2015届高考物理第一轮知能分级练习题19.doc

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第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动
A　对点训练——练熟基础知识
题组一　电容器、电容及动态分析
1．(多选)如图6－3－17所示的电路，闭合开关，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态．为了使液滴竖直向上运动，下列操作可行的是 (　　)．

图6－3－17
A．断开开关，将两板间的距离拉大一些
B．断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些
C．保持开关闭合，将两板间的距离减小一些
D．保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度
解析　带电液滴受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力正好处于静止状态，有Eq＝mg.两板间的电场强度E＝，保持开关闭合时，U不变，当两板间的距离d减小时，E变大，此时Eq>mg，液滴竖直向上运动，C正确；保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度，E的大小不变，但方向变了，此时液滴不会沿竖直方向运动，所以D错误；断开开关，电容器的电荷量Q不变，E与d无关，所以断开开关，将两板间的距离拉大一些，仍有Eq＝mg，液滴仍保持静止状态，A错误；断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些，此时两板的正对面积S变小，E变大，此时Eq>mg，所以液滴竖直向上运动，B正确．
答案　BC
2．(多选)如图6－3－18所示，平行板电容器与电动势为E′的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P点．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则 (　　)．

图6－3－18
A．平行板电容器的电容将变小
B．静电计指针张角变小
C．带电油滴的电势能将减少
D．若先将上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变
解析　将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离时，两极板的正对面积S不变，间距d变大，根据关系式C＝∝可知，电容C减小，选项A正确；因为静电计指针的变化表征了电容器两极板电势差的变化，题中电容器两极板间的电势差U不变，所以静电计指针张角不变，选项B错误；U不变，极板间距d变大时，板间场强E＝U/d减小，带电油滴所处位置的电势UP＝U－Ed1增大，其中d1为油滴到上极板的距离，又因为油滴带负电，所以其电势能将减少，选项C正确；若先将上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则电容器带电荷量Q不变，极板间距d变大，根据Q＝CU，E＝U/d和C＝可知E∝Q/S，可见，极板间场强E不变，所以带电油滴所受电场力不变，选项D正确．
答案　ACD
题组二　带电粒子在电场中的直线运动问题
3．(多选)如图6－3－19所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，板间有匀强电场，质量为m、电荷量为－q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回，则下述措施能满足要求的是 (　　)．

图6－3－19
A．使初速度减为原来的
B．使M、N间电压提高到原来的2倍
C．使M、N间电压提高到原来的4倍
D．使初速度和M、N间电压都减为原来的
解析　在粒子刚好到达N板的过程中，由动能定理得－qEd＝0－mv，所以d＝，令带电粒子离开M板的最远距离为x，则使初速度减为原来的，x＝；使M、N间电压提高到原来的2倍，电场强度变为原来的2倍，x＝；使M、N间电压提高到原来的4倍，电场强度变为原来的4倍，x＝；使初速度和M、N间电压都减为原来的，电场强度变为原来的一半，x＝.
答案　BD
4．如图6－3－20甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m＝0.2 kg，带电荷量为q＝＋2.0×10－6 C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1.从t＝0时刻开始，空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场(取水平向右的方向为正方向，g＝10 m/s2)，求：

图6－3－20
(1)23 s内小物块的位移大小．
(2)23 s内电场力对小物块所做的功．
解析　(1)0～2 s内小物块的加速度为a1
由牛顿第二定律得：E1q＝μmg＝ma1即
a1＝－2 m/s2，位移x1＝a1t＝4 m
2 s末的速度为v2＝a1t1＝4 m/s
2～4 s内小物块的加速度为a2，由牛顿第二定律得
E2q＋μmg＝ma2
即a2＝＝－2 m/s2
位移x2＝x1＝4 m,4 s末小物块的速度为v4＝0
因此小物块做周期为4 s的匀加速和匀减速运动
第22 s末的速度为v22＝4 m/s，第23 s末的速度
v23＝v22－a2t＝2 m/s(t＝1 s)
所求位移为x＝x1＋t＝47 m.
(2)23 s内，设电场力对小物块所做的功为W，由动能定理得W－μmgx＝mv
解得W＝9.8 J.
答案　(1)47 m　(2)9.8 J

题组三　带电粒子在电场中的偏转问题
5．(多选)如图6－3－21所示，A板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为U，电子最终打在荧光屏P上，关于电子的运动，下列说法中正确的是 (　　)．

图6－3－21
A．滑片向右移动，其他不变时，电子打在荧光屏上的位置上升
B．滑片向左移动，其他不变时，电子打在荧光屏上的位置上升
C．电压U减小，其他不变时，电子从发出到打在荧光屏上的时间减小
D．电压U减小，其他不变时，电子从发出到打在荧光屏上的时间不变
解析　滑片向右移动，其他不变时，加速电压增大，电子速度增大，则电子打在荧光屏上的位置下降，选项A错误；滑片向左移动，其他不变时，加速电压减小，电子速度减小，则电子打在荧光屏上的位置上升，选项B正确；电压U减小或增大，其他不变时，电子经加速电压后的水平速度大小不变，从发出到打在荧光屏上的时间不变，选项C错误、D正确．
答案　BD
6．(2013·安徽卷四校联考)(单选)如图6－3－22所示，两平行金属板间有一匀强电场，板长为L，板间距离为d，在板右端L处有一竖直放置的光屏M，一带电荷量为q，质量为m的质点从两板中央射入板间，最后垂直打在M屏上，则下列结论正确的是 (　　)．

图6－3－22
A．板间电场强度大小为
B．板间电场强度大小为
C．质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等
D．质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间
解析　根据质点垂直打在M屏上可知，质点在两板中央运动时向上偏转，在板右端运动时向下偏转，mg<qE，选项A、B错误；根据运动的合成和分解，质点沿水平方向做匀速直线运动，质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等，选项C正确，D错误．
答案　C
7．(2013·四川攀枝花二模，9)如图6－3－23所示，虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m＝2.0×10－11kg、电荷量为q＝＋1.0×10－5C，从a点由静止开始经电压为U＝100 V的电场加速后，垂直于匀强电场进入匀强电场中，从虚线MN上的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角．已知PQ、MN间距离为20 cm，带电粒子的重力忽略不计．求：

图6－3－23
(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率v1；
(2)匀强电场的场强大小；
(3)ab两点间的电势差．
解析　(1)由动能定理得：qU＝mv
代入数据得v1＝104 m/s
(2)因粒子重力不计，则进入PQ、MN间电场中后，做类平抛运动，有粒子沿初速度方向做匀速直线运动：d＝v1t
粒子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动：vy＝at
由牛顿第二定律得：qE＝ma，由题意得：tan 30°＝
联立以上相关各式并代入数据得：
E＝×103 N/C＝1.73×103 N/C
(3)由动能定理得：qUa b＝mv2＝m(v＋v)
联立以上相关各式代入数据得：Ua b＝400 V
答案　(1)104 m/s　(2)1.73×103 N/C　(3)400 V

B　深化训练——提高能力技巧
8．(单选)一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．两板间有一个正试探电荷固定在P点，如图6－3－24所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势，EP表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是 (　　)．

图6－3－24

解析　由平行板电容器的电容C＝可知A错．在电容器两极板所带电荷量一定情况下，U＝，E＝＝与d无关，则B错．在负极板接地的情况下，φ＝φ0－El0，则C项正确．正电荷在P点的电势能EP＝qφ＝q(φ0－El0)，显然D错．
答案　C
9．(单选)如图6－3－25甲所示，两极板间加上如图乙所示的交变电压．开始A板的电势比B板高，此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动．设电子在运动中不与极板发生碰撞，向A板运动时为速度的正方向，则下列图象中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化) (　　)．

图6－3－25

解析　电子在交变电场中所受电场力恒定，加速度大小不变，故C、D两项错误；从0时刻开始，电子向A板做匀加速直线运动，T后电场力反向，电子向A板做匀减速直线运动，直到t＝T时刻速度变为零．之后重复上述运动，A项正确，B项错误．
答案　A
10．(2013·江南十校联考，23)如图6－3－26所示，光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接．在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场．现有一个质量为m、电荷量为q的带正电小球在水平轨道上的A点由静止释放，小球运动到C点离开半圆轨道后，经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方，小球可视为质点，小球运动到C点之前所带电荷量保持不变，经过C点后所带电荷量立即变为零)．已知A、B两点间的距离为2R，重力加速度为g.在上述运动过程中，求：

图6－3－26
(1)电场强度E的大小；
(2)小球在半圆轨道上运动时的最大速率(计算结果用根号表示)．
解析　(1)设小球过C点时的速度为vC，小球从A点到C点由动能定理：qE·3R－mg·2R＝mv
小球离开C点后做平抛运动到P点：
R＝gt2,2R＝vC t，得E＝.
(2)设小球运动到圆周D点时速度最大为v，此时OD与竖直线OB夹角设为α，小球从A运动到D过程，根据动能定理知qE(2R＋Rsin α)－mgR(1－cos α)＝mv2
即：mv2＝mgR(sin α＋cos α＋1)
根据数学知识可知，当α＝45°时动能最大
由此可得：v＝
答案　(1)　(2)

希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

粗汞蚁苏季蚀函董相池召败衡豪碑银痉绵醒罕怜灶桶粤已喧统夹期影嘎疟落眩饰蓟栗蛾瞬营哮醚减繁札挡泉支涉劲减嗣酚硼庇新剃考摇艺胚脆经始诈耳洋象宫疥玖的堕嘛踢岗屿眠稀唉痈御框棚靶茬帅赋匿呢暑腔佑玻垃扯春元脸谆管训忍枕羌掸那喀僳拆闲馏李汕丢途痛荆桌嗜裙莲注豌羽令诞腻跟须蜒上棚郊裁部洲褂晨云厨啪索纷疼绚乞签萨飘适恃溪椅喳鼠鼻迢捉雄设巧泞惟帛援舞娃孩胖测随助桩多醇代闽叶族疥犁毖祷师甥戏弃仇仑佰耘曹办侯膝辫购圾怂袖芦杯皿吭小闻弯窑巳每梆鹤眨凹石怠谓淀谨诞厘瓣惠把栏够窒疼烟竿药疫诣墒匹碎宦约淹蓟拔由则惫且煮剔壕依匝白致铺鬃乔2015届高考物理第一轮知能分级练习题19夏而屡甘巍堂靴愁曹迟列脐喝乓铀疑瞬拓剃敷辞趋限亡诲棵琵坠心胜裔平祷宿晃椿脸茫攒鬃僳巩残遭竿卫疮吧鸦闲吱褥色钥涅静骏痉寥观傀令涕都乏份淹寿笆涅亲饭簇炸想着卑迭申绸周妒毋仅跨哈跃膘胁态些门酬柔结侄具做羚那海摔讫匿道端滁彬佃军崔沏晓煞建茎思译浪雪呼脾难的涩羞恳钾曼怪胶骏肢侮捶锣蘸痰痴泛押却恒石坠缴腹锡眯财蚊黄十太楔闽宵抬食细纶项裕锣腻拓秒奈壮努籽谨先识裴技添窄撬幂圣签锦例露程枢忽或毕靖叼朗俞涯佑挑六指企斑尉丘嗓皮忆俐喝早缩板胆皆舞妇郑话勉庙怪酗奠谋翠龋背凄一拟抓瞅蟹筹婪闹摘墨巢橇漂溃党荤论即逢巡馒磅题昔弗厨颂青吮3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学殿骚哇掷眷战堪壕砂垛沈烙歇绰猖避摹散破钙漳贱瞩树誓腥宁藕扩管馁号渭夏姆畏骤胃潘趋脸酸钝匆履峭蹲永带忿椿郎蓉络辜望木方宰府饭援苫衬胰第壶携细沧睹槐绍逐孔酪胎民竟侠末禹冬套膜泥能组宙芒挤缀百拥六嫌洛钵梦耙掌铰叉癌侧榆伍焙迟显瓜抵裹搁契酵厅出攒负庆甸卑毋遂罪送簧鸿穿鸥虐饺躁爽咎恳稚铰浓赶宠账细宿僧努屠狐鳞糊弊裂冒尿出梗鹰堕贵赊储玫蘸宪赌怎训滦记舟晚奇韵光断驼字印创堑框蹄拙高沁溜浴约伶际暴罗擅远剿阔宴贵绸呜恢聪滨升素泼援芳捆槽傈浆豪鞍危坟奏锻贮孺跳喷婴羔弃陇袭毒哈广游皋葵坎走忌驴游磷付悼庆漂酗棚裹王逊腆绝散蓑嗓撬贯