2020年江蘇高考物理總復(fù)習(xí)隨堂小側(cè)：電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十二）電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.2018 年 8 月 2325 日，第九屆上海國際超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)成功舉行，作為中國最大超級(jí)電容器展，眾多行業(yè)龍頭踴躍參與。如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E 的直流電源（內(nèi)阻不計(jì)）連接，一帶電油滴位于電容器中的 P 點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)，在其他條件不變的情況下，現(xiàn)將平行板電容器的兩極板非常緩慢地錯(cuò)開一些，那么在錯(cuò)開的過程中（）A 電容器的電容 C 增大B.電容器所帶的電荷量 Q 減小C 油滴將向下加速運(yùn)動(dòng)，電流計(jì)中的電流從N 流向 MD .油滴靜止不動(dòng)，電流計(jì)中的電流從M 流向 N解析：選 B 將兩極

2、板緩慢地錯(cuò)開一些，兩極板正對(duì)面積減小，根據(jù)電容的決定式C4 爲(wèi)得知，電容減小，故A 錯(cuò)誤。根據(jù) Q = CU，由于電容器電容減小，因兩極板間電壓U 不變，那么極板帶的電荷量會(huì)減小，故B 正確。將平行板電容器的兩極板非常緩慢地水平錯(cuò)開一些，由于電容器兩板間電壓不變，根據(jù)E=，得知板間場(chǎng)強(qiáng)不變，油滴所受的電d場(chǎng)力不變，則油滴將靜止不動(dòng)；再由C=Q 知，電容器帶電荷量減小，電容器處于放電狀態(tài)，電路中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，則電流計(jì)中有NTM 的電流，故 C、D 錯(cuò)誤。2.（2019 鹽城中學(xué)月考）如圖為某位移式傳感器的原理示意圖，平行金屬板 A、B 和介質(zhì) P 構(gòu)成電容器，則（）A.A 向上移電容器的

3、電容變大B.P 向左移電容器的電容變大C . A 向上移流過電阻 R 的電流方向從 N 到 MD . P 向左移流過電阻 R 的電流方向從 M 到 N解析：選 D A 向上移時(shí)，板間距離增大，根據(jù)C-JrS1，知電容器的電容變小，而電4 Tikd容器板間電壓不變，由 C = Q，分析可知電容器的帶電荷量減小，通過R 放電，則流過電阻R 的電流方向從 M 到 N , A、C 錯(cuò)誤；P 向左移，$減小，根據(jù) C = 歳，知電容器的電容 變小，由 C =Q，分析可知電容器的帶電荷量減小，通過 R 放電，則流過電阻 R 的電流方向從 M 至 U N, B 錯(cuò)誤，D 正確。v3. （2019 徐州調(diào)研）

4、一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，兩板_ 4間有一個(gè)正檢驗(yàn)電荷固定在P 點(diǎn)，如圖所示，以 C 表示電容器的電容、E 表示+兩板間的場(chǎng)強(qiáng)、0表示 P 點(diǎn)的電勢(shì)，W 表示正電荷在 P 點(diǎn)的電勢(shì)能，若正極板-cJL保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離I。，則下列關(guān)于各物理量與負(fù)極板移動(dòng)距離x的關(guān)系圖像中正確的是（）解析：選 C 由 C= 磊知，C 與兩極板間距離 d 成反比，C 與 x 不是線性關(guān)系，A 錯(cuò); 電容器充電后與電源斷開，電荷量不變，由C = 7、Q= CU、U = Ed 得 E =4呼是定值，B 錯(cuò)；因負(fù)極板接地，電勢(shì)為零，所以P 點(diǎn)電勢(shì)為0=E（L x）, L 為 P

5、點(diǎn)到負(fù)極板的初始距離，E 不變，0隨 x 增大而線性減小，C 對(duì)；由 W = q0知 W 與電勢(shì)0變化情況一樣，D 錯(cuò)。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)4.真空中某豎直平面內(nèi)存在一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一質(zhì)量為 m 的-帶電微粒恰好能沿圖示虛線（與水平方向成B角）由 A 向 B 做直線運(yùn)動(dòng)，,已知重力加速度為 g,微粒的初速度為 vo,則（）“-A .微粒一定帶正電B.微粒一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)C .可求出勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度D .可求出微粒運(yùn)動(dòng)的加速度解析：選 D 因微粒在重力和電場(chǎng)力作用下做直線運(yùn)動(dòng)，而重力豎直向下，由微粒做直線運(yùn)動(dòng)條件知電場(chǎng)力必水平向左，微粒帶負(fù)電，A 錯(cuò)；其合外力必與速度反

6、向，大小為 F=-mg.,即微粒一定做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為 a =七，B 錯(cuò)，D 對(duì)；電場(chǎng)力 qE = mgcotsin6sin 卩B,但不知微粒的電荷量，所以無法求出其電場(chǎng)強(qiáng)度，C 錯(cuò)。5.多選 （20 佃江都月考）如圖所示，平行金屬板 A、B 間的電勢(shì)差廠為 U , A 板帶正電，B 板中央有一小孔。一帶正電的微粒，帶電荷量為 甲 *出iq,質(zhì)量為 m,自孔的正上方距板高 h 處自由落下，若微粒恰能落至A、叱dL 1山B 板的正中央 c 點(diǎn)，則（）A .微粒在下落過程中動(dòng)能逐漸增加，重力勢(shì)能逐漸減小B.微粒下落過程中重力做功為mgh+ 2 ，電場(chǎng)力做功為一 UqD .若微粒從距 B 板

7、高 2h 處自由下落，則恰好能達(dá)到 A 板解析：選 BCD 微粒在下落過程中先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能先增大，后減 ?。恢亓σ恢弊稣?，重力勢(shì)能一直減小，故A 錯(cuò)誤。微粒下降的高度為 h+ f,重力做正功，為 WG= mgjh+ 2 j,電場(chǎng)力向上，位移向下，電場(chǎng)力做負(fù)功,B 正確。微粒落入電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能逐漸增大，其增加量等于微?？朔妶?chǎng)_ 1力做功 AEp= 1qU,故 C 正確。由題微粒恰能落至 A、B 板的正中央 c 點(diǎn)過程，由動(dòng)能定理 得：mg h +d 2qU= 0；若微粒從距 B 板高 2h 處自由下落，設(shè)達(dá)到 A 板的速度為 v，則由動(dòng)能定理得：mg(2h +

8、 d) qU= *mv2；由聯(lián)立得 v = 0，即恰好能達(dá)到 A 板,故 D 正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)6.如圖所示， 讓大量的一價(jià)氫離子、 一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子從同一位置經(jīng)過同一加速電場(chǎng) A 由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)B L-中偏轉(zhuǎn)。忽略離子的重力及離子間的相互作用力。下列說法正確的是( )A它們始終為一股離子束B.它們會(huì)分離為二股離子束C 它們會(huì)分離為三股離子束D.它們會(huì)分離為無數(shù)股離子束1解析：選 A 離子在電場(chǎng)中加速，根據(jù)動(dòng)能定理Uiq= ?mvo2；在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向：2L = vt;豎直方向：y= -qt ;聯(lián)立可得：y=，故可知離子射出偏

9、轉(zhuǎn)2 m4U1電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)距離與粒子的電量和質(zhì)量無關(guān)，所以三種離子始終為一股離子束，選 項(xiàng) A 正 確 。7.(2019 鹽城模擬) )真空中的某裝置如圖所示，現(xiàn)有質(zhì)子、氘核和a粒子都從 O 點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)過相同加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，射出后都打 在同一個(gè)與 OO 垂直的熒光屏上，使熒光屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)。已知質(zhì)子、 氘核和a粒子質(zhì)量之比為 1 : 2 ： 4，電C 微粒落入電場(chǎng)中，電勢(shì)能逐漸增大，其增量為Uq2U 1WE= q= fqU, 故荷量之比為 1 : 1 : 2，粒子重力不計(jì)。下列說法中正確的是( () )A三種粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為2 : 1 : 1B.三種粒子出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度相同

10、C .在熒光屏上將只出現(xiàn)1 個(gè)亮點(diǎn)D .偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為1 : 2 : 2解析：選 C 在加速電場(chǎng)中，根據(jù)動(dòng)能定理得 qS =弓 mvo2- 0,則進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t=土土,則知時(shí)間之比為 1 ： 2 ： 2,故 A 錯(cuò)誤。粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),因?yàn)橘|(zhì)氘核和a粒子的比荷之比為2 ： 1 : 1,則初速度之比為2 : 1： 1,2qUim在豎直方向上的分速度at=EqLm vo則出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度-2 2qE L2mU1，因?yàn)榱Ｗ拥谋群刹煌瑒t速度的大小不同，故B 錯(cuò)誤。在加速電場(chǎng)中,根據(jù)動(dòng)能定理得 qU1= mvo2 0,在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)位移y= *a

11、t2=JU2 L22md vo,聯(lián)立得y=U2L24U1d可見y 與粒子的電荷量和質(zhì)量無關(guān)，則粒子的偏轉(zhuǎn)位移相等，熒光屏將只出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，故 C 正確。偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)粒子做功W= qEy，因?yàn)?E 和 y 相同，電荷量之比為 1 ： 1 : 2，則電場(chǎng)力做功之比為 1 ： 1 ： 2,故 D 錯(cuò)誤。8.多選（2019昆山模擬）如圖所示，A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板間，金屬板間所加的電壓為U，電子最終打在光屏 P上。關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（）A滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，電子打在熒光屏上的位置上升B.滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，電子打在熒光屏上的位置上升C 電壓 U 增

12、大時(shí)，電子打在熒光屏上的速度大小不變D 電壓 U 增大時(shí)，電子從發(fā)出到打在熒光屏上的時(shí)間不變1解析：選 BD 電子在加速電場(chǎng)中做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得：eU = mv2,則得電子獲得的速度為:。電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，電子在沿極板方電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t=L;在平行電場(chǎng)方向做初速度為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度 a =,電子在電場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)的位移mdy=；at2。聯(lián)立以上各式得:又因?yàn)槠D(zhuǎn)電場(chǎng)方向向下，所以電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中向上偏轉(zhuǎn)?；瑒?dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，加速電壓 U 變大，由以上可知電子偏轉(zhuǎn)位移變小，因?yàn)殡娮酉蛏掀D(zhuǎn)，故在屏上的位置下降，相反，滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，電子打在熒光屏上的位置上升

13、，故A 錯(cuò)誤，B 正確。偏轉(zhuǎn)電壓 U 增大時(shí)，電子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力增大，即電子偏轉(zhuǎn)的加速度a 增大，又因?yàn)殡娮蛹铀佾@得的速度 v 不變，電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不變， a 增大，而電子打在屏上的速度為v = ,v2+ at2,故電子打在屏上的速度增大，故C 錯(cuò)誤。電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不變,v =2qU1mv =離開電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由于水平速度不變，運(yùn)動(dòng)時(shí)間也不變，所以電子從發(fā)出到打 在熒光屏上的時(shí)間不變，故 D 正確?？键c(diǎn)綜合訓(xùn)練9.(2018 無錫期末) )如圖，真空中豎直放置的兩塊平行金屬板間加上恒定電壓 U。，一質(zhì)量為 m，電荷量為 q 的正點(diǎn)電荷 A 從左板處由靜止釋放，從右

14、板的小孔水平射出后，進(jìn)入一個(gè)兩板水平放置的平行板電容器，進(jìn)入時(shí)點(diǎn)電荷貼著上極板，經(jīng)偏轉(zhuǎn)后從下極板邊緣飛出。已知電容器的電容值為C,極板的間距為 d,長度為 kd,兩板間電壓恒定。不計(jì)點(diǎn)電荷的重力，求：(1) 正點(diǎn)電荷 A 進(jìn)入水平放置電容器時(shí)的速度大??；(2) 水平放置的電容器極板所帶電荷量大小；(3) A 穿過水平放置電容器的過程中電勢(shì)能的增量。解析：(1)A 在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理：qUo= 1m vo2,解得 v o2qU_0(2) A 在水平放置的電容器中偏轉(zhuǎn)，水平方向：kd = vot,豎直方向：d=如2,p U又 q = ma d聯(lián)立可解得：U = kU0極板帶電荷量：Q= CU

15、4所以：Q=-2CUok4(3) A 穿過水平放置的電容器的過程中，電場(chǎng)力做正功，由 得：W = RqUo4由功能關(guān)系得：AE= kqUo。k答案：2q jCUo(3)表 quo10.(2018 蘇州八校聯(lián)考) )如圖所示，水平放置的平行板電容器，原 來兩板不帶電，上極板接地，它的極板長L= 0.1 m，兩板間距離 d =0.4 cm,有一束相同微粒組成的帶正電粒子流從兩板中央平行極板射入，由于重力作用微粒能落到下極板上，微粒所帶電荷立即轉(zhuǎn)移到下極板且均勻分布在下極板上。設(shè)前一微粒落到下極板上時(shí)后一微粒才能開始射入兩極板間。已知微粒質(zhì)量為m6862=2X10 kg，電量 q= 1X10 C,電

16、容器電容為 C= 10 F。求：(g= 10 m/s )(1)為使第一個(gè)粒子能落在下板中點(diǎn)，則微粒入射速度V0應(yīng)為多少?以上述速度入射的帶電粒子，最多能有多少落到下極板上？解析：( (1)第一個(gè)粒子只受重力：2=igt2t= 0.02 s, vo= 2= 2.5 m/s。(2)以 vo速度入射的帶電粒子，恰打到下極板右邊緣時(shí),有 ti=0.04 s,d= *ati2, a= 4由 mg qE= maU QE 一 =E= d dCn 600 個(gè)。 q答案：( (1)2.5 m/s (2)600 個(gè)11.(2018揚(yáng)州模擬) )靜電噴漆技術(shù)具有效率高，浪費(fèi)少，質(zhì)量好，有 利于工人健康等優(yōu)點(diǎn)，其裝置

17、如圖所示。A、B 為兩塊平行金屬板，間距 d= 0.40 m ,兩板間有方向由 B 指向 A,大小為 E 1.0X103N/C 的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在A板的中央放置一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P,油漆噴槍的半圓形噴嘴可向各個(gè)方向均勻地噴出帶電油漆微粒，油漆微粒的初速度大小均為Vo 2.0 m/s,質(zhì)量 m 15165.0X10 kg、帶電量為 q 2.0X10C。微粒的重力和所受空氣阻力均不計(jì)，油漆微粒最后都落在金屬板 B 上。試求：(1) 微粒打在 B 板上的動(dòng)能；(2) 微粒到達(dá) B 板所需的最短時(shí)間；(3) 微粒最后落在 B 板上所形成的圖形及面積的大小。解析：( (1)電場(chǎng)力對(duì)每個(gè)微粒所做的功為：WqEd2.0X1016X1.0X103X0.40 J8.0X1014J微粒從 A 板到 B 板過程，根據(jù)動(dòng)能定理得W Ekt Ek0則得：Ekt W + Ek0 W + 1mv02 8.0X1014+jX5.0X1015X2.02J 9.0X1014J。(2)微粒初速度方向垂直于極板