高考物理总复习专题七电场第3讲电容、带电粒子在电场中的运动练习含答案

第3讲电容、带电粒子在电场中的运动知识巩固练1.(2023年浙江卷)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.E1E2=RC.E1E2=R【答案】A【解析】带电粒子在电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，则有qE1=mv2R1，qE2=mv2R22.喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上.则微滴在极板间电场中()A.向负极板偏转B.电势能逐渐增大C.运动轨迹是抛物线D.运动轨迹与带电量无关【答案】C3.(2023年深圳模拟)(多选)如图所示，G为静电计，M、N为平行板电容器的金属板，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度.若不考虑静电计引起的电荷量变化，则下列说法正确的是()A.保持开关S闭合，将两极板间距减小，两极板间的电场强度E1增大B.保持开关S闭合，将滑动变阻器R的滑片P向左移动，静电计指针张开角度变大C.断开开关S后，紧贴N极板插入金属板，静电计指针张开角度变小D.断开开关S后，将两极板间距增大，两极板间的电势差U减小【答案】AC【解析】保持开关S闭合，滑动变阻器R仅仅充当导线功能，电容器两极板间的电势差U不变，滑动变阻器R的滑片P向左移动不会影响静电计指针张角，静电计指针张开角度不变，将两极板间距d减小，由E1=Ud，可知两极板间的电场强度E1增大，A正确，B错误；断开开关S后，电容器的带电量Q不变，若紧贴N极板插入金属板，相当于两极板间距d减小，根据C=εrS4πkd，可知电容C增大，根据C=QU，可知两极板间的电势差U减小，静电计指针张开角度变小.若将两极板间距d增大，电容C减小，两极板间电势差U4.小李同学用所学知识设计了一个电容式风力传感器.如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，引起电容的变化，风力越大，移动距离越大(两电极不接触).若极板上电荷量保持不变，在受到风力作用时，则()A.电容器电容变小B.极板间电场强度变大C.极板间电压变小D.静电计指针张角越大，风力越大【答案】C【解析】根据C=εrS4πkd，在受到风力作用时，d减小，则电容器电容变大，A错误；极板间电场强度E=Ud=QCd=QCd=4π5.(2023年深圳调研)用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示.电容器不带电，闭合开关S1，待电流稳定后再闭合开关S2，通过传感器的电流随时间变化的图像是()ABCD【答案】A【解析】闭合开关S1后，电容器充电，电容器电压与电源电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，充电完成后，电容器电压等于电源电压，此时电路中电流为零；再闭合开关S2，因为电容器电压大于R2电压，则电容器放电，电容器电压与R2电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电压等于R2电压，此时电路中电流为零，A正确.6.AB板间存在竖直方向的匀强电场，现沿垂直电场线方向射入三种比荷相同的带电微粒(不计重力)，a、b和c的运动轨迹如图所示，其中b和c是从同一点射入的.不计空气阻力，则可知粒子运动的全过程()A.运动加速度aa＞ab＞acB.飞行时间tb=tc＞taC.水平速度va＞vb=vcD.电势能的减少量ΔEc=ΔEb＞ΔEa【答案】B【解析】根据牛顿第二定律得微粒的加速度a=qEm，已知qm相同，E相同，所以加速度相同，即aa=ab=ac，故A错误；三个带电微粒在竖直方向都做初速度为零的匀加速直线运动，由y=12at2得t=2ya，由图有yb=yc＞ya，则得tb=tc＞ta，故B正确；三个带电微粒水平方向都做匀速直线运动，由x=v0t得v0=xt，由图知xa＞xb＞xc，又tb=tc＞ta，则得va＞vb＞vc，故C错误；电场力做功为W7.(多选)如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示，电子原来静止在左极板小孔处，不计电子的重力，下列说法正确的是()A.若t=0时刻释放电子，则电子始终向右运动，直到打到右极板上B.若t=0时刻释放电子，则电子可能在两板间振动C.若t=T4D.若t=3T【答案】AC综合提升练8.如图所示，竖直平面内有一平行板电容器AB，两极板电势差为U，靠近A板有一个粒子源，可产生初速度为零，电荷量为q的带电粒子，B板开有一小孔，粒子可无摩擦地穿过小孔，B板右侧有一宽度为d，大小为E0的匀强电场，方向竖直向下.现通过调节U的大小，使粒子离开E0电场区域的动能最小，不计粒子的重力，下列说法正确的是()A.粒子离开E0电场区域时的最小动能为qE0dB.U的大小应调为EC.粒子离开E0电场区域时速度与水平方向夹角为37°D.粒子离开E0电场区域时竖直方向偏转的距离为d【答案】A【解析】粒子在左侧电场中qU=12mv02，在右侧电场d=v0t，y=12E0qmt2.根据动能定理粒子离开E0电场区域时Ek=qU+qE0y=qU+d2qE024U，根据数学关系可知qU=d2qE024U，动能最小，此时U=dE02，Ek=qE0d.粒子离开9.(2022年北京卷)如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放.不计带电粒子的重力.(1)求带电粒子所受的静电力的大小F；(2)求带电粒子到达N板时的速度大小v；(3)若在带电粒子运动d2距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的时间t解：(1)两极板间的场强E=Ud，带电粒子所受的静电力F=qE=qU(2)带电粒子从静止开始运动到N板的过程，根据功能关系有