高考物理一輪復習課時練習 第9章第4練　電容器　實驗十 觀察電容器的充 放電現(xiàn)象　帶電粒子在電場中的直線運動（含詳解）

1．(多選)如圖所示，四個圖像描述了對給定的電容器充電時，電容器帶電荷量Q、電壓U和電容C三者的關(guān)系，正確的圖像有()2.(2023·浙江杭州市第二中學月考)心臟驟停最有效的搶救方式是盡早通過AED自動除顫機給予及時治療。如圖，某型號AED模擬治療儀器內(nèi)有一電容為15μF的電容器，某次使用過程中，該電容器在10s內(nèi)充電至5000V電壓，之后在3ms時間內(nèi)完成放電，則()A．電容器充電后所帶的電荷量為75CB．電容器充電過程中電容一直增大C．電容器放電過程中放電電流一直增大D．電容器放電過程中平均電流為25A3.(2023·黑龍江雞西市期末)如圖所示，平行板電容器在充電后不切斷電源，此時極板間有一帶電塵粒恰能在電場中靜止，當正對的平行板左右錯開一些時()A．帶電塵粒將向上運動B．帶電塵粒將保持靜止C．極板所帶電荷量增加D．極板間的電場強度增大4．如圖所示的電路，電介質(zhì)板與被測量的物體A相連，當電介質(zhì)向左或向右移動時，通過相關(guān)參量的變化可以將A定位。開始單刀雙擲開關(guān)接1，然后將單刀雙擲開關(guān)接2。則下列說法正確的是()A．開關(guān)接1時，x增大，平行板電容器的電荷量增大B．開關(guān)接1時，x增大，電路中的電流沿順時針方向C．開關(guān)接2時，x減小，靜電計的指針偏角減小D．開關(guān)接2時，x減小，平行板間的電場強度不變5.(2023·天津市期末)當今醫(yī)學上對某些腫瘤采用質(zhì)子療法進行治療，該療法用一定能量的質(zhì)子束照射腫瘤殺死癌細胞?，F(xiàn)用一直線加速器來加速質(zhì)子，使其從靜止開始被加速到1.0×107m/s。已知加速電場的電場強度大小為1.3×105N/C，質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×10－27kg，電荷量為1.6×10－19C，則下列說法正確的是()A．加速過程中質(zhì)子電勢能增加B．質(zhì)子所受到的靜電力約為2×10－15NC．質(zhì)子加速需要的時間約為8×10－6sD．加速器加速的直線長度約為4m6．(2023·新課標卷·22)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導線若干。(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時，紅表筆應(yīng)該與電池的________(填“正極”或“負極”)接觸。(2)某同學設(shè)計的實驗電路如圖(a)所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時間的變化。電容器充電完成后，開關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是________。(填正確答案標號)A．迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定B．亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定C．迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1)，再次將開關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時間的變化情況。兩次得到的電流I隨時間t變化如圖(b)中曲線所示，其中實線是電阻箱阻值為________(填“R1”或“R2”)時的結(jié)果，曲線與橫軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(填“電壓”或“電荷量”)。7.電子所帶的電荷量最早是由密立根通過油滴實驗測出的。油滴實驗的原理如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接，上、下板分別接電源正負極。油滴從噴霧器噴出后，由于相互碰撞而使部分油滴帶負電，油滴進入上板中央小孔后落到勻強電場中通過顯微鏡可以觀察到油滴的運動情況。兩金屬板間的距離為d，忽略空氣對油滴的浮力和阻力及油滴間的相互作用，重力加速度為g。(1)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電壓，當電壓為U時，某個質(zhì)量為m的油滴恰好做勻速運動。求該油滴所帶電荷量q；(2)保持電壓U不變，觀察到某個質(zhì)量為2m的帶負電油滴進入電場后由靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)過時間t運動到下金屬板，求此過程油滴電勢能的變化量。8.(2023·廣東肇慶市二模)工業(yè)生產(chǎn)中有一種叫電子束焊接機的裝置，其核心部件由如圖所示的高壓輻向電場組成。該電場的電場線如圖中帶箭頭的直線所示。一電子在圖中H點從靜止開始只在靜電力的作用下沿著電場線做直線運動，設(shè)電子在該電場中的運動時間為t，位置為x，速度為v，受到的靜電力為F，電勢能為Ep，運動經(jīng)過的各點電勢為φ，則下列四個圖像可能合理的是()9．(2024·天津市第一中學檢測)手機自動計步器的原理如圖所示，電容器的一個極板M固定在手機上，另一個極板N與兩個固定在手機上的輕彈簧連接，人帶著手機向前加速運動階段與靜止時相比，手機上的電容器()A．電容變大B．兩極板間電壓降低C．兩極板間電場強度變大D．兩極板所帶電荷量減少10.如圖所示，傾斜放置的平行板電容器兩極板與水平面夾角為θ，極板間距為d，帶負電的微粒質(zhì)量為m、帶電荷量大小為q，從極板M的左邊緣A處以初速度v0水平射入，沿直線運動并從極板N的右邊緣B處射出，重力加速度為g，則()A．微粒到達B點時動能為eq\f(1,2)mv02B．微粒的加速度大小等于gsinθC．兩極板的電勢差UMN＝eq\f(mgd,qcosθ)D．微粒從A點到B點的過程，電勢能減少eq\f(mgd,cosθ)11.(2023·安徽省五校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示，D是一只理想二極管，電流只能從a流向b，而不能從b流向a。平行板電容器的A、B兩極板間有一帶電油滴，電荷量為q(電荷量很小不會影響兩板間電場的分布)，帶電油滴在P點處于靜止狀態(tài)。以Q表示電容器儲存的電荷量，U表示兩極板間電壓，φP表示P點的電勢，Ep表示帶電油滴在P點的電勢能。若保持極板A不動，將極板B稍向下平移，則下列說法中正確的是()A．Q減小B．U減小C．φP減小D．Ep減小第4練電容器實驗十：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象帶電粒子在電場中的直線運動1．CD[電容器的電容是由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定的，與兩極板間的電壓以及帶電荷量無關(guān)，故A、B錯誤，D正確；根據(jù)Q＝CU可知，Q－U圖像是過原點的直線，故C正確。]2．D[電容器充電后所帶的電荷量為Q＝CU＝15×10－6×5000C＝0.075C，A錯誤；電容器的電容由電容器本身的性質(zhì)決定，與電容器是否帶電無關(guān)，故電容器充電過程中電容保持不變，B錯誤；電容器放電過程中，放電電流逐漸減小，C錯誤；電容器放電過程中的平均電流為eq\x\to(I)＝eq\f(Q,t)＝eq\f(0.075,3×10－3)A＝25A，D正確。]3．B[電容器始終與電源相連，故電容器兩極板間的電壓不變，當正對的平行板左右錯開一些時，電容器兩極板間距離不變，根據(jù)E＝eq\f(U,d)可知，極板間的電場強度不變，故D錯誤；由帶電塵粒受力平衡可得qE＝mg，極板間的電場強度不變，故帶電塵粒將保持靜止，故A錯誤，B正確；根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，可知正對的平行板左右錯開一些時，電容減小，根據(jù)Q＝CU，可知極板所帶電荷量減少，故C錯誤。]4．C[開關(guān)接1時，平行板間的電壓不變，x增大，相對介電常數(shù)減小，由公式C＝eq\f(εrS,4πkd)，可知電容器的電容減小，又由Q＝CU知，平行板電容器的電荷量減小，電容器放電，由電路圖可知，電路中的電流沿逆時針方向，A、B錯誤；開關(guān)接2時，電容器所帶的電荷量保持不變，x減小，電容器的電容增大，由公式U＝eq\f(Q,C)，可知兩極板的電勢差減小，則靜電計的指針偏角減小，由E＝eq\f(U,d)可知平行板間的電場強度減小，C正確，D錯誤。]5．D[加速過程中靜電力對質(zhì)子做正功，則質(zhì)子電勢能減小，選項A錯誤；質(zhì)子所受到的靜電力約為F＝Eq＝1.3×105×1.6×10－19N≈2×10－14N，選項B錯誤；加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(2×10－14,1.67×10－27)m/s2≈1.2×1013m/s2，則質(zhì)子加速需要的時間約為t＝eq\f(v,a)＝eq\f(1.0×107,1.2×1013)s≈8.3×10－7s，選項C錯誤；加速器加速的直線長度約為x＝eq\f(v,2)t＝eq\f(1.0×107,2)×8.3×10－7m≈4m，選項D正確。]6．(1)正極(2)C(3)R2電荷量解析(1)多用電表應(yīng)滿足電流“紅進黑出”，因此紅表筆與電池的正極相連；(2)電容器放電過程中，電流由大逐漸變小，則小燈泡迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅，故C正確；(3)實線表示充電慢，用時長，最大電流小，故接入的電阻應(yīng)為大的電阻，即R2，因此實線表示電阻箱阻值為R2時的結(jié)果；根據(jù)公式I＝eq\f(Q,t)，則I－t圖像與橫軸所圍的面積表示電容器上的電荷量。7．(1)eq\f(mgd,U)(2)2mgd－eq\f(4md2,t2)解析(1)由平衡條件得qeq\f(U,d)＝mg解得q＝eq\f(mgd,U)(2)設(shè)到達下板的速度為v，則d＝eq\f(v,2)t，v＝eq\f(2d,t)，由動能定理得2mgd＋W電＝eq\f(1,2)×2mv2－0解得ΔEp＝－W電＝2mgd－eq\f(4md2,t2)。8．D[電子所受的靜電力的方向與電場強度方向相反，指向A極，所以電子向A極運動，電場強度逐漸增大，根據(jù)F＝eE，靜電力逐漸增大，B錯誤；電子的加速度a＝eq\f(eE,m)，電子的加速度增大，v－t圖線的斜率增大，A錯誤；根據(jù)Ep＝eEx，電子向A極運動，電勢能減小，電場強度增大，Ep－x圖線的斜率增大，C錯誤；電子向A極運動，電勢升高，電場強度增大，φ－x圖線的斜率增大，D正確。]9．D[人帶著手機向前加速運動時，N極板向后運動，電容器兩極板間的距離變大，由C＝eq\f(εrS,4πkd)可得，手機上的電容器電容變小，A錯誤；電容器始終與電源相連，所以人帶著手機向前加速運動階段與靜止時相比，手機上的電容器兩極板間電壓不變，B錯誤；由E＝eq\f(U,d)可得，兩極板間電場強度變小，C錯誤；由電容的定義式C＝eq\f(Q,U)可得，兩極板所帶的電荷量Q＝CU，所以兩極板所帶電荷量減少，D正確。]10．C[微粒僅受靜電力和重力，靜電力方向垂直于極板，重力的方向豎直向下，微粒做直線運動，合力方向沿水平方向，由此可知，靜電力方向垂直于極板斜向左上方，合力方向水平向左，微粒做減速運動，微粒到達B點時動能小于eq\f(1,2)mv02，選項A錯誤；根據(jù)qEsinθ＝ma，qEcosθ＝mg，解得E＝eq\f(mg,qcosθ)，a＝gtanθ，選項B錯誤；兩極板的電勢差UMN＝Ed＝eq\f(mgd,qcosθ)，選項C正確；微粒從A點到B點的過程，靜電力做負功，電勢能增加，電勢能增加量為eq\f(mgd,cosθ)，選項D錯誤。]11．D[保持極板A不動，將極板B稍向下平移，板間距離d增大，根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容C減?。浑娙萜鞯碾妷翰蛔儠r，則電容器所帶電荷量將要減小，由于二極管具有單向?qū)щ娦裕?/p>