2020版高考物理大一輪復習練習：電容器帶電粒子在電場中的運動Word版含解析

1、基礎課 3 電容器 帶電粒子在電場中的運動一、選擇題（16 題為單項選擇題，710 題為多項選擇題）1. （2016 浙江理綜，14）以下說法正確的是（）A 在靜電場中，沿著電場線方向電勢逐漸降低B 外力對物體所做的功越多，對應的功率越大C 電容器電容 C 與電容器所帶電荷量 Q 成正比D.在超重和失重現(xiàn)象中，地球對物體的實際作用力發(fā)生了變化解析 在靜電場中，沿著電場線方向電勢逐漸降低，選項 A 正確；根據(jù) P=W 可 知，外力對物體所做的功越多，對應的功率不一定越大，選項 B 錯誤；電容器 電容 C 與電容器所帶電荷量 Q 無關，只與兩板的正對面積、兩板間距以及兩板間的電介質有關，選項 C

2、錯誤；在超重和失重現(xiàn)象中，地球對物體的實際作用力沒有發(fā)生變化，只是物體的視重發(fā)生了變化，選項 D 錯誤答案 A2.如圖 1 所示，平行板電容器與電源相接，充電后切斷電源，然后將電介質插入電容器極板間，則兩板間的電勢差U 及板間場強 E 的變化情況為（）圖 1A. U 變大，E 變大C. U 不變，E 不變B. U 變小，E 變小D. U 變小，E 不變解析 當平行板電容器充電后切斷電源，極板所帶電荷量Q 保持不變，插入電介質后，電容器的電容 C 變大，則 U =碁將變小，而由 E =U可知，板間場強 E 也將變小。選項 B 正確。答案 B3.如圖 2 所示，電子由靜止開始從 A 板向 B 板運

3、動，到達 B 板的速度為 v,保持B當減小兩板間的距離時，速度 v 減小C當減小兩板間的距離時，速度 v 不變D 當減小兩板間的距離時，電子在兩板間運動的時間變長一 12解析 由動能定理得 eU = qmv，當改變兩極板間的距離時，U 不變，v就不變,故選項 A、B 錯誤，C 正確；粒子在極板間做初速度為零的勻加速直線運動，v=pi _zpiOrid，2=d，即 t=7，當 d 減小時，v不變，電子在兩極板間運動的時間變短，故選項 D 錯誤 答案 C4.如圖 3 所示，平行板電容器上極板帶正電，從上極板的端點 A 點釋放一個帶電荷量為+ Q（Q 0）的粒子，粒子重力不計，以水平初速度平速度與豎

4、直速度的大小之比為 1 : 2 時，恰好從下端點C. 1 : 1解析 設粒子從 A 到 B 的時間為 t，粒子在 B 點時，豎直方向的分速度為 Vy,由 類平拋運動的規(guī)律可得 L= vot， d=芬，又 vo： Vy= 1 : 2，可得 d : L = 1 ： 1，選 項 C正確。兩板間電壓不變，則（vo向右射出，當它的水B 射出， 貝 U d 與 L 之比A當減小兩板間的距離時,圖 3答案 C5.如圖 4 所示，左側為加速電場，右側為偏轉電場，加速電場的加速電壓是偏 轉電場電壓的 k 倍。有一初速度為零的帶電粒子經(jīng)加速電場加速后， 從偏轉電場兩板正中間垂直電場強度方向射入， 且正好能從下極板

5、右邊緣穿出電場， 不計帶答案 B6.如圖 5 所示，水平放置的兩平行金屬板與一直流電源相連，一帶正電的粒子 僅在重力和電場力作用下以某一初速度沿圖中直線從 A 運動到 B，現(xiàn)將平行金屬 板分別以 0、0為圓心在平面內旋轉相同角度后，帶電粒子依舊能夠沿直線從A運動到 B,則（）A 亠- BIo1圖 5A .平行金屬板一定順時針旋轉 45B. 平行金屬板一定逆時針旋轉 45C. 帶電粒子電勢能一定逐漸增加D. 帶電粒子一定做勻變速直線運動 解析 剛開始時粒子做勻速直線運動,A. kD. 5k解析 設加速電壓為 Ui，偏轉電壓為 U2，因為電場時的速度 vo=2qmui；在偏轉電場中 2=1，所以

6、d= 2k, B 正確。imv2，帶電粒子離開加速黔，解得 t = d qh 水平距mg= qE= q，由受力分析可知，粒子在)B. 2kC. 3k電粒子的重力,離 I = vot= d2UiU2豎直方向上合力為零。如圖所示，平行金屬板順時針旋轉B角，則 qfcos0=qdCOos0=qd = mg，所以粒子是否做直線運動與旋轉角度大小無關，根據(jù)受力分析可知，電場力做正功，粒子的電勢能逐漸減少，粒子做勻加速直線運動;同理，若平行金屬板逆時針旋轉B角，則粒子電勢能逐漸增加，粒子做勻減速直 線運動，故選項 D 正確答案 D7.（2015 廣東理綜，21）如圖 6 所示的水平勻強電場中，將兩個帶電小

7、球M和 N 分別沿圖示路徑移動到同一水平線上的不同位置，釋放后， M、N 保持靜止，不 計重力，則（）圖 6A. M 的帶電量比 N 的大B. M 帶負電荷，N 帶正電荷C. 靜止時 M 受到的合力比 N 的大D. 移動過程中勻強電場對 M 做負功解析 帶電球 M、N 在不計重力條件下平衡，說明 M、N 兩球所受電場力的合力 為零，即 M、N 所在點合場強為零，所以 M 球在 N 球處所產(chǎn)生的場強方向向左， 大小為 E,故 M 球帶負電；同理，N 球在 M 球處產(chǎn)生的場強方向向左，大小為 E，故 N 球帶正電，且兩球所帶電荷量相等。勻強電場對 M 的電場力方向與 M 移動方向成鈍角，做負功。所

8、以 B、D 正確。答案 BD8.如圖 7 所示，M、N 是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，板間有勻強電場，質量為 m、電荷量為一 q 的帶電粒子（不計重力），以初速度 vo 由小孔進入電 場，當 M、N 間電壓為 U 時，粒子剛好能到達 N 板，如果要使這個帶電粒子能1到達 M、N 兩板間距的 2 處返回，貝 U 下述措施能滿足要求的是（）JWN圖 71A 使初速度為原來的 2B. 使 M、N 間電壓提高到原來的 2 倍C. 使 M、N 間電壓提高到原來的 4 倍1D. 使初速度和 M、N 間電壓都減為原來的 2解析 在粒子剛好到達 N 板的過程中，由動能定理得一 qEd = Ogmv0，所

9、以 d2=2qE，令帶電粒子離開 M 板的最遠距離為 x,則使初速度減為原來的舟，x = 4,pl故 A 錯；使 M、N 間電壓提高到原來的 2 倍，電場強度變?yōu)樵瓉淼?2 倍，x=2d故 B 對；使 M、N 間電壓提高到原來的 4 倍，電場強度變?yōu)樵瓉淼?4 倍，x=41故 C 錯；使初速度和 M、N 間電壓減為原來的 2，電場強度變?yōu)樵瓉淼囊话?，x 4 ,t=2，故 D 對。答案 BD9.(2017 衡水調研)美國物理學家密立根通過研究平行板間懸浮不動的帶電油 滴，準確地測定了電子的電荷量。如圖 8 所示，平行板電容器兩極板 M、N 與電壓為 U 的恒定電源兩極相連，板的間距為 d?，F(xiàn)有一

10、質量為 m 的帶電油滴在極板間勻速下落，貝 U ()A .此時極板間的電場強度 E =dB.油滴帶電荷量為mg噴霽器圖 8JWC. 減小極板間電壓，油滴將加速下落D. 將極板 N 向下緩慢移動一小段距離，油滴將向上運動解析 極板間電壓為 U，間距為 d,是勻強電場，故場強 E =號，故 A 正確；油 滴受重力和電場力，處于平衡狀態(tài)，故 mg= qUU，解得 4=半，故 B 錯誤；減 小極板間電壓，場強減小，電場力小于重力，合力向下，故油滴將加速下落，故C 正確；將極板 N 向下緩慢移動一小段距離，板間距增加，場強減小，電場力減小，電場力小于重力，合力向下，故油滴將加速下落，故D 錯誤答案 AC

11、10如圖 9 所示，帶正電的金屬滑塊質量為 m、電荷量為 q,與絕緣水平面間的 動摩擦因數(shù)為山味 1）。水平面上方有水平向右的勻強電場，電場強度為E=mqg如果在 A 點給滑塊一個向左的大小為 v 的初速度，運動到 B 點速度恰好為零， 則下列說法正確的是（）A滑塊運動到 B 點后將返回向 A 運動，來回所用時間相同B.滑塊運動到 B 點后將返回向 A 運動，到 A 點時速度大小仍為vEq卩 mg點過程，滑塊加速度為 aBA=m = （1 mg，而位移大小相等，所以運動時間不可能相同，選項 A 錯誤；滑塊返回 A 點時的速度大小不可能等于滑塊在 A 點的C滑塊回到 A 點時速度大小為D. A、

12、B 兩點間電勢差為一2(1+Qq解析由 A 點到 B 點過程，滑塊加速度為卩 m+ EqaAB=（計 1） g， 由 B 點到 A2mv初速度，選項 B 錯誤；根據(jù) v2= 2aABX, vA= 2aBAX，可得回到 A 點時滑塊速答案 CD二、非選擇題11. (2016 北京市海淀區(qū)二模)如圖 10 所示，質量 m= 2.0X104kg、電荷量 q=1.OX1O_6C 的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的電場強度為E1的勻強電場2中。取 g= 10 m/s。圖 10(1) 求勻強電場的電場強度 E1的大小和方向；(2) 在 t= 0 時刻，勻強電場強度大小突然變?yōu)?E2= 4.0X103N/C

13、，且方向不變。 求在 t = 0.20 s 時間內電場力做的功；(3) 在 t = 0.20 s 時刻突然撤掉第 問中的電場，求帶電微粒回到出發(fā)點時的動解析(1)由題意知 Eg= mg,在 t _ 0 時刻，電場強度突然變化為 E2_ 4.0X103N/C設微粒的加速度為 a1，在 t_0.20 s 時間內上升高度為 h，電場力做功為 W，2則 qE2 mg_ ma1，解得 a1_ 10 m/s，12h_2a1t2，解得 h_0.20 m，W_ qE2h，解得 W_8.0X104J。2V2(1+0gUAB=EX= 2mv2(1+0q選項 C、E1mg_q _2.0X10-4X10N/C _ 2

14、.0X103N/C,方向向上。x=確設在 t_0.20 s 時刻突然撤掉電場時粒子的速度大小為v，回到出發(fā)點時的動能為 Ek,124則 v = ait, Ek= mgh+ qmv，解得 Ek= 8.0X10_J。答案（1）2.0X103N/C 方向向上（2）8.0X10_4J （3）8.0X10_4J12.（2017 太原考試）如圖 11,直角坐標系 xOy 位于同一豎直平面內，其中 x 軸 水平、y 軸豎直，xOy 平面內長方形區(qū)域 OABC 內有方向垂直 OA 的勻強電場，OA 長為 I，與 x 軸間的夾角0=30 一質量為 m、電荷量為 q 的帶正電小球（可 看作質點）從 y 軸上的 P 點沿 x 軸方向以一定速度射出，恰好從 OA 的中點 M 垂（1）求 P 的縱坐標 yp及小球從 P 射出時的速度 V0；已知電場強度的大小為 E=3mg，若小球不能從 BC 邊界離開電場，OC 長度 應滿足什么條件？ 解析（1）設小球從