2025新高考方案一轮物理课时跟踪检测(四十二)　电容器 带电粒子在电场中的运动

2025新高考方案一轮物理课时跟踪检测(四十二)电容器带电粒子在电场中的运动课时跟踪检测(四十二)电容器带电粒子在电场中的运动一、立足基础，体现综合1.当带电的云层离地面较近时，云和地面形成一个巨型电容器，它们之间会形成一个强电场，若云层带电量一定，将云层底面及地面始终都看作平整的平面，则()A．当云层向下靠近地面时，该电容器的电容将减小B．当云层向下靠近地面时，云层和地面间的电势差将增大C．当云层向下靠近地面时，云层和地面间的电场强度将增大D．当云层底面积增大时，该电容器的电容将增大2．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增大 B．向右移动时，θ增大C．向左移动时，θ不变 D．向右移动时，θ减小3．(2023·浙江6月选考)某带电粒子转向器的横截面如图所示，转向器中有辐向电场。粒子从M点射入，沿着由半径分别为R1和R2的圆弧平滑连接成的虚线(等势线)运动，并从虚线上的N点射出，虚线处电场强度大小分别为E1和E2，则R1、R2和E1、E2应满足()A.eq\f(E1,E2)＝eq\f(R2,R1) B.eq\f(E1,E2)＝eq\f(R12,R22)C.eq\f(E1,E2)＝eq\f(R1,R2) D.eq\f(E1,E2)＝eq\f(R22,R12)4．(2024·厦门高三质检)(多选)平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一个带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，稳定后悬线偏离竖直方向夹角为θ，如图所示。下列说法正确的是()A．保持开关S闭合，带正电的A板向B板靠近，则θ增大B．保持开关S闭合，带正电的A板向B板靠近，则θ不变C．开关S断开，带正电的A板向B板靠近，则θ增大D．开关S断开，带正电的A板向B板靠近，则θ不变5．如图所示，神经元细胞可以看成一个平行板电容器，正、负一价离子相当于极板上储存的电荷，细胞膜相当于电介质，此时左极板的电势低于右极板的电势，左右两极板之间的电势差为U1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U1<0))。已知细胞膜的相对介电常数为εr，膜的厚度为d，膜面积为S，静电力常量为k，元电荷为e。由于某种原因导致膜内外离子透过细胞膜，使膜内变为正离子而膜外变为负离子，这时左右两极板之间的电势差为U2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U2>0))，则通过细胞膜的离子数目为()A.eq\f(εrSU2,4πkde) B.eq\f(εrS\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U2－U1)),4πkde)C.eq\f(εrS\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U2＋U1)),4πkde) D．－eq\f(εrSU1,4πkde)6.(多选)如图所示，空间存在竖直向上的匀强电场，一个带电粒子电荷量为q，以一定的水平初速度由P点射入匀强电场，当粒子从Q点射出电场时，其速度方向与竖直方向成30°角。已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计重力，设Q点的电势为零。则下列说法正确的是()A．带电粒子在P点的电势能为UqB．带电粒子带负电C．匀强电场场强大小为E＝eq\f(\r(3)U,3d)D．匀强电场场强大小为E＝eq\f(2\r(3)U,3d)7．(2022·浙江6月选考)如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场，板长为L(不考虑边界效应)。t＝0时刻，M板中点处的粒子源发射两个速度大小为v0的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到达N板时速度大小为eq\r(2)v0；平行M板向下的粒子，刚好从N板下端射出。不计重力和粒子间的相互作用，则()A．M板电势高于N板电势B．两个粒子的电势能都增加C．粒子在两板间的加速度为a＝eq\f(2v02,L)D．粒子从N板下端射出的时间t＝eq\f(\r(2)－1L,2v0)8．粒子直线加速器在科学研究中发挥着巨大的作用，简化如图所示：沿轴线分布O(为薄金属环)及A、B、C、D、E5个金属圆筒(又称漂移管)，相邻漂移管分别接在高压电源MN的两端，O接M端。质子飘入(初速度为0)金属环O轴心沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。质子电荷量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，则()A．质子从圆筒E射出时的速度大小为eq\r(\f(5eU,m))B．圆筒E的长度为Teq\r(\f(10eU,m))C．MN所接电源是直流恒压电源D．金属圆筒A与金属圆筒B的长度之比为1∶2二、注重应用，强调创新9．如图所示，示波管由电子枪、竖直方向偏转电极YY′、水平方向偏转电极XX′和荧光屏组成。电极XX′的长度为l、间距为d、极板间电压为U，YY′极板间电压为零，电子枪加速电压为10U。电子刚离开金属丝的速度为零，从电子枪射出后沿OO′方向进入偏转电极。已知电子的电荷量为e、质量为m，则电子()A．在XX′极板间的加速度大小为eq\f(eU,m)B．打在荧光屏时，动能大小为11eUC．在XX′极板间受到电场力的冲量大小为eq\r(2meU)D．打在荧光屏时，其速度方向与OO′连线夹角α的正切值tanα＝eq\f(l,20d)10．(2023·浙江6月选考)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。两板间距10cm，电荷量为1.0×10－8C、质量为3.0×10－4kg的小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S，小球静止时，细线与AB板夹角为30°；剪断细线，小球运动到CD板上的M点(未标出)，则(g取10m/s2)()A．MC距离为5eq\r(3)cmB．电势能增加了eq\f(3,4)eq\r(3)×10－4JC．电场强度大小为eq\r(3)×104N/CD．减小R的阻值，MC的距离将变大11．(2023·湖北高考)(多选)一带正电微粒从静止开始经电压U1加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为U2。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为45°，微粒运动轨迹的最高点到极板左右两端的水平距离分别为2L和L，到两极板距离均为d，如图所示。忽略边缘效应，不计重力。下列说法正确的是()A．L∶d＝2∶1B．U1∶U2＝1∶1C．微粒穿过电容器区域的偏转角度的正切值为2D．仅改变微粒的质量或者电荷量，微粒在电容器中的运动轨迹不变12.如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为φ(φ>0)。质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。(1)求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？课时跟踪检测(四十九)电学实验综合强化训练1．(2024·天津河西统考三模)某实验小组要测量一节干电池的电动势E和内阻r。实验室仅能提供如下器材：A．待测干电池B．电流表A1：量程0～0.6A，内阻r1约为0.5ΩC．电流表A2：量程0～300μA，内阻r2为1000ΩD．滑动变阻器R：阻值范围0～20Ω，额定电流2AE．电阻箱R′：阻值范围0～9999.9Ω，额定电流1AF．开关S、导线若干(1)小组根据给定的器材设计了两种测量电路图，其中较为合理的电路图为________(选填“甲”或“乙”)。(2)将电流表A2和电阻箱R′串联，改装成一个量程为3.0V的电压表，电阻箱R′的阻值应调到________Ω。(3)A2表盘示数如图丙所示，则示数I2＝________A。课时跟踪检测(四十六)测量金属丝的电阻率1．(2024年1月·甘肃高考适应性演练)在测量金属丝电阻率的实验中，待测金属丝的阻值约为7Ω，电压表和电流表的内阻分别约为6kΩ和0.1Ω。(1)通过多次测量金属丝直径可以减小测量的________误差(填“系统”或“偶然”)，要使测量准确到0.01mm，应选用的仪器是____________。(2)为了减小电表内阻对测量结果引起的________误差(填“系统”或“偶然”)，应该采用电流表________电路(填“内接”或“外接”)，引起误差的原因是________。A．电压表分流 B．电压表分压C．电流表分流 D．电流表分压(3)图中符合实验要求且连线正确的是________。2．某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测铅笔芯Rx、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值，记录两个电流表A1、A2的示数分别为I1、I2。请回答以下问题：(1)若电流表的内阻可忽略，则电流表示数I2＝______I1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。(2)用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该笔芯的直径为d＝______mm。(3)已测得该笔芯的长度L＝20.00cm，电阻箱R1的读数为5.00Ω，根据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率ρ＝________Ω·m(结果保留3位有效数字)。(4)若电流表A2的内阻不能忽略，仍利用(1)中方法，则笔芯电阻的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。3．(2023·全国乙卷)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空：(1)实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。(2)将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I＝________，金属丝的电阻r＝________。(结果均用R0、U1、U2表示)(3)继续微调R，重复(2)的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：U1/mV0.570.710.851.141.43U2/mV0.971.211.451.942.43(4)利用上述数据，得到金属丝的电阻r＝14.2Ω。(5)用米尺测得金属丝长度L＝50.00cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图(b)所示，该读数为d＝________mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。(6)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ＝________×10－7Ω·m。(保留2位有效数字)2．(2024·福州高三模拟)某兴趣小组想要较精确地测量灵敏电流计G1的内阻Rg，实验室中可供利用的器材有：待测灵敏电流计G1：量程0～1mA，内阻约500Ω灵敏电流计G2：量程0～2mA，内阻约200Ω定值电阻R1：阻值为400Ω定值电阻R2：阻值为600Ω电阻箱R：0～999.9Ω直流电源：电动势1.5V开关一个，导线若干。该小组设计的实验电路图如图所示。连接好电路，并进行实验。(1)实验时，先将滑动变阻器和电阻箱的阻值调至接近最大值，闭合开关。减小电阻箱的阻值时，观察到灵敏电流计G2的示数也减小，则此时a点电势比b点电势________(选填“高”或“低”)。(2)继续减小电阻箱的阻值，当G2的示数为0时，电阻箱的示数为750.9Ω，G1的示数为0.80mA，则G1的内阻Rg＝________Ω。(3)该电源的内阻对G1的内阻Rg的测量结果________(选填“有”或“没有”)影响。3．某实验小组用如图所示的电路来测量一个阻值约为20Ω的电阻Rx的阻值，已知电流表A1的量程为50mA，内阻r较小，定值电阻R0＝20Ω。(1)现有下列四种量程的电流表，则电流表A2选用的量程比较合适的是________。A．0～400mA B．0～300mAC．0～200mA D．0～100mA(2)实验时，将滑动变阻器的滑片移到最________(填“左”或“右”)，将开关S2接向1，S3接向3，再闭合开关S1，调节滑动变阻器的滑片，使两电流表的指针偏转较大，记录电流表A1、A2的示数I1、I2；将开关S2接向2，S3接向4，再闭合开关S1，记录A1、A2的示数I1′、I2′，则被测电阻的阻值Rx＝________(用测量的物理量和R0表示)。(3)实验结果________(填“存在”或“不存在”)因电表内阻引起的系统误差。4.某同学要精确测量电阻Rx(阻值约为4Ω)的阻值，设计了如图甲所示的实验电路图。(1)除了待测电阻，根据实验电路图，实验室提供了以下器材：电源(电动势E约为3V，内阻r＝2Ω)，双量程电压表一个(内阻很大，量程为“0～3V”和“0～15V”)，电阻箱R一个(0～99.9Ω)，开关一个，导线若干。(2)按电路图连接好实物电路，其中电压表V应选用量程________V(填“0～3”或“0～15”)。闭合开关后，调节电阻箱，测出多组电压表V的示数U及对应的电阻箱的阻值R，作出eq\f(1,U)­eq\f(1,R)图像，如图乙所示，则被测电阻的阻值为Rx＝________Ω(保留2位有效数字)。(3)分析本实验的系统误差，由于存在电压表________(填“分压”或“分流”)，使测得的电阻值相对于真实值偏________(填“大”或“小”)。5．小明同学利用热敏电阻自制了一简易温度计，其内部电路装置如图甲，使用的器材有：直流电源(电动势E＝3V，内阻为2Ω)、毫安表(量程和内阻未知)、电阻箱R(最大阻值999.9Ω)、热敏电阻一个、开关S一个、单刀双掷开关K一个、导线若干。(1)为了确定毫安表的量程和内阻，先把电阻箱的阻值调到最大，然后将开关K接至a端，闭合开关S，逐渐调节电阻箱的阻值，发现当毫安表指针刚好偏转至满刻度的一半时，电阻箱示数如图乙，此时电阻箱R阻值为________Ω。将电阻箱阻值调为290.0Ω时，毫安表指针刚好满偏。由此知毫安表的量程为Ig＝________mA，内阻Rg＝________Ω。(2)将开关K接至b端，该温度计可开始工作，为了得到温度与电流之间的关系，小明通过查阅资料，发现自己使用的热敏电阻为正温度系数热敏电阻，该电阻的阻值R随温度t增加而线性增加，R­t图像的斜率为5Ω/℃，已知0℃时该电阻的阻值为300Ω，请写出该简易温度计所测温度t与电流I之间的关系式：______________(℃)。(3)当该温度计使用一段时间后，其所用电源会有一定程度老化。电动势E基本不变，内阻逐渐增大，则使用一段时间后该温度计所测温度会比实际温度________(填“偏低”“偏高”或“相同”)。6.(2024·徐州高三模拟)某小组用图甲电路先测量电阻Rx，再测量电池电动势E和内阻r，器材如下：A．待测金属丝Rx(电阻约几欧姆)和待测电池(E约3V)B．电流表A(量程0.6A，内阻约0.2Ω)C．电压表V(量程3V，内阻约3.0kΩ)D．滑动变阻器R1(0～50Ω)E．滑动变阻器R2(0～100Ω)F．开关S、导线若干(1)用图甲电路进行实验。将R1、R2滑片均移至左端，闭合开关S，接下来正确的操作顺序是________。①将R1的滑片移至右端②保持R2的滑片不动，R1的滑片逐渐右移，读出多组电压表V和电流表A的示数③保持R1的滑片不动，R2的滑片逐渐右移，读出多组电压表V和电流表A的示数(2)该组同学在测量电阻Rx阻值的过程中，电压表示数U和相应电流表示数I记录于下表。描点作出的U­I图线如图乙所示。U/V1.001.401.812.202.392.80I/A0.200.280.360.440.480.56由图线可知，电阻Rx的阻值为________Ω(结果保留两位有效数字)。(3)该组同学在测量电池电动势E和内阻r的过程中，根据多组电压表示数U和相应电流表示数I，作出U­I图线如图丙所示，测得图线纵截距为b，斜率的绝对值为k，则测得电池的电动势E为________，内阻r为________。(用R1、k、b表示)(4)由于电表内阻影响，电动势的测量值小于真实值，原因是________________________________________________________________________。7．(2024年1月·贵州高考适应性演练)掺氟氧化锡(FTO)玻璃在太阳能电池研发、生物实验、电化学实验等领域有重要应用，它由一层厚度均匀、具有导电性能的薄膜和不导电的玻璃基板构成。为了测量该薄膜厚度d，某兴趣小组开展了如下实验：(1)选取如图(a)所示的一块长条型FTO玻璃，测出其长度为L，宽度为b。(2)用欧姆表接薄膜M、N两端，测得薄膜电阻Rx约为40Ω。为了获得多组数据，进一步精确测量Rx的阻值，有如下器材可供选用：A．电源E(电动势为3V，内阻约为0.2Ω)B．电压表V(量程0～1V，已测得内阻RV＝1000Ω)C．电流表A1(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)D．电流表A2(量程0～100mA，内阻约为3Ω)E．滑动变阻器R(最大阻值为10Ω)F．定值电阻R1＝20ΩG．定值电阻R2＝2000ΩH．开关一个，导线若干(3)其中，电流表应选________(选填“A1”或“A2”)，定值电阻应选________(选填“R1”或“R2”)。(4)根据以上要求，将图(b)所示的器材符号连线，组成测量电路图。(5)已知该薄膜的电阻率为ρ，根据以上实验，测得其电阻值为Rx，则该薄膜的厚度d＝________(用ρ、L、b和Rx表示)。(6)实验后发现，所测薄膜的厚度偏大，其原因可能是________(填正确答案前的序号)。①电压表内阻RV测量值比实际值偏大②电压表内阻RV测量值比实际值偏小③选用的定值电阻标定值比实际值偏大④选用的定值电阻标定值比实际值偏小8．(2024·岳阳高三质检)某实验小组利用如下器材测定一电压表的量程Ux和内阻Rx：待测电压表V1(量程约0～3.0V，内阻约为3kΩ)标准电压表V2(量程0～6.0V，内阻约为20kΩ)滑动变阻器R(最大阻值50Ω)电阻箱R(0～9999.9Ω)直流电源E(7.5V，有内阻)开关S及导线若干。回答下列问题：(1)现用多用电表测电压表V1的内阻，选择倍率“×100”挡，其他操作无误，多用电表表盘示数如图甲，则电