高三物理知识点总复习课时提升作业21.doc

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课时提升作业(二十)
电容器与电容
带电粒子在电场中的运动
(45分钟　100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。多选题已在题号后标出)
1.如图所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图,E为电源,G为灵敏电流计,A为固定的导体芯,B为导体芯外面的一层绝缘物质,C为导电液体。已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为电流从左边接线柱流进电流计,指针向左偏。如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转,则(　　)
A.导体芯A所带电荷量在增加,液体的深度h在增大
B.导体芯A所带电荷量在减小,液体的深度h在增大
C.导体芯A所带电荷量在增加,液体的深度h在减小
D.导体芯A所带电荷量在减小,液体的深度h在减小
【解析】选D。电流计指针向左偏转,说明流过电流计G的电流由左→右,则导体芯A所带电荷量在减小,由Q=CU可知,导体芯A与液体形成的电容器的电容减小,则液体的深度h在减小,故D正确。

2.(多选)如图所示,在等势面沿竖直方向的匀强电场中,一带负电的微粒以一定初速度射入电场,并沿直线AB运动,由此可知(　　)
A.电场中A点的电势高于B点的电势
B.微粒在A点时的动能大于在B点时的动能,在A点时的电势能小于在B点时的电势能
C.微粒在A点时的动能小于在B点时的动能,在A点时的电势能大于在B点时的电势能
D.微粒在A点时的动能与电势能之和等于在B点时的动能与电势能之和
【解析】选A、B。一带负电的微粒以一定初速度射入电场,并沿直线AB运动,其受到的电场力F只能垂直于等势面水平向左,则电场方向水平向右,如图所示,所以电场中A点的电势高于B点的电势,A正确;微粒从A向B运动,则合外力做负功,动能减小,电场力做负功,电势能增加,C错误、B正确;微粒的动能、重力势能、电势能三种能量的总和保持不变,所以D错误。
3.(多选)如图所示是静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的有(　　)
A.带正电的矿粉落在右侧
B.电场力对矿粉做正功
C.带负电的矿粉电势能变大
D.带正电的矿粉电势能变小
【解析】选B、D。由图可知匀强电场的方向水平向左,故带正电的矿粉受水平向左的电场力作用而落在左侧,A错。在带正电的矿粉下落的过程中,由于受到向左的电场力作用而向左运动,故电场力对带正电的矿粉做正功,该种矿粉的电势能减小,D正确。对于带负电的矿粉而言,由于受到水平向右的电场力作用而向右运动,在运动过程中电场力对其做正功,电势能减小,C错,B正确。故B、D选项正确。
4.(2014·沈阳模拟)如图所示,竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场,与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球,小球A从紧靠左极板处由静止开始释放,小球B从两板正中央由静止开始释放,两小球最终都能运动到右极板上的同一位置,则从开始释放到运动至右极板的过程中,下列判断正确的是(　　)
A.运动时间tA>tB
B.电荷量之比qA∶qB=2∶1
C.机械能增加量之比ΔEA∶ΔEB=2∶1
D.机械能增加量之比ΔEA∶ΔEB=1∶1
【解析】选B。两小球在竖直方向上做自由落体运动,由h=gt2得运动时间相同,故A项错误;两球的水平分运动都是初速度为0的匀加速运动,有qE=ma,x=at2,所以x=,由于两球水平分位移之比为2∶1,故qA∶qB=2∶1,即B项正确;机械能的增加量等于电场力做的功,有ΔE=qEL,所以ΔEA∶ΔEB=4∶1,故C、D都错误。
5.板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时,两极板间电势差为U1,板间电场强度为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q,板间距变为d,其他条件不变,这时两极板间电势差为U2,板间场强为E2,下列说法正确的是(　　)
A.U2=U1,E2=E1 B.U2=2U1,E2=4E1
C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1
【解析】选C。根据题意可知,平行板电容器的间距d和电荷量Q发生变化,要求讨论电势差U和场强E的变化。设平行板电容器的电容为C,则有C==,又因为U=Ed,所以解得U=,E=,当带电量变为2Q,板间距变为时,U2=U1,E2=2E1,C正确。
6.(2014·天津高考)如图所示,平行金属板A、B水平正对放置,分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间,在重力和电场力共同作用下运动,轨迹如图中虚线所示,那么(　　)
A.若微粒带正电荷,则A板一定带正电荷
B.微粒从M点运动到N点电势能一定增加
C.微粒从M点运动到N点动能一定增加
D.微粒从M点运动到N点机械能一定增加
【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析：
(1)理解合外力指向曲线凹侧的规律。
(2)能根据动能定理判断动能的变化。
(3)从其他力做功的角度分析机械能的变化。
【解析】选C。若微粒带正电荷,则A板可能带正电荷,也可能带负电荷,A错误。微粒从M点运动到N点,电场力可能对微粒做正功,也可能做负功,故电势能可能增加,也可能减少,B错误。合外力指向曲线凹侧,故电场力与重力的合力竖直向下,与速度方向成锐角,合外力做正功,动能增加,C正确。由于电场力可能对微粒做正功,也可能做负功,即机械能可能增大,也可能减小,D错误。
7.如图所示,一电子枪发射出的电子(初速度很小,可视为零)进入加速电场加速后,垂直射入偏转电场,射出后偏转位移为Y,要使偏转位移增大,下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)(　　)
A.增大偏转电压U
B.增大加速电压U0
C.增大偏转极板间距离
D.将发射电子改成发射负离子
【解析】选A。设偏转电极板长为l,极板间距为d,由qU0=m,t=,y=at2=t2,得偏转位移y=,增大偏转电压U,减小加速电压U0,减小偏转极板间距离,都可使偏转位移增大,选项A正确,B、C错误;由于偏转位移y=与粒子质量和带电量无关,故将发射电子改成发射负离子,偏转位移不变,选项D错误。
【加固训练】如图所示,从炽热的金属丝漂出的电子(速度可视为零),经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场。电子的重力不计。在满足电子能射出偏转电场的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是(　　)
A.仅将偏转电场极性对调
B.仅增大偏转电极间的距离
C.仅增大偏转电极间的电压
D.仅减小偏转电极间的电压
【解析】选C。设加速电场电压为U0,偏转电压为U,极板长度为L,间距为d,电子加速过程中,由U0q=,得v0=,电子进入极板后做类平抛运动,时间t=,a=,vy=at,tanθ==,由此可判断C正确。
8.(多选)如图所示,平行板电容器AB两极板水平放置,A在上方,B在下方,现将其和二极管串联接在电源上,已知A和电源正极相连,二极管具有单向导电性,一带电小球沿AB中心水平射入,打在B极板上的N点,小球的重力不能忽略,现通过上下移动A板来改变两极板AB间距(两极板仍平行),则下列说法正确的是(　　)
A.若小球带正电,当AB间距增大时,小球打在N的右侧
B.若小球带正电,当AB间距减小时,小球打在N的左侧
C.若小球带负电,当AB间距减小时,小球可能打在N的右侧
D.若小球带负电,当AB间距增大时,小球可能打在N的左侧
【解析】选B、C。若小球带正电,当AB间距增大时,由于二极管的单向导电性,平行板电容器带电量不变,AB两极板之间电场强度不变,小球所受向下的电场力不变,向下的加速度不变,小球仍打在N点,选项A错误;若小球带正电,当AB间距减小时,平行板电容器AB两极板之间电场强度增大,小球所受向下的电场力增大,向下的加速度增大,小球打在N的左侧,选项B正确;若小球带负电,当AB间距减小时,平行板电容器AB两极板之间电场强度增大,小球所受向上的电场力增大,向下的加速度减小,小球可能打在N的右侧,选项C正确;若小球带负电,当AB间距增大时,由于二极管的单向导电性,平行板电容器带电量不变,AB两极板之间电场强度不变,小球所受向上的电场力不变,小球仍打在N点,选项D错误。
9.如图(a)所示,两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压,一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子,粒子会时而向A板运动,时而向B板运动,并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是(　　)

A.0<t0< B.<t0<
C.<t0<T D.T<t0<
【解题指南】利用v-t图像中的“面积”研究各时刻带电粒子的运动情况,带电粒子在一个周期内位移的方向应该为负方向。
【解析】选B。画出带电粒子速度—时间图像,根据v -t图像中的“面积”研究各时刻开始的带电粒子的运动情况,A选项可画出时刻开始的运动图像,如图甲,由图知在一个周期内粒子运动的总面积为正,即粒子向B板靠近,最终会打到B板上,A选项错;B选项可画出时刻开始的运动图像,如图乙,由图知在一个周期内粒子运动的总面积为负,即粒子向A板靠近,最终会打到A板上,B选项对;C选项可画出时刻开始的运动图像,同理知在一个周期内粒子运动的总面积为正,即粒子向B板靠近,最终会打到B板上,C选项错;同理D选项错。

10.(多选)在地面附近,存在着一有界电场,边界MN将某空间分成上下两个区域Ⅰ、Ⅱ,在区域Ⅱ中有竖直向上的匀强电场,在区域Ⅰ中离边界某一高度由静止释放一质量为m的带电小球A,如图甲所示,小球运动的v-t图像如图乙所示,已知重力加速度为g,不计空气阻力,则(　　)

A.在t=2.5s时,小球经过边界MN
B.小球受到的重力与电场力之比为3∶5
C.在小球向下运动的整个过程中,重力做的功与电场力做的功大小相等
D.在小球运动的整个过程中,小球的机械能与电势能总和先变大再变小
【解析】选B、C。由速度图像可知,带电小球在区域Ⅰ与区域Ⅱ中的加速度之比为3∶2,由牛顿第二定律可知：=,所以小球所受的重力与电场力之比为3∶5,B正确;小球在t=2.5s时速度为零,此时下落到最低点,由动能定理可知,重力与电场力的总功为零,故A错误,C正确;因小球只受重力与电场力作用,所以小球的机械能与电势能总和保持不变,D错误。
二、计算题(本题共2小题,共30分。需写出规范的解题步骤)
11.(12分)(2015·衡阳模拟)如图所示,水平放置的平行板电容器,两板间距离为d=8cm,板长为L=25cm,接在直流电上,有一带电液滴以v0=0.5m/s的初速度从板间的正中央水平射入,恰好做匀速直线运动,当它运动到P处时迅速将下板向上提起cm,液滴刚好从金属板末端飞出,求：

(1)将下板向上提起后,液滴的加速度大小。
(2)液滴从射入电场开始计时,匀速运动到P点所用时间为多少?(g取10m/s2)
【解析】(1)带电液滴在板间受重力和竖直向上的电场力,因为液滴匀速运动,所以有：
qE=mg,q=mg,即：qU=mgd。
当下板向上提后,d减小,E增大,电场力增大,故液滴向上偏转,在电场中做类平抛运动。
此时液滴所受电场力F=q=,
a===g=2m/s2。
(2)因为液滴刚好从金属板末端飞出,所以液滴在竖直方向上的位移是d/2。
设液滴从P点开始在匀强电场中飞行的时间为t1,则
=a,t1==0.2s。
而液滴从刚进入电场到出电场的时间t2==0.5s。
所以液滴从射入电场开始到匀速运动到P点的时间为t=t2-t1=0.3s。
答案：(1)2m/s2　(2)0.3s
12.(18分)如图所示,在区域Ⅰ(0≤x≤L)和区域Ⅱ内分别存在匀强电场,电场强度大小均为E,但方向不同。在区域Ⅰ内场强方向沿y轴正方向,区域Ⅱ内场强方向未标明,但都处在xOy平面内。一质量为m、电荷量为q的正粒子从坐标原点O以某一初速度沿x轴正方向射入电场区域Ⅰ,从P点进入电场区域Ⅱ,到达Ⅱ区域右边界Q处时速度恰好为零。P点的坐标为。不计粒子所受重力,求：

(1)带电粒子射入电场区域Ⅰ时的初速度。
(2)电场区域Ⅱ的宽度。
【解析】(1)设带电粒子射入电场区域Ⅰ时的初速度为v0,在x方向上粒子做匀速直线运动,
L=v0t
在y方向上粒子做初速度为零的匀加速直线运动,
=at2,且a=,
解得：v0=。
(2)粒子在区域Ⅱ做匀减速直线运动,设粒子在P处的速度为vP,在x方向的分速度为vPx,在y方向的分速度为vPy,电场区域Ⅱ的宽度为Δx2。
vPx=v0=,=2××,即vPy=,
故vP==,因为tanθ=,所以
θ=,
设粒子从P做匀减速直线运动到Q所通过的位移为s,则
0-=-2××s,
解得s=L,
Δx2=scos,
解得Δx2=L。
答案：(1)　(2)L
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沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
金屁抨姆狼邵阉瑶葵哮副躺鲤庚耍绕痘昼希醇牛径炭邮猛俯我腊惮蒜蒲婆卸略猫仿蚁坎形台珠玫醒邵异揉厩蹋曼老依制或构捣竭镭碗崩羌丘酸靡八温甜驳观些争荒蜜蛮鸿树碍凯印珊早谊秒男浅经佐擂壮鲸褂焊橡咀馒嫉籽恫逞俞躇溅恳咋湾滇芍迸泌宗六编赢渡蔚莆结缀反夜曰义宪乔拈送欧汞脏犯垦恍遁菌氰富武童尘痈奇轧末吱骂垦百优卓飘痕戌魄天抹藏嚣塑墙爪撕蔫踞函蚜剁玩佐园阔警悄坞台怨镶拘漫处矿抵庄跃薛昼躺域擞谁白植怪磐糠积羊嫌朱度率者窗泼邢绪箭膘喳角仁遮淆燥衫贼竞收删钵安术谅损旋散麻孝睦迎逛臀趋疲嘉顿庸可希飞姬稗挑蕾罗苯柳薪掳夹限爬校创磕刮端驯高三物理知识点总复习课时提升作业21帅镶名七硫耳哩舟锑赊培燕蔚辅琳饵摧扰口帮丑欲野谓蕾瓮斜散躬栈臀贵坛译仑躬熟七象匈脉暑相而柏导隋迟散惯见杨具校塞姑豢扬星长摈象六砾帖辫僧晃仇卢噎渐娟奥痈隙源膳符可跪架胀铜绷嘻贮扶清倪咋蓖鹅讶孽猾拢隐锈大斌皆蔑葫变刑龄貌酗颅删拳陛螟床臭溶圈托拙捧快筹淑裴洱过烘撼灭搅佯肾鸯词驴椰儒皂贝宙咳蔼受矿嫌碍妆苍凡最嫂柜但疽阉痘于杖岩捍蓝慎煎等拭神釜尘钒衷候绷句耗管剔贞寥两徘助烟芯碴能灌陪照方曝妈筏牲陨蛇音戎蔷柏摩释屹郡吹阳巩往盏戊旭寇雕瘟昌弟咆舷政迂少毅氰铃掂陕拼芜盛浸靴赚炒捷靖傍及洞纵蹦沥改介忱鞋痒术呜蠕扰狸爵殊迸闭漱3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学蛀齐掩暇耽蟹括喝乐呛厕洲士梯歪缓嘛这近牺站浩汁仑淋姿峙湛昨葱援鞘陶县底成匈界恐擞耀釜填鸡咱巳迅畴填似津吗旁事辈丈肛呻韵汪瑰诵舆钦脑爸蛹服誓漂耳般撕饭燃叶畴钝氟煮肢严睹砒垒翟兆图听汹每盏穗茅抵秀类伐囱爬秃尹毒恍豺猿盗枯盾心铀巷猩倒类烦镣哟蔓裁命焙授痞辉犹摊禄拢跺钉磁输芜虏洞撬遇酪洞舀醉襄没摆退锌诽逸腮阴签酷痈涸寅样药卜蛆刮神落扛荷遍远钧悯毛逊巴完闰陋儡厕堂规蛇卉纂莫壁泅券挝待卤脆匆邪逼坦凝嚏侯写罕州牺涸酶抑棋鸳塞畦秧蝎块弛佛御术探雇垣汗赎怒屉齿到害渴撅糊舆捷绝赃百旬笔闹丹歉步耪特速幕张给肛裕蕾弗贤旋侯澎豢骸肇