2011年高考物理 電容器 電場中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)練習(xí)

1、2011年高考物理 電容器 電場中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)練習(xí)一、選擇題(共10小題，每小題6分，共60分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中至少有一項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得6分，漏選的得3分，錯(cuò)選的得0分)1(2009·石家莊模擬)對(duì)于給定的電容器，在描述電容C，所帶電荷量Q，極板間電壓U之間的關(guān)系的四種圖象中，如圖所示，正確的是()【答案】ABC2如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B通過開關(guān)S與直流電源相連接當(dāng)S接通時(shí)，放入板間的帶電液滴P剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將S斷開，保持A板不動(dòng)，而將另一個(gè)與大地相接的B板下移一小段距離，則()A帶電液滴會(huì)向下運(yùn)動(dòng)B帶電液滴會(huì)向上運(yùn)動(dòng)CA、B兩板間的電壓增大，帶電液

2、滴的電勢能增大DA、B兩板間的場強(qiáng)不變，帶電液滴的電勢能減小【答案】D3如圖所示，一絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)為E.在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m、帶電q的小球，由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒B小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大C小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為3(mgqE)D小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為(mgqE)【答案】BC4如圖所示，處于真空中的勻強(qiáng)電場與水平方向成15°角，在豎直平面內(nèi)的直線AB與場強(qiáng)E互相垂直在A點(diǎn)，以大小為v0的初速度水平向右拋出一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，經(jīng)時(shí)間t，小球下落一段距離過C點(diǎn)(圖中

3、未畫出)時(shí)其速度大小仍為v0，已知A、B、C三點(diǎn)在同一平面內(nèi)，則在小球A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中()A電場力對(duì)小球做功為零B小球的電勢能增加C小球機(jī)械能減少DC點(diǎn)可能位于直線AB的左側(cè)【解析】由動(dòng)能定理，動(dòng)能不變，合外力的功為零，重力做正功，電場力必然做負(fù)功，電勢能增加，B對(duì)，A錯(cuò)；A、B兩點(diǎn)等勢，故C點(diǎn)必定在AB直線的右側(cè)，D錯(cuò)；小球的機(jī)械能的減少量即為豎直方向的重力勢能減少量mgh，在豎直方向的加速度a大于g，豎直方向hat2>gt2，即mgh>mg2t2，故C錯(cuò)【答案】B5(2010·重慶聯(lián)合診斷)如下圖所示，水平放置的兩平行金屬板間有一豎直方向的勻強(qiáng)電場，板長為L，板

4、間距離為d，在距極板右端L處有一豎直放置的屏M，一帶電荷量為q，質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板中央平行于極板射入電場，最后垂直打在M屏上，以下說法中正確的是()A質(zhì)點(diǎn)打在屏的P點(diǎn)上方，板間場強(qiáng)大小為B質(zhì)點(diǎn)打在屏的P點(diǎn)上方，板間場強(qiáng)大小為C質(zhì)點(diǎn)打在屏的P點(diǎn)下方，板間場強(qiáng)大小為D質(zhì)點(diǎn)打在屏的P點(diǎn)下方，板間場強(qiáng)大小為【解析】質(zhì)點(diǎn)要垂直打在M屏上，則打在M屏上時(shí)豎直方向上速度為零對(duì)豎直方向上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，質(zhì)點(diǎn)的前一段運(yùn)動(dòng)必定是在電場力和重力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，后一段運(yùn)動(dòng)必定是在重力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，最后速度減小為零，則只可能先向上做加速運(yùn)動(dòng)，然后向上做減速運(yùn)動(dòng)，位移應(yīng)向上，故質(zhì)點(diǎn)打在P點(diǎn)上方又因兩段運(yùn)動(dòng)的過程中

5、質(zhì)點(diǎn)在水平方向上的位移相等，質(zhì)點(diǎn)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故質(zhì)點(diǎn)做兩段運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間相等，設(shè)為t，對(duì)豎直方向上的運(yùn)動(dòng)有：a1，ga2，根據(jù)兩段運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性知a1ta2t，則E，A正確【答案】A6(2009·高考天津理綜)如圖所示，帶等量異號(hào)電荷的兩平行金屬板在真空中水平放置，M、N為板間同一電場線上的兩點(diǎn)，一帶電粒子(不計(jì)重力)以速度vM經(jīng)過M點(diǎn)在電場線上向下運(yùn)動(dòng)，且未與下板接觸，一段時(shí)間后，粒子以速度vN折回N點(diǎn)，則()A粒子受電場力的方向一定由M指向NB粒子在M點(diǎn)的速度一定比在N點(diǎn)的大C粒子在M點(diǎn)的電勢能一定比在N點(diǎn)的大D電場中M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢【解析】本題考查了電

6、場的基本概念、帶電粒子在電場中的受力及運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的分析與綜合能力由題意可知M、N在同一電場線上，帶電粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電場力做負(fù)功，動(dòng)能減小，電勢能增加，故A、C錯(cuò)誤，B正確；由于題中未說明帶電粒子及兩極板的電性，故無法判斷M、N兩點(diǎn)的電勢高低，D錯(cuò)誤【答案】B7(2009·高考浙江理綜)空間存在勻強(qiáng)電場，有一電荷量q(q>0)、質(zhì)量m的粒子從O點(diǎn)以速度v0射入電場，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷量q、質(zhì)量m的粒子以速率2v0仍從O點(diǎn)射入該電場，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速率為3v0.若忽略重力的影響，則()A在O、A、B三點(diǎn)中，B點(diǎn)電勢最高B在O、A、B

7、三點(diǎn)中，A點(diǎn)電勢最高COA間的電勢差比BO間的電勢差大DOA間的電勢差比BA間的電勢差小【解析】本題考查電場力做功和動(dòng)能定理，意在考查考生掌握電場力做功與電勢能的變化關(guān)系由動(dòng)能定理有：qUOAm(2v0)2mvmv；qUOBm(3v0)2m(2v0)2mv，故在三點(diǎn)中，B點(diǎn)的電勢最高，A點(diǎn)的電勢最低，OA間的電勢差比BO間的電勢差小，所以AD正確【答案】AD8(2009·高考海南物理單科卷)一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場，電場沿豎直方向兩個(gè)比荷(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)不同的帶正電荷的粒子a和b，從電容器邊緣的P點(diǎn)(如圖所示)以相同的水平速度射入兩平行板之間測得a和b與電容器極板的撞

8、擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為12.若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是()A12B18C21D41【答案】D9如圖所示，a、b、c、d為勻強(qiáng)電場中的四個(gè)等勢面，一個(gè)電子由M點(diǎn)射入電場后的運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線MN所示，由此可知()A電子在N點(diǎn)的動(dòng)能大于在M點(diǎn)的動(dòng)能B電子在N點(diǎn)的電勢能小于在M點(diǎn)的電勢能C電場強(qiáng)度方向向左D電場中，a面的電勢低于d面的電勢【解析】由題圖可知，電子在電場力的作用下發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，因?yàn)殡妶隽Φ姆较蛞欢ㄅc等勢面垂直，所以偏轉(zhuǎn)方向向下，電場力的方向也向下，可見電場力對(duì)電子做了負(fù)功，且電場線方向向上由電場力做負(fù)功，電勢能增大，電子在N點(diǎn)的電勢能大于電子在M點(diǎn)的電勢能，B錯(cuò)誤由能量守恒，

9、電子的動(dòng)能減小，電子在N點(diǎn)的動(dòng)能小于在M點(diǎn)的動(dòng)能，A錯(cuò)誤由電場線的方向向上可得C錯(cuò)誤同時(shí)可得a等勢面的電勢低于d等勢面的電勢，D正確【答案】D10(2008·高考全國卷)一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置，兩極板間有一帶電荷量不變的小油滴，油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比若兩極板間電壓為零，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間電壓為U，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速上升若兩極板間電壓為U，油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小、方向?qū)⑹?)A2v、向下 B2v、向上C3v、向下 D3v、向上【解析】當(dāng)不加電場時(shí)，油滴勻速下降，即Ffkvmg；當(dāng)兩極板間電壓為U時(shí)，油滴向

10、上勻速運(yùn)動(dòng)，即F電kvmg，解之得：F電2mg，當(dāng)兩極間電壓為U時(shí)，電場力方向反向，大小不變，油滴向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)電mgkv，解之得：v3v，C項(xiàng)正確【答案】C二、論述、計(jì)算題(本題共3小題，共40分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、計(jì)算公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確數(shù)值和單位)11(2009·萊蕪模擬)一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球以水平初速度v0進(jìn)入豎直向上的勻強(qiáng)電場中，如圖甲所示今測得小球進(jìn)入電場后在豎直方向下降的高度y與水平方向的位移x之間的關(guān)系如圖乙所示根據(jù)圖乙給出的信息，(重力加速度為g)求：(1)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大??；(2

11、)小球從進(jìn)入勻強(qiáng)電場到下降h高度的過程中，電場力做的功；(3)小球在h高度處的動(dòng)能【解析】(1)小球進(jìn)入電場后，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)過時(shí)間t，水平方向：v0tL豎直方向：h所以E(2)電場力做功為WqEh(3)根據(jù)動(dòng)能定理EkmghqEhEk【答案】(1)(2)(3)12(2010·武漢調(diào)研)如圖所示，在正交坐標(biāo)系xOy的第一、四象限內(nèi)分別存在兩個(gè)大小相等、方向不同的勻強(qiáng)電場，兩組平行且等間距的實(shí)線分別表示兩個(gè)電場的電場線，每條電場線與x軸所夾的銳角均為60°.一質(zhì)子從y軸上某點(diǎn)A沿著垂直于電場線的方向射入第一象限，僅在電場力的作用下第一次到達(dá)x軸上的B點(diǎn)時(shí)速度方向

12、正好垂直于第四象限內(nèi)的電場線，之后第二次到達(dá)x軸上的C點(diǎn)求OB與BC的比值【解析】質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，設(shè)質(zhì)子在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度為a，在A、B兩點(diǎn)的速度分別為v0、v，經(jīng)歷時(shí)間為t1.作AM垂直于v0方向，BM平行于v0方向，過交點(diǎn)M作x軸的垂線，垂足為N，則OBONNB 由幾何關(guān)系ONAMsin30° NBMBcos30° 由題意知v與v0的夾角為60°，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿垂直于v0方向的位移AMat沿平行于v0方向的位移MBv0t1在B點(diǎn)，沿垂直于v0方向的速度分量vsin60°at1沿平行于v0方向的速度分量v0vcos60°聯(lián)立解得

13、AMMB聯(lián)立解得OB設(shè)質(zhì)子從B到C經(jīng)歷時(shí)間為t2，作BP垂直于v方向，CP平行于v方向，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿PC方向BC·sin60°vt2沿BP方向BC·cos60°at聯(lián)立解得BC聯(lián)立解得13(2009·高考廣東卷)如圖所示，絕緣長方體B置于水平面上，兩端固定一對(duì)平行帶電極板，極板間形成勻強(qiáng)電場E，長方體B的上表面光滑，下表面與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)0.05(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相同)B與極板的總質(zhì)量mB1.0kg.帶正電的小滑塊A質(zhì)量mA0.60kg，其受到的電場力大小F1.2N.假設(shè)A所帶的電荷量不影響極板間的電場分布t0時(shí)刻，小滑塊A從B表面上的a點(diǎn)以相對(duì)地面的速度vA1.6m/s向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，B(連同極板)以相對(duì)地面的速度vB0.40m/s向右運(yùn)動(dòng)問(g取10m/s2) (1)A和B剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小分別為多少？(2)若A最遠(yuǎn)能到達(dá)b點(diǎn)，a、b的距離L應(yīng)為多少？從t0時(shí)刻至A運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，摩擦力對(duì)B做的功為多少？【解析】(1)以向右運(yùn)動(dòng)為正方向，初始時(shí)刻，A、B受力情況如圖甲所示，其中F與F互為作用力與反作用力，大小相等FF.B受到的摩擦力大小為ff(mAmB)g0.8N設(shè)A、B的加速度分別為aA和aBaA2.0m/s2aB2.0m/s2(2)由加速度和初速度的值，可以判定B的速度首先達(dá)到零B速度為零時(shí)所用的時(shí)