2020版高2020屆高2017級(jí)高三物理一輪復(fù)習(xí)人教版物理課件學(xué)案課后限時(shí)集訓(xùn)21電容器帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

課后限時(shí)集訓(xùn)（二十一）（建議用時(shí)：40分鐘）［基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練］題組一：電容器與電容1.（2019賓川,g擬）用控制變量法,可以研究影響平行板電容器電容的因素（如圖所示）。設(shè)兩極板正對(duì)面積為S,極板間的距離為d,靜電計(jì)指針偏角為8。實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變（）A.保持S不變，增大d,則8變大B.保持S不變，增大d,則8變小C.保持d不變，減小S,則8變小D.保持d不變，減小S,則8不變p.S... . A［根據(jù)電容的決定式C=D得知，電容與極板間距離成反比,當(dāng)保持S4Tkd不變，增大d時(shí)，電容減小，電容器的電量Q不變，由電容的定義式C=UQ分析可知板間電勢(shì)差增大，則靜電計(jì)指針的偏角8變大，故A正確，B錯(cuò)誤。根據(jù)電容的決定式C=4^d得知，電容與極板的正對(duì)面積成正比，當(dāng)保持d不變，減小S時(shí)，電容減小，電容器極板所帶的電荷量Q不變，則由電容的定義式C=Q分析可知板間電勢(shì)差增大，靜電計(jì)指針的偏角8變大，故C、D錯(cuò)誤。］.（2019關(guān)叼,卜用K擬）如圖所示，A、B為兩塊豎直放置的平行金屬板，G是靜電計(jì)，開關(guān)S閉合后，靜電計(jì)指針張開一定角度。下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是（）A&

A.使A板向左平移以增大板間距離B.在A、B兩板之間插入一塊陶瓷板C.斷開S后，使B板向左平移以減小板間距離D.斷開S后，使B板向上平移以減小極板正對(duì)面積D［開關(guān)S閉合，電容器兩端的電勢(shì)差不變,則指針的張角不變,故A、B錯(cuò)誤。斷開S,電容器所帶的電量不變，B板向左平移減小板間距，則電容增大，根據(jù)U=為口，電勢(shì)差減小,則指針張角減小，故C錯(cuò)誤。斷開S,電容器所帶的C電量不變,A、B的正對(duì)面積錯(cuò)開,電容減小，根據(jù)U=Q知，電勢(shì)差增大,則指針張角增大,故D正確。］.（多選）（2019上饒卞g擬）一位同學(xué)用底面半徑為r的圓桶形塑料瓶制作了一種電容式傳感器，用來測定瓶內(nèi)溶液深度的變化，如圖所示，瓶的外壁涂有一層導(dǎo)電涂層和瓶內(nèi)導(dǎo)電溶液構(gòu)成電容器的兩極，它們通過探針和導(dǎo)線與電源、電流計(jì)、開關(guān)相連，中間的一層塑料為絕緣介質(zhì)，其厚度為d,相對(duì)介電常數(shù)為s。若發(fā)現(xiàn)在某段時(shí)間t內(nèi)有大小為I的電流從下向上流過電流計(jì)，設(shè)電源提供電壓包定為U,則下列說法中正確的是（ ）A.瓶內(nèi)液面升高了B.瓶內(nèi)液面降低了C.電容器在這段時(shí)間內(nèi)放電D.瓶內(nèi)液面高度在tD.瓶內(nèi)液面高度在t時(shí)間內(nèi)變化了2kdit

U仃 jS . .. ... 、 、BCD［根據(jù)C=4^kd,當(dāng)d、&不變時(shí)，CxS,而正對(duì)面積S正比于披面圖度h。電流計(jì)中有從下向上流過的電流，說明電容器在放電，電容器帶電荷量Q=CU在減小，在電壓U恒定時(shí)，說明電容C在減小，則h也在減小，瓶內(nèi)的液面降低了，故A錯(cuò)誤，B、C正確。t時(shí)間內(nèi)放電，釋放的電荷量AQ=UAC=It,AC

r與rr與r?才曲席“日A,—4：kd— 471kd,解行2kdit=Uerr,故D項(xiàng)正確。］題組二：帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng).（2017江蘇高考）如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點(diǎn).由。點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)?，F(xiàn)將C板向右平移到P'點(diǎn)，則由。點(diǎn)靜止釋放的電子（ ）A.運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回B.運(yùn)動(dòng)到P和P'點(diǎn)之間返回C.運(yùn)動(dòng)到P'點(diǎn)返回D.穿過P'點(diǎn)A［設(shè)AB、BC間的電場強(qiáng)度分別為Ei、E2,間距分別為di和d2,電子由。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過程中，據(jù)動(dòng)能定理得：eEidi—eE2d2=0 ①當(dāng)C板向右平移后，BC板間的電場強(qiáng)度4/Q一￡SU__Q_Qd'2=C'd'2=4/Q一￡SBC板間的電場強(qiáng)度與板間距無關(guān)，大小不變。第二次釋放后，設(shè)電子在BC間移動(dòng)的距離為x,則eEidi—eE2x=0—0 ②比較①②兩式知，x=d2,即電子運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)返回，選項(xiàng)A正確。］.（20i9合肥調(diào)研）一電子以初速度V。垂直于場強(qiáng)方向射入平行板電容器，射出電容器時(shí)的速度為＞/5v0。若上述過程中電子的初速度變?yōu)樵瓉淼?倍，電子重力不計(jì)，則電子射出電容器時(shí)的速度為（）A.5v0B.22v0 C.3v0 D.2.5v0A［一電子以初速度V0,垂直于場強(qiáng)方向射入平行板電容器，射出電容器時(shí)的速度為加V0,根據(jù)平行四邊形定則知，離開電容器時(shí)豎直分速度為： Vy=［5v2—v2=2v0,當(dāng)初速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)樵瓉淼囊话?，加速度不變，離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的豎直分速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，即為V0,根據(jù)平行四邊形定則知，電子射出電容器的速度為：v=y2V02+V0=V5v0,故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。］.（2019合肥,K擬）如圖所示，平行板電容器A、B兩極板水平放置,將其和二極管串聯(lián)接在電源上，已知A板和電源正極相連，二極管具有單向?qū)щ娦?。一帶?fù)電小球從A、B間的某一固定點(diǎn)水平射入，打在B板上的N點(diǎn)，小球的重力不能忽略，現(xiàn)通過上下平移A板來改變兩板間距，則下列說法正確的是（ ）IA.當(dāng)A、B間距增大時(shí)，小球可能打在N點(diǎn)的左側(cè)B.當(dāng)A、B間距減小時(shí)，小球可能打在N點(diǎn)的左側(cè)C.當(dāng)A、B間距減小時(shí)，電場力對(duì)小球做功不變D.當(dāng)A、B間距增大時(shí)，電場力對(duì)小球做功不變D［當(dāng)AB間距d增大時(shí)，電容減小，但Q不可能減小，所以Q不變，根據(jù)QE="=￡=告知E不變，所以電場力不變，小球仍然打在N點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡不變，4水所以電場力彳作功也不變，故A錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)A、B間距減小時(shí)，電容增大，電容器充電，平行板間的電壓不變，根據(jù)e=u可知電場弓雖度變大,由于電荷帶負(fù)電，受到向上的電場力，所以小球運(yùn)動(dòng)的加速度會(huì)變小，則在平行板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間會(huì)變長，所以水平位移也將變大，應(yīng)該落在N點(diǎn)的右側(cè)，并且隨著電場力的增大，則電場力做功也將變大，故B、C錯(cuò)誤。］.（2019昆明,g擬）如圖所示，平行板電容器兩極板接在電源兩端，且傾斜放置。一帶電小球從A端水平射入，能沿水平直線AB運(yùn)動(dòng)，則（ ）A.小球的電勢(shì)能將減小.小球一定帶正電C.若斷開開關(guān)S,把B板拉開一段距離到圖中虛線位置，小球仍做直線運(yùn)動(dòng)D.若始終閉合S,把B板拉開一段距離到圖中虛線位置，小球仍做直線運(yùn)動(dòng)C［小球受到垂直極板向上的電場力和向下的重力，合力方向與速度方向相反，則粒子帶負(fù)電，電場力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若斷開開關(guān)S,則極板帶電量不變，則把B板拉開一段距離到圖中虛線位置，兩板間場強(qiáng)不變，小球仍做直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；若始終閉合S,把B板拉開一段距離到圖中虛線位置，兩板距離變大，場強(qiáng)變小，重力和電場力的合力方向不再與速度共線，此時(shí)小球?qū)⒆銮€運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。］［考點(diǎn)綜合練］.（2019南京模擬）測定電子的電荷量的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示，置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平放置的平行金屬板M、N,并分別與電壓為U的恒定電源兩極相連，板的間距為do現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落，已知元電荷為e重力加速度為g,則（ ）A.油滴中電子的數(shù)目為mUgdB.油滴從小孔運(yùn)動(dòng)至N過程中,電勢(shì)能增加mgdC.油滴從小孔運(yùn)動(dòng)至N過程中,機(jī)械能增加eUD.若將極板M向下緩慢移動(dòng)一小段距離，油滴將加速下降B［帶電油滴在極板間勻速下落,故受力平衡,則有mg=q1,所以油滴帶電荷量q=mgd,所以電子白數(shù)目為n=e=嗤，故a錯(cuò)誤。油滴下降過程中,電場力方向向上，那么電場力做的功為一mgd,電勢(shì)能增加mgd,故B正確。機(jī)械能減少，故C錯(cuò)誤。若將極板M向下緩慢移動(dòng)一小段距離，d減小，那么，電場力F=q,增大，合外力豎直向上,油滴將減速下降,故D錯(cuò)誤。］.（2019鹽城,S擬）如圖所示，帶正電的A球固定，質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子B從a處以速度V0射向A,虛線abc是B運(yùn)動(dòng)的一段軌跡,b點(diǎn)距離A最近，粒子經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)速度為v,重力忽略不計(jì)，則（）1■a的1上：廠一' ?AA.粒子從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中動(dòng)能不斷增大B.粒子從b運(yùn)動(dòng)到c的過程中加速度不斷增大C.可求出A產(chǎn)生的電場中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D.可求出A產(chǎn)生的電場中b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小C［由圖知，帶電粒子受到A處正電荷的排斥力作用，粒子從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中庫侖力做負(fù)功，其動(dòng)能不斷減小，故A錯(cuò)誤。粒子從b運(yùn)動(dòng)到c的過程中粒子離正電荷越來越遠(yuǎn)，所受的庫侖力減小，加速度減小，故B錯(cuò)誤。根據(jù)動(dòng)能定理得：+qUab=2mv2—2mv0,可以求出A產(chǎn)生的電場中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab,故C正確。a、b間不是勻強(qiáng)電場，根據(jù)公式U=Ed,不能求b點(diǎn)的電場強(qiáng)度，故D錯(cuò)誤，故選Co］10.一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為 d,極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔（小孔對(duì)電場的影響可忽略不計(jì)）。小孔正上方，處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處（未與極板接觸）返回。若將下極板向上平移3,則從p點(diǎn)開始下落的相同粒子將3

A.打到下極板上B.在下極板處返回C.在距上極板d處返回A.打到下極板上B.在下極板處返回C.在距上極板d處返回D.，一2,,一在距上極板2d處返回［設(shè)板間電壓為U,場強(qiáng)為E,則E=%,由動(dòng)能定理得mg2d—qEd=0將下極板向上平移d后，將下極板向上平移d后，u不變，d3=|d,則E3U3=五=3巳設(shè)粒子在距上極板x處返回，則d_,mg2+x—qEx=0聯(lián)立解得x=5d,故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。］11.如圖所示11.如圖所示,絕緣光滑軌道AB部分是傾角為30°的斜面，AC部分為豎直平面上半徑為R的圓軌道，斜面與圓軌道相切。整個(gè)裝置處于場強(qiáng)為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中。現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電小球,電荷量為4=1逑，要3E使小球能安全通過圓軌道，在。點(diǎn)的初速度應(yīng)滿足什么條件?解析：小球先在斜面上運(yùn)動(dòng)，,然后在圓軌道上運(yùn)解析：小球先在斜面上運(yùn)動(dòng)，,然后在圓軌道上運(yùn)23mg qE3 ,tan23mg qE3 ,tan仁mg，小球在斜面上勻速動(dòng)，受重力、電場力、軌道作用力，如圖所示，類比重力場，將電場力與重力的合力視為等效重力mg',大小為mg' qE2+mg2=3=、3得8=30。，等效重力的方向與斜面垂直指向右下方3運(yùn)動(dòng)。因要使小球能安全通過圓軌道，在圓軌道的“等效最高點(diǎn)”（D點(diǎn)）滿足“等效重力”剛好提供向心力，即有：效重力”剛好提供向心力，即有：mgmvD,因8=30。與斜面的傾角相等,由幾何關(guān)系知AD=2R,令小球以最小初速度V0運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理知:,初速度應(yīng)滿足,初速度應(yīng)滿足12.（2019唐山模擬）如圖甲所示,一對(duì)平行金屬板M、N長為L,相距為d,OiO為中軸線。當(dāng)兩板間加電壓Umn=U0時(shí)，兩板間為勻強(qiáng)電場，忽略兩極板外的電場。某種帶負(fù)電的粒子從Oi點(diǎn)以速度V0沿OiO方向射入電場，粒子恰好打在上極板M的中點(diǎn)，粒子重力忽略不計(jì)。y2U1LL *-ii：：刃甲乙⑴求帶電粒子的比荷mm";（2）若（2）若MN間加如圖乙所示的交變電壓其周期T=9,從t=0開始，前《內(nèi)2V0 3Umn=2U,后W■內(nèi)Umn=—U,大量的上述粒子仍然以速度V。沿OiO方向持續(xù)射入電場，最終所有粒子剛好能全部離開電場而不打在極板上 ，求U的值。1解析：（1）設(shè)粒子經(jīng)過時(shí)間to打在M板中點(diǎn)，沿極板方向有2L=vot。，垂直極板方向有1d=2m。t2,解得肅=ULI。（2）粒子通過兩板時(shí)間為t=VL；=2T,從t=0時(shí)刻開始，粒子在兩板間運(yùn)動(dòng)時(shí)每個(gè)電壓變化周期的前三分之一時(shí)間內(nèi)的加速度大小為