高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場（第3課時）電容器 帶電粒子在電場中的運動檢測試題

第3課時電容器帶電粒子在電場中的運動【基礎(chǔ)鞏固】電容器的動態(tài)分析1.靜電計是用來測量電容器兩極板間電勢差的儀器,兩極板之間的電勢差越大則靜電計的指針偏角越大.平行板電容器、滑動變阻器、電源、開關(guān)以及靜電計按如圖所示的電路連接.當(dāng)開關(guān)閉合時靜電計的指針有偏轉(zhuǎn),下列能使偏角增大的是(A)A.斷開開關(guān)增大兩極板間的距離B.閉合開關(guān)增大兩極板間的距離C.閉合開關(guān)減小兩極板間的距離D.閉合開關(guān)使變阻器滑動的滑片向左移動解析:斷開開關(guān),兩極板所帶電荷量恒定,增大兩極板間的距離,根據(jù)C=εrS42.如圖所示,在平行板電容器正中有一個帶電微粒.S閉合時,該微粒恰好能保持靜止.在以下兩種情況下:①保持S閉合,②充電后將S斷開.下列說法能實現(xiàn)使該帶電微粒向上運動到上極板的是(B)A.①情況下,可以通過上移極板M實現(xiàn)B.①情況下,可以通過上移極板N實現(xiàn)C.②情況下,可以通過上移極板M實現(xiàn)D.②情況下,可以通過上移極板N實現(xiàn)解析:保持S閉合時,電容器電壓不變,板間電場強度E=Ud,當(dāng)d減小時E變大,可使電場力大于重力,從而使微粒向上運動,故選項A錯,B對.充電后斷開S時,電容器帶電量不變,則板間電場強度E=Ud=QCd,C=ε3.(2016·內(nèi)蒙古巴市一中期末)(多選)美國物理學(xué)家密立根通過研究平行板間懸浮不動的帶電油滴,準(zhǔn)確地測定了電子的電荷量.如圖,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.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落,則(AC)A.此時極板間的電場強度E=UB.油滴帶電荷量為mgC.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:兩極板間的電壓為U,板間距離為d,則板間的電場強度E=Ud,故選項A正確.油滴靜止不動,由平衡條件有mg=qE=qUd,得油滴帶電荷量為q=mgdU,故選項B錯誤.減小極板間的電壓時,由E=U帶電粒子(帶電體)在電場中的直線運動4.(多選)如圖所示,在等勢面沿豎直方向的勻強電場中,一帶負(fù)電的微粒以一定初速度射入電場,并沿直線AB運動,由此可知(AB)A.電場中A點的電勢高于B點的電勢B.微粒在A點時的動能大于在B點時的動能,在A點時的電勢能小于在B點時的電勢能C.微粒在A點時的動能小于在B點時的動能,在A點時的電勢能大于在B點時的電勢能D.微粒在A點時的動能與電勢能之和等于在B點時的動能與電勢能之和解析:一帶負(fù)電的微粒以一定初速度射入電場,并沿直線AB運動,其受到的電場力F只能垂直于等勢面水平向左,才能保證重力、電場力的合力與AB共線.則電場方向水平向右,如圖所示,所以電場中A點的電勢高于B點的電勢,選項A正確;微粒從A向B運動,則合外力做負(fù)功,動能減小,電場力做負(fù)功,電勢能增加,選項C錯誤,B正確;微粒的動能、重力勢能、電勢能三種能量的總和保持不變,所以選項D錯誤.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)5.如圖所示,帶電粒子P所帶的電荷量是帶電粒子Q的3倍,它們以相等的速度v0從同一點出發(fā),沿著跟電場強度垂直的方向射入勻強電場,分別打在M,N點,若OM=MN,則P和Q的質(zhì)量之比為(粒子重力不計)(A)A.3∶4 B.4∶3 C.3∶2 D.2∶3解析:P和Q在勻強電場中做類平拋運動,它們沿水平方向均以初速度v0做勻速直線運動,根據(jù)OM=MN可知,它們沿豎直方向的下落時間之比為tP∶tQ=1∶2;根據(jù)h=12at2可得a=2ht2,可見,它們沿豎直方向下落的加速度之比為aP∶aQ=4∶1;根據(jù)a=Eqm可得m=Eqa∝qa,所以mPmQ6.(2016·山西大同四校聯(lián)考)有一種電荷控制式噴墨打印機的打印頭的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示.其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒(不計重力),此微粒經(jīng)過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到紙上,顯示出字符.已知偏移量越小打在紙上的字跡越小,現(xiàn)要縮小字跡,下列措施可行的是(C)A.增大墨汁微粒的比荷B.減小墨汁微粒進入偏轉(zhuǎn)電場時的初動能C.減小偏轉(zhuǎn)極板的長度D.增大偏轉(zhuǎn)極板間的電壓解析:微粒以一定的初速度垂直射入勻強電場做類平拋運動,則在水平方向:L=v0t在豎直方向:y=12qU解得y=qUL2要縮小字跡,應(yīng)減小偏移距離y,則應(yīng)減小比荷、增大初動能、減小極板長度、減小極板間電壓,故選項C正確.7.導(dǎo)學(xué)號00622491(多選)如圖所示,豎直平面內(nèi)有水平向左的勻強電場E,M點與P點的連線垂直電場線,M點與N點在同一條電場線上.兩個完全相同的帶等量正電荷的粒子,以相同的初速度大小v0分別從M點和N點沿豎直平面進入電場,重力不計.M點的粒子與電場線成一定的夾角進入,N點的粒子垂直電場線進入,兩粒子恰好都能經(jīng)過P點,在此過程中,下列說法正確的是(AD)A.電場力對兩粒子做功不相同B.兩粒子到達P點的速度大小可能相等C.兩粒子到達P點時的電勢能都減少D.兩粒子到達P點所需時間一定不相等解析:M,P在同一等勢面上,電場力對從M點進入的粒子不做功,對從N點進入的粒子做正功,選項A正確;從M點和N點分別進入電場中的粒子初動能相同,電場力做功不同,故末動能一定不同,兩粒子到達P點速度大小一定不同,選項B錯誤;電場力對從M點進入的粒子不做功,電勢能不減少,選項C錯誤;兩粒子在豎直方向都做勻速運動,豎直方向位移相同,但速度不同,故所用時間一定不相等,選項D正確.8.(2016·甘肅武威二中質(zhì)檢)如圖所示,板長L=10cm,板間距離d=10cm的平行板電容器水平放置,它的左側(cè)有與水平方向成30°角斜向右上方的勻強電場(圖中未畫出),某時刻一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由O點靜止釋放,沿直線OA從電容器C的中線水平進入,最后剛好打在電容器的上極板右邊緣,O到A的距離x=8033cm,(g取10m/s(1)電容器外左側(cè)勻強電場的電場強度E的大小;(2)小球剛進入電容器C時的速度v的大小;(3)電容器C極板間的電壓U.解析:(1)由于帶電小球做直線運動,因此小球所受合力沿水平方向,則小球帶正電且有Eqsin30°=mg得E=2mg(2)從O點到A點,由動能定理得mgxtan60°=12mv2解得v=4m/s.(3)小球在電容器C中做類平拋運動,水平方向L=vt豎直方向d2=12at2,a=聯(lián)立解得U=17m答案:(1)2mgq(2)4m帶電粒子在交變電場中的運動9.導(dǎo)學(xué)號00622492如圖(甲)所示,兩個平行金屬板P,Q豎直放置,兩板間加上如圖(乙)所示的電壓,t=0時,Q板比P板電勢高5V,此時在兩板的正中央M點有一個電子,速度為零,電子在電場力作用下運動,使得電子的位置和速度隨時間變化.假設(shè)電子始終未與兩板相碰.在0<t<8×10-10s的時間內(nèi),這個電子處于M點的右側(cè),速度方向向左且大小逐漸減小的時間是(D)A.0<t<2×10-10sB.2×10-10s<t<4×10-10sC.4×10-10s<t<6×10-10sD.6×10-10s<t<8×10-10s解析:分析電子的受力可知,電子從M點開始先向右加速,再向右減速,4×10-10s末速度為零,然后再向左加速至6×10-10s,從6×10-10～8×10-10s再向左減速,速度圖像如圖所示,由此可知電子在M點右側(cè),速度方向向左且大小減小的時間為6×10-10～8×10-10s,D正確.10.導(dǎo)學(xué)號00622493(多選)如圖所示為勻強電場的電場強度E隨時間t變化的圖像.當(dāng)t=0時,在此勻強電場中由靜止釋放一個帶電粒子,設(shè)帶電粒子只受電場力的作用,則下列說法中正確的是(CD)A.帶電粒子將始終向同一個方向運動B.2s末帶電粒子回到原出發(fā)點C.3s末帶電粒子的速度為零D.0～3s內(nèi),電場力做的總功為零解析:設(shè)第1s內(nèi)粒子的加速度為a1,第2s內(nèi)的加速度為a2,由a=qEm可知,a2=2a1【素能提升】11.(多選)如圖所示,用長L=0.50m的絕緣輕質(zhì)細(xì)線把一個質(zhì)量m=1.0g帶電小球懸掛在均勻帶等量異種電荷的平行金屬板之間,平行金屬板間的距離d=5.0cm,兩板間電壓U=1.0×103V.靜止時,絕緣細(xì)線偏離豎直方向θ角,小球偏離豎直線的距離a=1.0cm.取g=10m/s2,則下列說法正確的是(ABD)A.兩板間電場強度的大小為2.0×104V/mB.小球帶的電荷量為1.0×10-8C.若細(xì)線突然被剪斷,小球在板間將做類平拋運動D.若細(xì)線突然被剪斷,小球在板間將做勻加速直線運動解析:設(shè)兩板間的電場強度為E,根據(jù)勻強電場的場強和電勢差的關(guān)系得E=Ud=1.0×1035.0×10-2V/m=2.0×104V/m,選項A正確;小球靜止時受力平衡,由平衡條件得qE=mgtanθ,解得q=mg12.導(dǎo)學(xué)號00622494真空中的某裝置如圖所示,現(xiàn)有質(zhì)子、氘核和α粒子都從O點由靜止釋放,經(jīng)過相同加速電場和偏轉(zhuǎn)電場,射出后都打在同一個與OO′垂直的熒光屏上,使熒光屏上出現(xiàn)亮點(已知質(zhì)子、氘核和α粒子質(zhì)量之比為1∶2∶4,電荷量之比為1∶1∶2,重力不計).下列說法中正確的是(C)A.三種粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間之比為2∶1∶1B.三種粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時的速度相同C.在熒光屏上將只出現(xiàn)1個亮點D.偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為1∶2∶2解析:由U1q=12mv02,得v01∶v02∶v03=2∶1∶1,再由t=lv0可得t1∶t2∶t3=1∶2∶2,選項A錯誤;由y=12U0ql2dmv02=UW電=U0d·q·y可知,W電1∶W電2∶W電3=1∶113.導(dǎo)學(xué)號00622495制備納米薄膜裝置的工作電極可簡化為真空中間距為d的兩平行極板,如圖(甲)所示.加在極板A,B間的電壓UAB做周期性變化,其正向電壓為U0,反向電壓為-kU0(k>1),電壓變化的周期為2τ,如