2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 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)

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1、2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 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．如圖1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，下極板接地。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)?，F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則(　　) 圖1 A．帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng) B．P點(diǎn)的電勢(shì)將降低 C．帶電油滴的電勢(shì)能將減小 D．電容器的電容減小，極板帶電荷量將增大 2．(多選)如圖2所示的電路，閉合開(kāi)關(guān)，水平放置的平行板電容器中有一個(gè)帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)。為了使液滴豎直向上運(yùn)動(dòng)，下列操作可行

2、的是(　　) 圖2 A．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，將兩板間的距離拉大一些 B．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，將兩板水平地向相反方向移開(kāi)一些 C．保持開(kāi)關(guān)閉合，將兩板間的距離減小一些 D．保持開(kāi)關(guān)閉合，以兩板各自的左側(cè)板沿為軸，同時(shí)向上(即逆時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度 3．(多選)如圖3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，下極板接地，靜電計(jì)所帶電荷量很少，可被忽略。一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的P點(diǎn)?，F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，則(　　) 圖3 A．平行板電容器的電容將變小 B．靜電計(jì)指針張角變小 C．帶電油滴的電勢(shì)能將減少 D．若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線

3、斷開(kāi)，再將下極板向下移動(dòng)一小段距離，則帶電油滴所受電場(chǎng)力不變 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 4．(多選)如圖4所示 ，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為－q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子剛好能到達(dá)N板，如果要使這個(gè)帶電粒子能到達(dá)M、N兩板間距的處返回，則下述措施能滿足要求的是(　　) 圖4 A．使初速度減為原來(lái)的 B．使M、N間電壓提高到原來(lái)的2倍 C．使M、N間電壓提高到原來(lái)的4倍 D．使初速度和M、N間電壓都減為原來(lái)的 5．(多選)如圖5所示為勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖像。

4、當(dāng)t＝0時(shí)，在此勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止釋放一個(gè)帶電粒子，設(shè)帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖5 A．帶電粒子將始終向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng) B．2 s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn) C．3 s末帶電粒子的速度為零 D．0～3 s內(nèi)，電場(chǎng)力做的總功為零 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 6．(xx·安徽無(wú)為四校聯(lián)考)如圖6所示，兩平行金屬板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d，在板右端L處有一豎直放置的光屏M，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板中央射入板間，最后垂直打在M屏上，則下列結(jié)論正確的是(　　) 圖6 A．板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 B．板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為

5、 C．質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間相等 D．質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間 7.(xx·蘭州診斷)如圖7所示，一電子槍發(fā)射出的電子(初速度很小，可視為零)進(jìn)入加速電場(chǎng)加速后，垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，射出后偏轉(zhuǎn)位移為Y，要使偏轉(zhuǎn)位移增大，下列哪些措施是可行的(不考慮電子射出時(shí)碰到偏轉(zhuǎn)電極板的情況)(　　) 圖7 A．增大偏轉(zhuǎn)電壓U B．增大加速電壓U0 C．增大偏轉(zhuǎn)極板間距離 D．將發(fā)射電子改成發(fā)射負(fù)離子 8．(多選)如圖8所示，平行板電容器AB兩極板水平放置，A在上方，B在下方，現(xiàn)將其和二極管串聯(lián)接在電源上，已知A和電源正極相連，二

6、極管具有單向?qū)щ娦裕粠щ娦∏蜓谹B中心水平射入，打在B極板上的N點(diǎn)，小球的重力不能忽略，現(xiàn)通過(guò)上下移動(dòng)A板來(lái)改變兩極板AB間距(兩極板仍平行)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖8 A．若小球帶正電，當(dāng)AB間距增大時(shí)，小球打在N的右側(cè) B．若小球帶正電，當(dāng)AB間距減小時(shí)，小球打在N的左側(cè) C．若小球帶負(fù)電，當(dāng)AB間距減小時(shí)，小球可能打在N的右側(cè) D．若小球帶負(fù)電，當(dāng)AB間距增大時(shí)，小球可能打在N的左側(cè) 考點(diǎn)綜合訓(xùn)練 9．(xx·上海市閘北區(qū)一模)如圖9，水平放置的金屬薄板A、B間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，已知B板電勢(shì)高于A板。電場(chǎng)強(qiáng)度E＝5×105 N/C，間距d＝1.25 m。A板上有一

7、小孔，M恰好在孔的正上方，距離h＝1.25 m。從M處每隔相等時(shí)間間隔由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量m＝1×10－3 kg的帶電小球。第1個(gè)帶電小球的電量q1＝＋1×10－8 C，第n個(gè)帶電小球的電量qn＝nq1。取g＝10 m/s2。求： 圖9 (1)第1個(gè)帶電小球從M處下落至B板的時(shí)間； (2)第幾個(gè)帶電小球?qū)⒉荒艿诌_(dá)B板； (3)第(2)問(wèn)中該帶電小球下落過(guò)程中機(jī)械能的變化量。 10．(xx·江蘇二校聯(lián)考)如圖10所示，A、B為兩塊平行金屬板，A板帶正電、B板帶負(fù)電。兩板之間存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩板間距為d、電勢(shì)差為U，在B板上開(kāi)有兩個(gè)間距為L(zhǎng)的小孔。C、D為兩塊同心半

8、圓形金屬板，圓心都在貼近B板的O′處，C帶正電、D帶負(fù)電。兩板間的距離很近，兩板末端的中心線正對(duì)著B(niǎo)板上的小孔，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度可認(rèn)為大小處處相等，方向都指向O′。半圓形金屬板兩端與B板的間隙可忽略不計(jì)?，F(xiàn)從正對(duì)B板小孔緊靠A板的O處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的帶正電微粒(微粒的重力不計(jì))，問(wèn)： 圖10 (1)微粒穿過(guò)B板小孔時(shí)的速度多大？ (2)為了使微粒能在CD板間運(yùn)動(dòng)而不碰板，CD板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小應(yīng)滿足什么條件？ (3)從釋放微粒開(kāi)始，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間微粒通過(guò)半圓形金屬板間的最低點(diǎn)P點(diǎn)？ 答 案 1．選B　上極板向上移動(dòng)一小段距離后，板間電壓不變，仍為電

9、源電動(dòng)勢(shì)E，故電場(chǎng)強(qiáng)度將減小，油滴所受電場(chǎng)力減小，故油滴將向下運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)；P點(diǎn)的電勢(shì)大于0，且P點(diǎn)與下極板間的電勢(shì)差減小，所以P點(diǎn)的電勢(shì)降低，B對(duì)；兩極板間電場(chǎng)方向豎直向下，所以P點(diǎn)的油滴應(yīng)帶負(fù)電，當(dāng)P點(diǎn)電勢(shì)減小時(shí)，油滴的電勢(shì)能應(yīng)增加，C錯(cuò)；電容器的電容C＝，由于d增大，電容C應(yīng)減小，極板帶電荷量Q＝CE將減小，D錯(cuò)。 2．選BC　帶電液滴受到豎直向下的重力和豎直向上的電場(chǎng)力正好處于靜止?fàn)顟B(tài)，有Eq＝mg。兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝，保持開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，U不變，當(dāng)兩板間的距離d減小時(shí)，E變大，此時(shí)Eq＞mg，液滴豎直向上運(yùn)動(dòng)，C正確；保持開(kāi)關(guān)閉合，以兩板各自的左側(cè)板沿為軸，同時(shí)向上(即逆時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)過(guò)

10、一個(gè)小角度，E方向變了，此時(shí)液滴不會(huì)沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，所以D錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，電容器的電荷量Q不變，E與d無(wú)關(guān)，所以斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將兩板間的距離拉大一些，仍有Eq＝mg，液滴仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，A錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將兩板水平地向相反方向移開(kāi)一些，此時(shí)兩板的正對(duì)面積S變小，E變大，此時(shí)Eq＞mg，所以液滴豎直向上運(yùn)動(dòng)，B正確。 3．選ACD　將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離時(shí)，兩極板的正對(duì)面積S不變，間距d變大，根據(jù)關(guān)系式C＝∝可知，電容C減小，選項(xiàng)A正確；因?yàn)殪o電計(jì)指針的變化表征了電容器兩極板電勢(shì)差的變化，題中電容器兩極板間的電勢(shì)差U不變，所以靜電計(jì)指針張角不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；U不變，極板間距d

11、變大時(shí)，板間電場(chǎng)強(qiáng)度E＝減小，帶電油滴所處位置的電勢(shì)UP＝U－Ed1增大，其中d1為油滴到上極板的距離，又因?yàn)橛偷螏ж?fù)電，所以其電勢(shì)能將減少，選項(xiàng)C正確；若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開(kāi)，再將下極板向下移動(dòng)一小段距離，則電容器電荷量Q不變，極板間距d變大，根據(jù)Q＝CU，E＝和C＝可知E∝，可見(jiàn)，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，所以帶電油滴所受電場(chǎng)力不變，選項(xiàng)D正確。 4．選BD　在粒子剛好到達(dá)N板的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得－qEd＝0－mv02，所以d＝，令帶電粒子離開(kāi)M板的最遠(yuǎn)距離為x，則使初速度減為原來(lái)的，x＝；使M、N間電壓提高到原來(lái)的2倍，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，x＝，使M、N間電壓提高到原來(lái)的4

12、倍，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，x＝；使初速度和M、N間電壓都減為原來(lái)的，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，x＝。 5．選CD　設(shè)第1 s內(nèi)粒子的加速度為a1，第2 s內(nèi)的加速度為a2，由a＝可知，a2＝2a1，可見(jiàn)，粒子第1 s內(nèi)向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，1.5 s末粒子的速度為零，然后向正方向運(yùn)動(dòng)，至3 s末回到原出發(fā)點(diǎn)，粒子的速度為0，由動(dòng)能定理可知，此過(guò)程中電場(chǎng)力做功為零，綜上所述，可知C、D正確。 6．選C　根據(jù)質(zhì)點(diǎn)垂直打在M屏上可知，質(zhì)點(diǎn)在兩板中央運(yùn)動(dòng)時(shí)向上偏轉(zhuǎn)，在板右端運(yùn)動(dòng)時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，mg

13、到光屏的時(shí)間相等，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。 7．選A　設(shè)偏轉(zhuǎn)電極板長(zhǎng)為l，極板間距為d，由qU0＝mv02，t＝，y＝at2＝t2，得偏轉(zhuǎn)位移y＝，增大偏轉(zhuǎn)電壓U，減小加速電壓U0，減小偏轉(zhuǎn)極板間距離，都可使偏轉(zhuǎn)位移增大，選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；由于偏位移y＝與粒子質(zhì)量和帶電量無(wú)關(guān)，故將發(fā)射電子改成發(fā)射負(fù)離子，偏轉(zhuǎn)位移不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8．選BC　若小球帶正電，當(dāng)AB間距增大時(shí)，由于二極管的單向?qū)щ娦裕叫邪咫娙萜鲙щ娏坎蛔?，AB兩極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，小球所受向下的電場(chǎng)力不變，向下的加速度不變，小球仍打在N點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若小球帶正電，當(dāng)AB間距減小時(shí)，平行板電容器AB兩極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度增大

14、，小球所受向下的電場(chǎng)力增大，向下的加速度增大，小球打在N的左側(cè)，選項(xiàng)B正確；若小球帶負(fù)電，當(dāng)AB間距減小時(shí)，平行板電容器AB兩極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度增大，小球所受向上的電場(chǎng)力增大，向下的加速度減小，小球可能打在N的右側(cè)，選項(xiàng)C正確；若小球帶負(fù)電，當(dāng)AB間距增大時(shí)，由于二極管的單向?qū)щ娦裕叫邪咫娙萜鲙щ娏坎蛔?，AB兩極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，小球所受向上的電場(chǎng)力不變，小球仍打在N點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 9．解析：(1)t1＝＝0.5 s， v1＝＝5 m/s， a1＝＝5 m/s2， d＝v1t2＋a1t22， 即2t22＋4t2－1＝0， 解得：t2＝ s， t總＝t1＋t2＝ s； (2)

15、mg(h＋d)－Eqnd＝ΔEk＝0， qn＝＝4×10－8C， n＝＝4，即第4個(gè)小球恰好抵達(dá)B板，則第5個(gè)小球不能到達(dá)； (3)mg(h＋x)－Eq5x＝ΔEk＝0，x＝ m， ΔE機(jī)＝－mg(h＋x)＝－×10－2 J ＝－2.08×10－2 J。 答案：(1) s　(2)5 (3)－2.08×10－2 J 10．解析：(1)設(shè)微粒穿過(guò)B板小孔時(shí)的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理，有 qU＝mv2① 解得v＝ (2)微粒進(jìn)入半圓形金屬板后，電場(chǎng)力提供向心力，有 qE＝m＝m② 聯(lián)立①②，得E＝ (3)微粒從釋放開(kāi)始經(jīng)t1射出B板的小孔，則 t1＝＝＝2d ③ 設(shè)微粒在半圓形金屬板間運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)t2第一次到達(dá)最低點(diǎn)P點(diǎn)，則 t2＝＝ ④ 所以從釋放微粒開(kāi)始，經(jīng)過(guò)(t1＋t2)＝ 微粒第一次到達(dá)P點(diǎn)； 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，易知再經(jīng)過(guò)2(t1＋t2)微粒再一次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)； …… 所以經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝(2k＋1) ，k＝0,1,2，…微粒經(jīng)過(guò)P點(diǎn)。 答案：(1) 　(2)E＝ (3)(2k＋1) k＝0,1,2，…