为原来的4倍，SKIPIF1<0不变，示波器的灵敏度增大【例5】如图所示，三维坐标系SKIPIF1<0的SKIPIF1<0轴方向竖直向上，所在空间存在沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为SKIPIF1<0的小球从SKIPIF1<0轴上的A点以速度SKIPIF1<0沿x轴正方向水平抛出，A点坐标为（0，0，L），重力加速度为g，场强SKIPIF1<0。则下列说法中正确的是（）A．小球运动的轨迹为抛物线B．小球在SKIPIF1<0平面内的分运动为平抛运动C．小球到达SKIPIF1<0平面时的速度大小为SKIPIF1<0D．小球的运动轨迹与SKIPIF1<0平面交点的坐标为SKIPIF1<0【多维度分层专练】1．如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体（）A．向左移动时，θ增加 B．向右移动时，θ增加C．向左移动时，θ不变 D．向右移动时，θ减少2．如图所示，平行板电容器A、B两极板水平放置，现将其与理想的二极管（二极管具有单向导电性）串联接在电源上，已知上极板A通过二极管和电源正极相连，一带电小球从一确定的位置水平射入，打在下极板B上的N点，小球的重力不能忽略，现仅竖直上下移动A板来改变两极板A、B间距（下极板B不动，两极板仍平行，小球水平射入的位置不变），则下列说法正确的是（

）A．若小球带正电，当A、B间距离增大时，小球打在N点的右侧B．若小球带正电，当A、B间距离减小时，小球打在N点的左侧C．若小球带负电，当A、B间距离减小时，小球打在N点的右侧D．若小球带负电，当A、B间距离减小时，小球打在N点的左侧3．如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间的P点固定一个带正电的检验电荷。用C表示电容器的电容，E表示两板间的电场强度的大小，SKIPIF1<0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SKIPIF1<0，上述各物理量与负极板移动距离SKIPIF1<0的关系图像中正确的是（）A． B．C． D．4．如图所示，匀强电场的方向与水平方向的夹角为SKIPIF1<0。一质量为m、电荷量为q的带正电小球由静止开始沿与水平方向夹角为SKIPIF1<0的直线斜向右上方做匀加速直线运动。经过时间t后，立即将电场方向沿逆时针方向旋转60°，同时调节电场强度的大小，使带电小球沿该直线做匀减速运动。不计空气阻力，重力加速度为g。则（）A．小球加速运动过程中，匀强电场的电场强度大小为SKIPIF1<0B．小球加速运动过程中的加速度大小为SKIPIF1<0C．小球减速运动过程中，匀强电场的电场强度大小为SKIPIF1<0D．改变电场后经SKIPIF1<0小球回到出发点5．如图，在光滑水平面上静止一绝缘长木板B，一带正电的小物块A从B的最左端由静止释放，经过时间t，A向右运动位移大小为SKIPIF1<0，B向右运动位移大小为SKIPIF1<0。已知A与B接触面间的动摩擦因数为SKIPIF1<0，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B的质量均为m，A受电场力大小为F。以下说法正确的是（）A．当SKIPIF1<0时，A与B有相对运动 B．当SKIPIF1<0时，A与B有相对运动C．t时刻，B的动能为SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0时间内，A的电势能增加SKIPIF1<06．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（重力不计）以速度v0逆着电场线方向射入有左边界的匀强电场，场强为E（如图所示），则（）A．粒子射入的最大深度为SKIPIF1<0B．粒子射入的最大深度为SKIPIF1<0C．粒子在电场中运动的最长时间为SKIPIF1<0D．粒子在电场中运动的最长时间为SKIPIF1<07．如图所示，竖直平面内存在匀强电场，倾斜光滑绝缘细杆SKIPIF1<0上穿有一质量为SKIPIF1<0、电量为SKIPIF1<0的小球，小球可沿杆自由滑动。调节细杆的倾角SKIPIF1<0，当SKIPIF1<0时，小球自SKIPIF1<0点由静止释放，沿杆滑动至SKIPIF1<0点所用时间最短，重力加速度为SKIPIF1<0，则下列关于匀强电场的判断中正确的是（）A．匀强电场的方向一定与水平面成SKIPIF1<0角斜向左下B．匀强电场的方向无法确定C．匀强电场的场强不可能小于SKIPIF1<0D．匀强电场的场强大小一定为SKIPIF1<08．三个带电粒子的电荷量和质量分别为：甲粒子（q，m）、乙粒子（-q，m）、丙粒子（2q，4m），它们先后以相同的速度从坐标原点O沿x轴正方向射入沿y轴负方向的匀强电场中，粒子的运动轨迹如图所示。不计重力，SKIPIF1<0。则甲、乙、丙粒子的运动轨迹分别是（）A．①、②、③ B．③、①、②C．②、①、③ D．③、②、①9．如图所示，光滑水平桌面内有一圆形的匀强电场区域，O为圆心，SKIPIF1<0为相互垂直的直径，电场强度方向与直径SKIPIF1<0平行。现有大量质量为m、电荷量为q（电性不同）的粒子以不同速率从SKIPIF1<0点沿SKIPIF1<0方向垂直电场方向射入匀强电场，不计粒子重力及其相互作用，下列说法正确的是（）A．在电场中运动时间相同的粒子的射出点最多有两个B．一定没有粒子垂直圆形电场区域的边界射出电场C．若带负电的粒子从O点沿SKIPIF1<0方向射入电场，从SKIPIF1<0圆弧中点射出的粒子动能最小D．若带负电的粒子从O点沿SKIPIF1<0方向射入电场，从SKIPIF1<0圆弧上距B点SKIPIF1<0圆弧处射出的粒子动能最小10．如图所示，足够长的斜面静止在水平地面上。先后两次将带正电的小球从斜面底端A处以相同的速度抛出，不计空气阻力。第一次不加电场，小球恰好沿水平方向撞到斜面上B点。第二次施加范围足够大，竖直向下的匀强电场，则小球（）。A．仍然水平撞击斜面 B．撞击点在B点上方C．飞行时间比第一次长 D．撞击斜面时的速度比第一次大11．如图所示，xOy坐标系的第一象限存在水平向左的匀强电场。