高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練24

課時(shí)作業(yè)(二十四)1．(2012·廣州測(cè)試)如右圖所示的電容式鍵盤(pán)，是通過(guò)改變電容器的哪個(gè)因素來(lái)改變電容的 ()A．兩板間的距離B．兩板間的電壓C．兩板間的電介質(zhì)D．兩板的正對(duì)面積[解析]計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，改變了上、下兩板間的距離，故A正確．[答案]A2．(2012·山東淄博月考)如右圖所示，用電池對(duì)電容器充電，電路a、b之間接有一靈敏電流表，兩極板間有一個(gè)電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將兩極板的間距變大，則 ()A．電荷將向上加速運(yùn)動(dòng)B．電荷將向下加速運(yùn)動(dòng)C．電流表中將有從a到b的電流D．電流表中將有從b到a的電流[解析]充電后電容器的上極板A帶正電．不斷開(kāi)電源，增大兩板間距，U不變、d增大．由E＝eq\f(U,d)知兩極板間場(chǎng)強(qiáng)減小，場(chǎng)強(qiáng)減小會(huì)使電荷q受到的電場(chǎng)力減小，電場(chǎng)力小于重力，合力向下，電荷q向下加速運(yùn)動(dòng)．由C＝eq\f(εS,4πkd)知電容C減小，由Q＝CU知極板所帶電荷量減少，會(huì)有一部分電荷返回電源，形成逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎孰娏鞅碇袑?huì)有由b到a的電流，選項(xiàng)BD正確．[答案]BD3．電荷量和質(zhì)量之比叫比荷，質(zhì)量和電荷量不同的帶電粒子，在具有相同電壓的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速后，必定是 ()A．比荷大的粒子其動(dòng)能大，電荷量大的粒子其速度大B．比荷大的粒子其速度大，電荷量大的粒子其動(dòng)能大C．比荷大的粒子其速度和動(dòng)能都大D．電荷量大的粒子其速度和動(dòng)能都大[解析]由動(dòng)能定理Ek＝eq\f(1,2)mv2＝qU可知，電荷量大的粒子其動(dòng)能大．又可得v＝eq\r(\f(2qU,m))，可知比荷大的粒子其速度大，B對(duì)．[答案]B4．(2012·秦淮檢測(cè))如圖(甲)所示為一只“極距變化型電容式傳感器”的部分構(gòu)件示意圖．當(dāng)動(dòng)極板和定極板之間的距離d變化時(shí)，電容C便發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電容C的變化就可知道兩極板之間距離d的變化的情況．在圖(乙)中能正確反映C與d之間變化規(guī)律的圖象是 ()[解析]由平行板電容器電容的決定式C＝εrS/(4πkd)可知，電容C與極板之間距離d成反比，在第一象限反比例函數(shù)圖象是雙曲線的一支，所以A正確．[答案]A5．(2012·濱海檢測(cè))如圖(甲)所示，一個(gè)帶正電的粒子以一定的初速度垂直進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，若不計(jì)重力，在圖(乙)中能正確描述粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的是 ()[解析]粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，受力方向總是沿電場(chǎng)線方向指向軌跡的凹側(cè)，C正確．[答案]C6.如右圖所示，平行板電容器的電容為C，帶電荷量為Q，兩極板間距離為d，今在距兩極板的中點(diǎn)eq\f(1,2)d處放一電荷q，則 ()A．q所受靜電力的大小為eq\f(Qq,Cd)B．q所受靜電力的大小為keq\f(4Qq,d2)C．q點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度是keq\f(4Q,d2)D．q點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度是keq\f(8q,d2)[解析]兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)，q受到的靜電力F＝Eq＝eq\f(U,d)q＝eq\f(Q,Cd)q，A正確；Q不是點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式E＝keq\f(Q,r2)在這里不能用，B、C、D不正確．[答案]A7.如右圖所示，水平放置的平行板電容器，上板帶負(fù)電，下板帶正電，帶電粒子以速度v0水平射入電場(chǎng)，且沿下板邊緣飛出．若下板不動(dòng)，將上板上移一小段距離，粒子仍以相同的速度v0從原處飛入(不計(jì)重力)，則帶電粒子 ()A．將打在下板中央B．仍沿原軌跡由下板邊緣飛出C．不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿直線運(yùn)動(dòng)D．在兩板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變[解析]將電容器上板移動(dòng)一小段距離，電容器帶電荷量不變，由公式E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4kπQ,εrS)，可知，電容器產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)不變，以相同速度入射的帶電粒子仍將沿原軌跡運(yùn)動(dòng)，下板不動(dòng)時(shí)，帶電粒子沿原軌跡由下板邊緣飛出，B正確；帶電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f(l,v0)不變，D正確．[答案]BD8.如圖所示裝置，真空中有三個(gè)電極：發(fā)射電子的陰極：其電勢(shì)φk＝－182V；柵網(wǎng)：能讓電子由其間穿過(guò)，電勢(shì)φk＝0；反射極電勢(shì)為φr＝－250V，與柵網(wǎng)的距離d＝4mm.設(shè)各電極間的電場(chǎng)是均勻的，從陰極發(fā)射的電子初速度為零，電子所受重力可以忽略，已知電子質(zhì)量是0.91×10－30kg，電荷量e＝1.6×10－19[解析]因?yàn)閨φk|<|φr|，所以電子穿過(guò)柵網(wǎng)，不到反射極就返回．設(shè)電子在到達(dá)柵網(wǎng)時(shí)速度為v，則eq\f(1,2)mv2＝e(φg－φk)，電子在柵網(wǎng)和反射極間的加速度a＝eq\f(eφg－φr,md)，又t＝eq\f(2v,a)，聯(lián)立以上幾式解得t＝1.5×10－9s.[答案]1.5×10－9s9.如右圖所示，從F處釋放一個(gè)無(wú)初速度的電子向B板方向運(yùn)動(dòng)，指出下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的描述中哪項(xiàng)是正確的(設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E) ()A．電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是EeB．電子從B板到達(dá)C板動(dòng)能變化量為零C．電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能是3EeD．電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)[解析]電子從A板到B板做勻加速運(yùn)動(dòng)，且eE＝ΔEk，A正確；在BC之間做勻速運(yùn)動(dòng)，B正確；從C板到D板做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)D板時(shí)，速度減為零，C錯(cuò)誤，D正確．[答案]ABD10.如右圖所示，質(zhì)量相同的兩個(gè)帶電粒子P、Q以相同的速度沿垂直于電場(chǎng)方向射入兩平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，P從兩極板正中央射入，Q從下極板邊緣處射入，它們最后打在同一點(diǎn)(重力不計(jì))，則從開(kāi)始射入到打到上極板的過(guò)程中()A．它們運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tQ＝tpB．它們運(yùn)動(dòng)的加速度aQ<apC．它們所帶的電荷量之比qP∶qQ＝1∶2D．它們的動(dòng)能增加量之比ΔEKP∶ΔEKQ＝1∶2[解析]設(shè)P、Q兩粒子的初速度為v0，加速度分別為aP和aQ，粒子P到上極板的距離是h/2，它們做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離為l.則對(duì)P，由l＝v0tP，eq\f(h,2)＝eq\f(1,2)aPteq\o\al(2,P)，得到aP＝eq\f(hv\o\al(2,0),l2).同理對(duì)Q，l＝v0tQ，h＝eq\f(1,2)aQteq\o\al(2,Q)，得到aQ＝eq\f(2hv\o\al(2,0),l2).由此可見(jiàn)tP＝tQ，aQ＝2aP，而aP＝eq\f(qPE,m)，aQ＝eq\f(qQE,m)，所以qP∶qQ＝1∶2.由動(dòng)能定理，它們的動(dòng)能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝maPeq\f(h,2)∶maQh＝1∶4.綜上所述，A、C正確．[答案]AC11．質(zhì)譜分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各前沿科學(xué)領(lǐng)域．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的質(zhì)譜裝置示意如圖所示，M、N為兩塊水平放置的平行金屬極板，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板右端到屏的距離為D，且D遠(yuǎn)大于L，O′O為垂直于屏的中心軸線，不計(jì)離子重力和離子在板間偏離O′O的距離．以屏中心O為原點(diǎn)建立xOy直角坐標(biāo)系，其中x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向．設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m0、電荷量為q0的正離子以速度v0沿O′O的方向從O′點(diǎn)射入，板間不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，離子打在屏上O點(diǎn)．若在兩極板間加一沿＋y方向場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求離子射到屏上時(shí)偏離O點(diǎn)的距離y0.[解析]離子在電場(chǎng)中受到的靜電力Fy＝q0E離子獲得的加速度ay＝eq\f(Fy,m0)離子在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t0＝eq\f(L,v0)到達(dá)極板右邊緣時(shí)，離子在＋y方向的分速度vy＝ayt0離子從板右端到達(dá)屏上所需時(shí)間t0′＝eq\f(D,v0)離子射到屏上時(shí)偏離O點(diǎn)的距離y0＝vyt0′由上述各式，得y0＝eq\f(q0ELD,m0v\o\al(2,0)).[答案]eq\f(q0ELD,m0v\o\al(2,0))12．如下圖甲所示，靜電除塵裝置中有一長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為b、高為d的矩形通道，其前、后面板使用絕緣材料，上、下面板使用金屬材料．如下圖乙是裝置的截面圖，上、下兩板與電壓恒定的高壓直流電源相連．質(zhì)量為m、電荷量為－q、分布均勻的塵埃以水平速度v0進(jìn)入矩形通道，當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和，同時(shí)被收集．通過(guò)調(diào)整兩板間距d可以改變收集效率η.當(dāng)d＝d0時(shí)，η為81%(即離下板0.81d0范圍內(nèi)的塵埃能夠被收集)．不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用．(1)求收集效率為100%時(shí)，兩板間距的最大值dm；(2)求收集效率η與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系．[解析](1)收集效率η為81%，即離下板0.81d0的塵埃恰好到達(dá)下板的右端邊緣，設(shè)高壓電源的電壓為U，則在水平方向有L＝v0t ①在豎直方向有0.81d0＝eq\f(1,2)at2 ②其中a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md0) ③當(dāng)減小兩板間距時(shí)，能夠增大電場(chǎng)強(qiáng)度，提高裝置對(duì)塵埃的收集效率．收集效率恰好為100%時(shí)，兩板間距即為dm.如果進(jìn)一步減小d，收集效率仍為100%.因此，在水平方向有L＝v0t ④在豎直方向有dm＝eq\f(1,2)a′t2 ⑤其中a′＝eq\f(F′,m)＝eq\f(qE′,m)＝eq\f(qU,mdm) ⑥聯(lián)立①②③④⑤⑥式可得dm＝0.9d0 ⑦(2)當(dāng)d>0.9d0時(shí)，設(shè)距下板x處的塵埃恰好到達(dá)下板的右端邊緣，此時(shí)有x＝eq\