【紅對勾】2020高考物理 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運動課時作業(yè)（通用）

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1、課時作業(yè)21　電容器與電容　帶電粒子在電場中的運動 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．描述對給定的電容器充電時，電量Q、電壓U，電容C之間的相互關(guān)系圖象如圖所示，其中錯誤的是(　　) 答案：A 圖1 2．如圖1所示，在A板附近有一電子由靜止開始向B板運動，則關(guān)于電子到達B板時的速率，下列解釋正確的是(　　) A．兩板間距越大，加速的時間就越長，則獲得的速率越大 B．兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大 C．與兩板間的距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān) D．以上解釋都不正確 解析：設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，兩板間距為d，則

2、 ·t2＝d　解得t＝d　即t∝d 又　eU＝mv2－0得v＝與d無關(guān)． 答案：C 圖2 3．如圖2所示，水平放置的兩個平行的金屬板A、B帶等量的異種電荷，A板帶負(fù)電荷，B板接地．若將A板向上平移到虛線位置，在A、B兩板中間的一點P的電場強度E和電勢φ的變化情況是(　　) A．E不變，φ改變 B．E改變，φ不變 C．E不變，φ不變 D．E改變，φ改變 解析：當(dāng)將A板向上平移到虛線位置時，意味著平行板之間的距離拉大，由C＝知，電容C減小，由題意知電容上的帶電量不變，由Q＝CU可知，U必變大；由U＝Ed，所以Q＝CU＝U＝Ed＝知，E不變，由于P點到B板的距離不變，故PB之間

3、的電壓不變，故應(yīng)選C. 答案：C 圖3 4．如圖3所示，在O點放置正點電荷Q，a、b兩點的連線過O點，且Oa＝ab.以下說法正確的是(　　) A．將質(zhì)子從a點由靜止釋放，質(zhì)子向b做勻加速運動 B．將質(zhì)子從a點由靜止釋放，質(zhì)子運動到b點的速率為v，則將α粒子從a點由靜止釋放后運動到b點的速率為v C．若電子以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運動的線速度為v，則電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運動的線速度為2v D．若電子以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運動的線速度為v，則電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運動的線速度為 解析：由于庫侖力變化，因此質(zhì)子向b做變加速運動，A錯誤；由于a、b之間的電勢

4、差恒定，根據(jù)動能定理qU＝mv2，可得v＝，則知α粒子從a點由靜止釋放后運動到b點的速率為v，B正確；當(dāng)電子以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運動時，根據(jù)k＝m，可得v＝，則知電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運動時的線速度為v，C、D錯誤． 答案：B 圖4 5．如圖4所示，平行金屬板內(nèi)有一勻強電場，一個電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子(不計重力)以v0從A點水平射入電場，且剛好以速度v從B點射出．則以下說法正確的是(　　) A．若該粒子以速度－v從B點射入，它將剛好以速度－v0從A點射出 B．若該粒子以速度－v0從B點射入，它將剛好以速度－v從A點射出 C．若將q的反粒子(－q，m)以速度

5、－v0從B點射入，它將剛好以速度－v從A點射出 D．若將q的反粒子(－q，m)以速度－v從B點射入，它將剛好以速度－v0從A點射出 解析：從粒子的運動軌跡可以判斷粒子帶正電．粒子在電場中做類平拋運動，水平方向為勻速直線運動，豎直方向為勻加速直線運動．該粒子的反粒子在電場中受到的電場力向上，軌跡將要彎曲向上．結(jié)合運動的合成與分解，可得正確選項為A、C. 答案：AC 6. 圖5 如圖5所示，交變電壓加在平行板電容器A、B兩極板上，開始B板電勢比A板電勢高，這時有一個原來靜止的電子正處在兩板的中間，它在電場作用下開始運動．設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大，下列說法正確的是(　　) A．

6、電子一直向著A板運動 B．電子一直向著B板運動 C．電子先向A板運動，然后返回向B板運動，之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運動 D．電子先向B板運動，然后返回向A板運動，之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運動 圖6 解析：根據(jù)交變電壓的變化規(guī)律，不難確定電子所受電場力的變化規(guī)律，從而作出電子的加速度a，速度v隨時間變化的圖線，如圖6所示．從圖中可知，電子在第一個T/4內(nèi)做勻加速運動，第二個T/4內(nèi)做勻減速運動，在這半個周期內(nèi)，因初始B板電勢比A板電勢高，所以電子向B板運動，加速度大小為eU/md.在第三個T/4內(nèi)做勻加速運動．第四個T/4內(nèi)做勻減速運動．但在這半個周期內(nèi)運動方向與前半個

7、周期相反，向A板運動，加速度大小為eU/md，所以電子做往復(fù)運動．綜合分析正確答案應(yīng)選D. 答案：D 圖7 7．如圖7所示，L為豎直、固定的光滑絕緣桿，桿上O點套有一質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的小環(huán)，在桿的左側(cè)固定一電荷量為＋Q的點電荷，桿上a、b兩點到＋Q的距離相等，Oa之間距離為h1，ab之間距離為h2，使小環(huán)從圖示位置的O點由靜止釋放后，通過a點的速率為.則下列說法正確的是(　　) A．小環(huán)通過b點的速率為 B．小環(huán)從O到b，電場力做的功可能為零 C．小環(huán)在Oa之間的速度是先增大后減小 D．小環(huán)在ab之間的速度是先減小后增大 解析：由動能定理：O→a，mgh1－Uq＝m

8、va2，O→b，mg(h1＋h2)－Uq＝mvb2，解得vb＝. 答案：A 8．(2020·四川高考) 圖8 如圖8所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點處有一正點電荷，帶負(fù)電的小物體以初速度v1從M點沿斜面上滑，到達N點時速度為零，然后下滑回到M點，此時速度為v2(v2

9、動能定理，意在考查考生的推理能力和分析綜合能力．M、N兩點在同一等勢面上．從M至N的過程中，根據(jù)動能定理，－mgh－Wf＝0－mv12，從N至M的過程中，mgh－Wf＝mv22，由兩式聯(lián)立可得：h＝，A項正確；從N至M，點電荷周圍的電勢先增大后減小，故小物體的電勢能先減小后增大，B項錯誤；從M到N的過程中，電場力對小物體先做正功后做負(fù)功，C項錯誤；根據(jù)庫侖定律，從N到M的過程中，小物體受到的庫侖力先增大后減小，受力分析知，小物體受到的支持力先增大后減小，因而摩擦力也是先增大后減小，D項正確． 答案：AD 二、計算題(3×12′＝36′) 圖9 9．兩平行金屬板豎直放置，帶等量異種電

10、荷，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的油滴以v0的速率沿兩板中線豎直向上射入兩板之間，最后垂直打在B板上，如圖9所示．已知油滴打在B板上時的速率仍為v0，則A、B兩板間的電勢差為多大？ 解析：由運動分解可知，油滴可看成豎直方向的上拋運動和沿水平方向在電場力作用下的勻加速直線運動的合運動，垂直打在板上，豎直方向速度為零，水平方向速度為v0，故有0＝v0－gt，得t＝ 水平方向a＝，v0＝at＝·＝ 由水平方向位移情況＝·t＝·t＝ 解上述各式得U＝ 答案： 圖10 10．如圖10所示，AB、CD為兩平行金屬板，A、B兩板間電勢差為U，C、D始終和電源相接，測得其間的場強為E.一質(zhì)量為m

11、、電荷量為q的帶電粒子(重力不計)由靜止開始，經(jīng)AB加速后穿過CD發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在熒光屏上，已知C、D極板長均為x，熒光屏距C、D右端的距離為L，問： (1)粒子帶正電還是帶負(fù)電？ (2)粒子打在熒光屏上距O點下方多遠(yuǎn)處？ (3)粒子打在熒光屏上時的動能為多大？ 解析：(1)粒子向下偏轉(zhuǎn)，電場力向下，電場強度方向也向下，所以粒子帶正電． (2)設(shè)粒子從AB間出來時的速度為v，則有qU＝mv2 設(shè)粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時偏離原來方向的角度為φ，偏轉(zhuǎn)距離為y，則 在水平方向有vx＝v，x＝vt 在豎直方向有vy＝at，y＝at2 其中a＝，t＝ 由此得到tanφ＝＝，y＝ 所以粒

12、子打在熒光屏上的位置離開O點的距離為 y′＝y(tǒng)＋Ltanφ＝(＋L) (3)由上述關(guān)系式得vy＝Ex，所以粒子打在屏上時的動能為： E＝mvx2＋mvy2＝qU＋＝ 答案：(1)正電　(2)(＋L)　(3) 圖11 11．為研究靜電除塵，有人設(shè)計了一個盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣透明的有機玻璃，它的上下底面是面積A＝0.04 m2的金屬板，間距L＝0.05 m，當(dāng)連接到U＝2500 V的高壓電源正負(fù)兩極時，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個勻強電場，如圖11所示．現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立 方米有煙塵顆粒1013個，假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個顆粒帶電量為q＝＋1.0

13、×10－17 C，質(zhì)量為m＝2.0×10－15 kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力．求合上開關(guān)后： (1)經(jīng)過多長時間煙塵顆粒可以被全部吸附？ (2)除塵過程中電場對煙塵顆粒共做了多少功？ (3)經(jīng)過多長時間容器里煙塵顆粒的總動能達到最大？ 解析：(1)當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時，煙塵就被全部吸附，煙塵顆粒受到的電場力F＝，L＝at2＝，t＝L＝0.02 s. (2)W＝NALqU＝2.5×10－4J. (3)設(shè)煙塵顆粒下落距離為x Ek＝mv2·NA(L－x)， 當(dāng)x＝時，Ek達到最大，x＝at12. t1＝＝L＝0.014 s. 答案：(1)0.02 s　(2)2.5×10－4J　(3)0.014 s