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1、
課時跟蹤檢測(二十五) 靜電現象 電容器 帶電粒子在電場中的運動
高考??碱}型:選擇題+計算題
1.(2012·上海虹口二模)處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子,利用此原理可以進行靜電除塵。如圖1所示,是一個用來研究靜電除塵的實驗裝置,鋁板與手搖起電機的正極相連,鋼針與手搖起電機的負極相連,在鋁板和鋼針中間放置點燃的蚊香。轉動手搖起電機,蚊香放出的煙霧會被電極吸附,停止轉動手 圖1
搖起電機,蚊香的煙霧又會裊裊上升。關于這個現象,下列說法中正確的是( )
A.煙塵因為帶正電而被吸附到鋼針上
B.同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越小
2、
C.同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大
D.同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電量不變,離鋁板越近則加速度越大
2.某電容式話筒的原理示意圖如圖2所示,E為電源,R為電阻,薄片P和Q為兩金屬極板,對著話筒說話時,P振動而Q可視為不動。在P、Q間距增大過程中( )
A.P、Q構成的電容器的電容增大
B.P上電荷量保持不變
C.M點的電勢比N點的低 圖2
D.M點的電勢比N點的高
3.(2012·課標全國高考)如圖3所示,平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度,兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒
3、子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器,則在此過程中,該粒子( )
A.所受重力與電場力平衡 B.電勢能逐漸增加 圖3
C.動能逐漸增加 D.做勻變速直線運動
4.(2011·天津高考)板間距為 d 的平行板電容器所帶電荷量為 Q 時,兩極板間電勢差為 U1,板間場強為 E1。現將電容器所帶電荷量變?yōu)?2Q,板間距變?yōu)閐,其他條件不變,這時兩極板間電勢差為 U2, 板間場強為 E2,下列說法正確的是( )
A.U2=U1,E2=E1 B.U2=2U1,E2=4E1
C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,
4、E2=2E1
5.(2013·吉林聯考)一平行板電容器充電后與電源斷開,負極板接地。兩板間有一個正試探電荷固定在P點,如圖4所示,以C表示電容器的電容、E表示兩板間的場強、φ表示P點的電勢,W表示正電荷在P點的電勢能,若正極板保持不動,將負極板緩慢向右平移一小段距離 l0的過程中,各物理量與負極板移動距離x的關系圖象中正確的是( ) 圖4
圖5
6.(2011·安徽高考)圖6(a)為示波管的原理圖。如果在電極YY′之間所加的電壓圖按圖(b)所示的規(guī)律變化,在電極XX′之間所加的電壓按圖(c)所示的規(guī)律變化,則在熒光屏上會看到的圖形是(
5、 )
圖6
圖7
7.(2012·江西重點中學聯考)如圖8所示,長為L、傾角為θ=30°的光滑絕緣斜面處于電場中,一帶電量為+q,質量為m的小球,以初速度v0由斜面底端的A點開始沿斜面上滑,到達斜面頂端的速度仍為v0,則( ) 圖8
A.小球在B點的電勢能一定大于小球在A點的電勢能
B.A、B兩點的電勢差一定為
C.若電場是勻強電場,則該電場的場強的最小值一定是
D.若該電場是AC邊中垂線上某點的點電荷Q產生的,則Q一定是正電荷
8. (2
6、011·安徽高考)如圖9(a)所示,兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖9(b)所示的交變電壓,一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0時刻釋放該粒子,粒子會時而向A板運動,時而向B板運動,并最終打在A板上。則t0可能屬于的時間段是( ) 圖9
A.0
7、球從兩板正中央由靜止開始釋放,兩小球最終都能運動到右極板上的同一位置,則從開始釋放到運動到右極板的過程中它們的( ) 圖10
A.運行時間tP>tQ
B.電勢能減少量之比ΔEP∶ΔEQ=2∶1
C.電荷量之比qP∶qQ=2∶1
D.動能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ=4∶1
10.(2012·晉江四校聯考)如圖11所示,質量為m,帶電量為+q的微粒在O點以初速度v0與水平方向成θ角射出,微粒在運動中受阻力大小恒定為F阻。
8、 圖11
(1)如果在某方向加上一定大小的勻強電場后,能保證微粒仍沿v0方向做直線運動,試求所加勻強電場的最小值的大小與方向;
(2)若加上大小一定,方向水平向左的勻強電場,仍能保證微粒沿v0方向做直線運動,并經過一段時間后又返回O點,求微?;氐絆點時的速率。
11.(2012·遼寧模擬)如圖12所示,現在有一個小物塊,質量為m=80 g,帶上正電荷q=2×10-4 C。與水平的軌道之間的滑動摩擦系數μ=0.2,在一個水平向左的勻強電場中,E=1×103 V/m,在水平軌道的末端N處,連接一個光滑的半圓形軌道,半徑為R=40 cm,
9、取g=10 m/s2,求 圖12
(1)小物塊恰好運動到軌道的最高點,那么小物塊應該從水平哪個位置釋放?
(2)如果在上小題的位置釋放小物塊,當它運動到P(軌道中點)點時對軌道的壓力等于多少?
12.(2012·浙江名校聯考)如圖13所示,一對半徑均為R1的金屬板M、N圓心正對平行放置,兩板距離為d,N板中心鍍有一層半徑為R2的圓形鋅金屬薄膜,d?R2
10、子,已知電子的電荷量為e,質量為m,每秒穩(wěn)定發(fā)射n個電子。電子在板間運動過程中無碰撞且不計電子 圖13
的重力和電子間相互作用,電子到達M板全部被吸收。M板右側串聯的電流表可以測量到通過M板的電流I。試求:
(1)當UMN取什么值時,I始終為零;
(2)當UMN取什么值時,I存在一個最大值,并求這個最大值;
(3)請利用(1)(2)的結論定性畫出I隨UMN變化的圖象。
答 案
課時跟蹤檢測(二十五) 靜電現象 電容器 帶電粒子在電場中的運動
1.選C 在鋁板和鋼針中間形成強電場,處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子,煙塵吸附電子帶負電,而被吸附
11、到鋁板上,A錯誤;由于電場力做功,同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大,選項C正確B錯誤;由于離鋁板越近,電場強度越小,同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電量不變,離鋁板越近則加速度越小,選項D錯誤。
2.選D 由公式C=可知,當PQ間距增大時,C減小,故A錯誤。由C=可知,在U不變時,C減小,Q減小,即電容器放電,R中的電流方向從M到N,則M點電勢高于N點,故BC錯誤,D正確。
3.選BD 粒子做直線運動,其重力和電場力的合力應與速度共線,如圖所示。重力與電場力不共線,不可能平衡,選項A錯誤;粒子運動過程中電場力做負功,因而電勢能增加,選項B正確;合力做負功,動能減小,選項C錯誤;
12、電容器的極板與直流電源相連,即其電壓、板間的場強不變,則電場力不變,合力恒定,因而粒子做勻變速直線運動,選項D正確。
4.選C 由公式E=、C=和C∝可得 E ∝,所以 Q 加倍,E 也加倍,再由U = Ed可得U相等,C正確。
5.選C 由平行板電容器的電容C=可知d減小時,C變大,但不是一次函數,A錯。在電容器兩極板所帶電荷量一定情況下,U=,E==與d無關,則B錯。在負極板接地的情況下,設沒有移動負極板時P點距負極板的距離為d,移動x后為d-x。因為移動極板過程中電場強度E不變。故φP=E(d-x)=Ed-Ex,其中x≤l0,則C正確;正電荷在P點的電勢能W=qφP=qEd-qEx,
13、顯然D錯。
6.選B 在0~2t1時間內,掃描電壓掃描一次,信號電壓完成一個周期,當UY為正的最大值時,電子打在熒光屏上有正的最大位移,當UY為負的最大值時,電子打在熒光屏上有負的最大位移,因此一個周期內熒光屏上的圖象為B。
7.選B 由題述可知,小球以初速度v0由斜面底端的A點開始沿斜面上滑,電場力做正功,電勢能減小,小球在B點的電勢能一定小于小球在A點的電勢能,選項A錯誤;由動能定理,qU-mgLsin 30°=0,解得A、B兩點的電勢差為U=,選項B正確;若電場是勻強電場,該電場的場強的最小值為,選項C錯誤;若該電場是AC邊中垂線上某點的點電荷Q產生的,則Q可以是負電荷,選項D錯誤。
14、
8.選B 兩板間加的是方波電壓,剛釋放粒子時,粒子向A板運動,說明釋放粒子時UAB為負,因此A項錯誤,若t0=時刻釋放粒子,則粒子做方向不變的單向直線運動,一直向A運動;若t0=時刻釋放粒子,則粒子在電場中固定兩點間做往復運動,不能到達A板;因此
15、ΔEP=qPU,ΔEQ=qQ,故ΔEP∶ΔEQ=4∶1,B錯;動能增加量ΔEkP=ΔEP+mgh,ΔEkQ=ΔEQ+mgh,故ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1,D錯誤。
10.解析:(1)微粒沿v0方向做直線運動,微粒所受合外力應該沿速度v0方向,由力的合成知識可得
qE=mgcos θ
解得所加勻強電場的最小值的大小E=cos θ,方向斜向上且與豎直方向的夾角為θ。
(2)若加上大小一定,方向水平向左的勻強電場,電場力向左,且滿足,qEsin θ=mgcos θ,設微粒的最大位移為x,由動能定理-(qEcos θ+mg sin θ+F阻)x=0-mv02
-2F阻x=mv2-mv02
16、聯立解得v= 。
答案:見解析
11.解析:(1)物塊能通過軌道最高點的臨界條件是mg=m
解得v=2 m/s
設小物塊釋放位置距N處為x
Eqx=μmgx+mv2+mg·2R
解得x=20 m,即小物塊應該從在水平位置距N處為20 m處開始釋放
(2)物塊到P點時,mv2+mgR+EqR=mvP2解得vP=m/s
FN-Eq=解得FN=3.0 N 由牛頓第三運動定律可得物塊對軌道的壓力;F′N=FN=3.0 N
答案:(1)20 m (2)3.0 N
12.解析:(1)當垂直N板發(fā)射速度為v的電子不能到達M板時,I=0,
令此時兩板間電壓為UMN,則mv2=-eUMN
得UMN=-
(2)當從鋅膜邊緣平行N板射出的電子做類平拋運動剛好能到達M板邊緣時,則所有電子均能到達M板,電流最大I=ne
令此時兩板間電壓為UMN′
R1-R2=vt,
d=at2,a=
得UMN′=
(3)I隨UMN變化的圖象如圖所示。
答案:(1)- (2) ne
(3)見解析圖
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