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2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 6.20 電容器　帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（一） 滬科版 　課時(shí)規(guī)范練第33頁　 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~5題只有一項(xiàng)符合題目要求,第6~8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分) 1.一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn),在電場(chǎng)力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c,已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的。關(guān)于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向,下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點(diǎn)的切線)(　　) 解析:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,速度的方向沿軌跡上該點(diǎn)的切線方向,而物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合外力與速度不共線,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;負(fù)電荷受力方向與該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,并且軌跡曲線應(yīng)向力的方向彎曲,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)從a到c減速,故電場(chǎng)力的方向與速度方向的夾角為鈍角,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,D正確。 答案:D 2.(xx湖北檢測(cè))傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種壓力傳感器。當(dāng)待測(cè)壓力F作用在可動(dòng)膜片電極上時(shí),可使膜片發(fā)生形變,引起電容的變化,將電容器、靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)成閉合電路,那么(　　) A.當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí),電容將減小 B.當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí),電容將不變 C.若電流計(jì)有示數(shù),則壓力F發(fā)生了變化 D.若電流計(jì)有示數(shù),則壓力F不發(fā)生變化 解析:根據(jù)C=,向上壓膜片電極時(shí),兩電極間距離d減小,電容將增大,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;電容變化引起兩極板上電荷量的變化,靈敏電流計(jì)有示數(shù),故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 答案:C 3.如圖所示是一個(gè)說明示波管工作的原理圖,電子經(jīng)加速電場(chǎng)(加速電壓為U1)加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)量是h,兩平行板間的距離為d,電壓為U2,板長(zhǎng)為l,每單位電壓引起的偏移叫作示波管的靈敏度,為了提高靈敏度,可采用下列哪些方法(　　) A.增大U1 B.減小l C.減小d D.增大U2 解析:根據(jù)題意,由每單位電壓引起的偏移叫作示波管的靈敏度,聯(lián)立U1q=m和h=y= ()2,解得=,可知本題只有選項(xiàng)C正確。 答案:C 4.(xx河南鄭州第二次質(zhì)檢)如圖所示,光滑絕緣桿PQ放置在豎直平面內(nèi),PQ的形狀與以初速度v0(v0=)水平拋出的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡相同,P端為拋出點(diǎn),Q端為落地點(diǎn),P點(diǎn)距地面的高度為h?，F(xiàn)在將該絕緣桿置于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將一帶正電的小球套于其上,由靜止開始從P端滑下。已知重力加速度為g,電場(chǎng)力等于重力。當(dāng)小球到達(dá)Q端時(shí)(　　) A.小球的速率為 B.小球的速率為2 C.小球在水平方向的速度大小為 D.小球在水平方向的速度大小為2 解析:由題意可知,PQ的形狀與以初速度v0水平拋出的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡相同,初速度v0=,可得PQ的水平距離為2h,又知電場(chǎng)力等于重力,由動(dòng)能定理可得,到達(dá)Q端時(shí)小球的速率為v=,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;在Q點(diǎn)將速度分解可知,水平分速度為vx=,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案:A 5.(xx課標(biāo)全國Ⅰ,16)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(chǎng)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,則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子將(　　) A.打到下極板上 B.在下極板處返回 C.在距上極板處返回 D.在距上極板d處返回 解析:由題意知,帶電粒子落到下極板處的速度為0,設(shè)此時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度為E,根據(jù)動(dòng)能定理有,mg(d+)-qEd=0,板間電壓不變的情況下,下極板向上平移后,電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼谋?所以后來的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=,假設(shè)帶電粒子在距上極板h處時(shí),速度變?yōu)?,根據(jù)動(dòng)能定理得mg(h+)-qEh=0,得h=。 答案:D 6.如圖所示,將平行板電容器兩極板分別與電池的正、負(fù)極相接,兩板間一帶電微粒P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將下極板向下平移一小段距離,則在此過程中下列說法中正確的是(　　) A.電容器的帶電荷量變大 B.電路中有順時(shí)針方向的短暫電流 C.帶電微粒仍將靜止 D.帶電微粒將向下做加速運(yùn)動(dòng) 解析:由題意可知電容器兩極板始終跟電源相連,所以電容器兩板間電壓保持不變,根據(jù)C=可知:當(dāng)下極板向下平移一小段距離過程中,d增大,電容C減小,又由Q=CU得電容器帶電荷量減小,電容器放電,電路中有短暫的順時(shí)針方向的電流,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;因帶電微粒所受重力向下,原來處于靜止?fàn)顟B(tài),所以電場(chǎng)力向上,由E=可知E減小,電場(chǎng)力減小,合力向下,粒子向下做加速運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 答案:BD 7.(xx東北三校第一次聯(lián)考)如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一絕緣直角桿PQM,PQ=L,QM=2L,桿上固定三個(gè)帶電小球A、B、C,初始時(shí)桿PQ與電場(chǎng)線垂直。現(xiàn)將桿繞Q點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)過90至虛線位置,發(fā)現(xiàn)A、B、C三個(gè)球的電勢(shì)能之和保持不變,若不計(jì)小球間的相互作用,下列說法正確的是(　　) A.此過程中,電場(chǎng)力對(duì)A球和C球做功的代數(shù)和為零 B.A球一定帶正電,C球一定帶負(fù)電 C.此過程中C球電勢(shì)能減少 D.A、C兩球帶電荷量的絕對(duì)值之比|qA|∶|qC|=2∶1 解析:由于A、B、C三個(gè)球的電勢(shì)能之和不變,可知電場(chǎng)力對(duì)A球和C球做功的代數(shù)和為零,即W=qAEL+qCE2L=0,但A、C兩球帶電荷性質(zhì)不能確定,可知A、C兩球帶電荷量的絕對(duì)值之比|qA|∶|qC|=2∶1,則選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤。 答案:AD 8.(xx東北三校聯(lián)考)光滑水平面上有一邊長(zhǎng)為l的正方形區(qū)域處在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)方向與正方形一邊平行。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由某一邊的中點(diǎn)以垂直于該邊的水平初速度v0進(jìn)入該正方形區(qū)域。當(dāng)小球再次運(yùn)動(dòng)到該正方形區(qū)域的邊緣時(shí),具有的動(dòng)能可能為(　　) A.0 B.m+qEl C.m D.m+qEl 解析:根據(jù)題意,小球從進(jìn)入正方形區(qū)域至穿出該區(qū)域時(shí)可能存在下列三種情況:從穿入處再穿出時(shí),靜電力不做功,選項(xiàng)C正確;從穿入邊的鄰邊穿出時(shí),靜電力做正功W=Eq,由功能關(guān)系知選項(xiàng)B正確;從穿入邊的對(duì)邊穿出時(shí),若靜電力做負(fù)功,且功的大小等于m,則選項(xiàng)A正確;而靜電力做正功時(shí),不可能出現(xiàn)W=Eql,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:ABC 二、非選擇題(本題共3小題,共52分。解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 9.(17分)(xx黑龍江哈爾濱三中高三期末)如圖所示,一平行板電容器水平放置,兩板有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),板間距d=0.40 m,電壓U=10 V,金屬板M上開有一小孔。有A,B兩個(gè)質(zhì)量均為m=0.10 g、電荷量均為q=+8.010-5 C的帶電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),其間用長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.10 m的絕緣輕桿相連,處于豎直狀態(tài),A小球恰好位于小孔正上方H=0.20 m處?，F(xiàn)由靜止釋放并讓兩個(gè)帶電小球保持豎直下落。(g取10 m/s2)求: (1)小球在運(yùn)動(dòng)過程中的最大速率。 (2)小球在運(yùn)動(dòng)過程中距N板的最小距離。 解析:(1)由受力分析可知,當(dāng)F合=0時(shí),速度最大,設(shè)有n個(gè)球進(jìn)入電場(chǎng)時(shí),合力為零。 2mg=nEq E= 代入數(shù)據(jù),n=1 可知當(dāng)A球剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí),F合=0時(shí),小球速率達(dá)到最大值 v2=2gH v==2 m/s。 (2)設(shè)B球進(jìn)入電場(chǎng)距M板為s1時(shí)小球的速度變?yōu)?,則根據(jù)動(dòng)能定理有2mg(H+s1+L)-qEs1-qE(s1+L)=0 解得s1=0.2 m 可得A球距N板的最小距離為Δs=d-s1-L=0.1 m。 答案:(1)2 m/s　(2)0.1 m 10.(17分)如圖,一平行板電容器的兩個(gè)極板豎直放置,在兩極板間有一帶電小球,小球用一絕緣輕線懸掛于O點(diǎn)。現(xiàn)給電容器緩慢充電,使兩極板所帶電荷量分別為+Q和-Q,此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為。再給電容器緩慢充電,直到懸線和豎直方向的夾角增加到,且小球與兩極板不接觸。求第二次充電使電容器正極板增加的電荷量。 解析:設(shè)電容器電容為C。第一次充電后兩極板之間的電壓為 U=① 兩極板之間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=② 式中d為兩極板間的距離 按題意,當(dāng)小球偏轉(zhuǎn)角θ1=時(shí),小球處于平衡位置。設(shè)小球質(zhì)量為m,所帶電荷量為q,則有Tcos θ1=mg③ Tsin θ1=qE④ 式中T為此時(shí)懸線的張力 聯(lián)立①②③④式得tan θ1=⑤ 設(shè)第二次充電使正極板上增加的電荷量為ΔQ,此時(shí)小球偏轉(zhuǎn)角θ2=,則 　　tan θ2=⑥ 聯(lián)立⑤⑥式得=⑦ 代入數(shù)據(jù)解得 ΔQ=2Q。 答案:2Q 11.(18分)(xx河北保定摸底)在科學(xué)研究中,可以通過施加電場(chǎng)或磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)帶電粒子的控制。在如圖所示的直角坐標(biāo)系xOy中,原點(diǎn)O處有一粒子源,沿y軸正方向連續(xù)不斷地發(fā)射同一種帶正電的粒子,粒子的初速度值分布在某一范圍內(nèi),初速度的最大值是v1,最小值是v2,不計(jì)粒子重力?，F(xiàn)施加一個(gè)沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)區(qū)域邊界是正方形OABC,經(jīng)電場(chǎng)區(qū)域從邊界射出的粒子分布在DBE范圍內(nèi),從D點(diǎn)和E點(diǎn)射出的粒子速度方向與x軸正方向夾角分別為45和30。求: (1)v1與v2的比值。 (2)保持電場(chǎng)的方向不變,改變電場(chǎng)的邊界,使這些粒子從電場(chǎng)的邊界射出時(shí),速度方向與x軸正方向夾角均為30。求改變后電場(chǎng)的邊界方程。 解析:(1)設(shè)正方形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),粒子沿x方向的加速度為a, 從D點(diǎn)射出的粒子初速度是v1 tan 45= v1= vx1=at 　　解得v1= 從E點(diǎn)射出的粒子初速度是v2 tan 30= =2aL 解得v2= =。 　　(2)粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),從電場(chǎng)邊界上的P點(diǎn)射出,設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y),沿x和y方向的分速度為vx和vy,則: vy=vxtan 30 x=t 　　y=vyt 解得:y=x 該邊界線的函數(shù)關(guān)系式為y=x。 答案:(1)∶　(2)y=x