2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)20 電容器 帶電粒子在電場中的運(yùn)動（含解析）

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)20 電容器 帶電粒子在電場中的運(yùn)動（含解析）一、單項(xiàng)選擇題1物理關(guān)系式不僅反映了物理量之間的數(shù)值關(guān)系，也確定了單位間的關(guān)系對于單位的分析是幫助我們檢驗(yàn)研究結(jié)果正確性的一種方法下面是同學(xué)們在研究平行板電容器充電后儲存的能量EC與哪些量有關(guān)的過程中得出的一些結(jié)論，式中C為電容器的電容，U為電容器充電后其兩極板間的電壓，E為兩極板間的電場強(qiáng)度，d為兩極板間的距離，S為兩極板正對面積，為兩極板間所充介質(zhì)的相對電介電常數(shù)(沒有單位)，k為靜電力常量請你分析下面給出的關(guān)于EC的表達(dá)式可能正確的是()AECC2UBECCU3CECE2SdDECESd解析：能量的單位是焦耳，因此表示電容器充電后儲存的能量的物理量EC的單位是焦耳，電容的單位是庫侖每伏特，電場強(qiáng)度的單位為伏特每米，故C2U、CU3以及ESd的單位都不是焦耳，選項(xiàng)C通過推導(dǎo)，單位為J，因此只有選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤答案：C2圖甲為示波管的原理圖，如果在電極YY之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化，在電極XX之間所加的電壓按圖丙所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到的圖形應(yīng)為()解析：由圖乙及圖丙知，當(dāng)UY為正時(shí)，Y板電勢高，電子向Y偏，當(dāng)UX為負(fù)時(shí)，X板電勢高，電子向X板偏，B正確答案：B3如圖所示，從F處釋放一個(gè)無初速度的電子向B板方向運(yùn)動，指出下列對電子運(yùn)動的描述中錯(cuò)誤的是(設(shè)電源電動勢為U)()A電子到達(dá)B板時(shí)的動能是eUB電子從B板到達(dá)C板動能變化量為零C電子到達(dá)D板時(shí)動能是3eUD電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動解析：由電路圖可得，電子在A、B板間加速運(yùn)動，電場力做正功eU，A正確；在B、C板間勻速運(yùn)動，動能變化量為零，B正確；在C、D板間減速運(yùn)動，電場力做負(fù)功eU，所以電子在D板處速度為零，C錯(cuò)誤；電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動，D正確答案：C4如圖所示，矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場，兩個(gè)帶正電的粒子a和b以相同的水平速度射入電場，粒子a由頂點(diǎn)A射入，從BC的中點(diǎn)P射出，粒子b由AB的中點(diǎn)O射入，從頂點(diǎn)C射出若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是()A12B21C18D81解析：設(shè)AB長為2h，BC長為2l，對a粒子有2haattlv0ta解得2h2對b粒子有habtt2lv0tb解得h2由兩式得，D正確答案：D5如圖所示，A、B為水平正對放置的平行金屬板，板間距離為d，一質(zhì)量為m的帶電油滴在兩金屬板之間，油滴運(yùn)動時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比將油滴由靜止釋放，若兩金屬板間的電壓為零，一段時(shí)間后油滴以速率v勻速下降若兩金屬板間加電壓U，一段時(shí)間后油滴以速率2v勻速上升由此可知油滴所帶電荷量的大小為()A. B.C. D.解析：板間電壓為零，油滴勻速下降時(shí)，mgkv，當(dāng)兩板間電壓為U，油滴勻速上升時(shí)，qmg2kv，解得q，C正確答案：C二、多項(xiàng)選擇題6三個(gè)電子從同一地點(diǎn)同時(shí)沿同一方向垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，出現(xiàn)如圖所示的軌跡，則可以判斷()A它們在電場中運(yùn)動時(shí)間相同BA、B在電場中運(yùn)動時(shí)間相同，C先飛離電場CC進(jìn)入電場時(shí)的速度最大，A最小D電場力對C做功最小解析：三電子在電場運(yùn)動的加速度a相同，在垂直于極板方向，yAyB>yC，由yat2知在電場中運(yùn)動的時(shí)間tAtB>tC，A錯(cuò)誤，B正確；B、C水平位移相同，tB>tC，故vC>vB，而A、B運(yùn)動時(shí)間相同，但xA<xB，故vB>vA，故C進(jìn)入電場的速度最大，A最小，C正確；電場力做功WEqy，而yAyB>yC，故電場力對C做功最小，D正確答案：BCD7如圖所示，斜面長為L、傾角為30°的光滑絕緣斜面處于電場中，一帶電量為q，質(zhì)量為m的小球，以初速度v0由斜面底端的A點(diǎn)開始沿斜面上滑，到達(dá)斜面頂端的速度仍為v0，則()A小球在B點(diǎn)的電勢能一定大于小球在A點(diǎn)的電勢能BA、B兩點(diǎn)的電勢差一定為C若電場是勻強(qiáng)電場，則該電場的電場強(qiáng)度的最小值一定是D若該電場是AC邊中垂線上某點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的，則Q一定是正電荷解析：小球初、末速度均為v0，從A到B，由動能定理得qUABmgLsin30°0，解得A、B兩點(diǎn)的電勢差為UAB，qUAB，電場力做正功電勢能減少，EpB<EpA，A錯(cuò)誤，B正確；若電場是勻強(qiáng)電場，該電場的電場強(qiáng)度的最小值為，C正確；若該電場是AC邊中垂線上某點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的，則Q可以是負(fù)電荷，D錯(cuò)誤答案：BC8如圖甲所示，三個(gè)相同的金屬板共軸排列，它們的距離與寬度均相同，軸線上開有小孔(不影響板間電場分布)，在左邊和右邊兩個(gè)金屬板上加電壓U后，金屬板間就形成勻強(qiáng)電場；有一個(gè)比荷1.0×102 C/kg的帶正電的粒子從左邊金屬板小孔軸線A處由靜止釋放，在靜電力作用下沿小孔軸線射出(不計(jì)粒子重力)，其vt圖象如圖乙所示，則下列說法正確的是()A右側(cè)金屬板接電源的正極B所加電壓U100 VC乙圖中的v22 m/sD通過極板間隙所用時(shí)間比為1(1)解析：帶正電的粒子在靜電力作用下由左極板向右運(yùn)動，可判斷左側(cè)金屬板接電源正極，A錯(cuò)誤；由vt圖象可知，帶電粒子的加速度a2 m/s2，相鄰兩極板間距dat20.25 m，由qEma得E200 V/m，U2Ed100 V，B正確；可將粒子在兩個(gè)間隙間的運(yùn)動看成是初速度為零的連續(xù)的勻加速運(yùn)動，兩間隙距離相等，則有t1t21(1)，D正確；v1v2t1(t1t2)1，將v11.0 m/s代入，得v2 m/s，C錯(cuò)誤答案：BD三、非選擇題9實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子在下圖中，從熾熱金屬絲射出的電子流，經(jīng)電場加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場已知加速電極間的電壓U12 500 V，偏轉(zhuǎn)電極間的電壓U22.0 V，偏轉(zhuǎn)電極極板長l6.0 cm，板間距d0.2 cm.電子的質(zhì)量是m0.91×1030 kg，帶電量大小為e1.6×1019C，電子重力不計(jì)，未打到極板上求：(1)電子離開加速電場時(shí)的速度v的大?。?2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的豎直方向速度v的大?。?3)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)豎直方向移動的距離y.解析：(1)電子加速時(shí)由動能定理知eU1mv20解得v3.0×107 m/s(2)設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度為a，運(yùn)動時(shí)間為t，有vatat解得vat3.5×105 m/s(3)由yat2，t，a得y3.5×104 m答案：(1)3.0×107 m/s(2)3.5×105 m/s(3)3.5×104 m10如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場中有一表面光滑、與水平面成45°角的絕緣直桿AC，其下端(C端)距地面高度h0.8 m有一質(zhì)量為500 g的帶電小環(huán)套在直桿上，正以某一速度沿桿勻速下滑小環(huán)離桿后正好通過C端的正下方P點(diǎn)處(g取10 m/s2)求：(1)小環(huán)離開直桿后運(yùn)動的加速度大小和方向；(2)小環(huán)從C運(yùn)動到P過程中的動能增量；(3)小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動速度的大小v0.解析：(1)結(jié)合題意分析知：qEmgF合mgmaag10 m/s2，方向垂直于桿向下(2)設(shè)小環(huán)從C運(yùn)動到P的過程中動能的增量為EkW重W電其中W重mgh4 J，W電0，所以Ek4 J.(3)環(huán)離開桿做類平拋運(yùn)動，平行桿方向勻速運(yùn)動：hv0t垂直桿方向勻加速運(yùn)動：hat2，解得v02 m/s.答案：(1)10 m/s2垂直于桿向下(2)4 J(3)2 m/s11如圖所示，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，兩板間距為d、電勢差為U，在B板上開有兩個(gè)間距為L的小孔C、D為兩塊同心半圓形金屬板，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著B板上的小孔，兩板間的電場強(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)現(xiàn)從正對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：(1)微粒穿過B板小孔時(shí)的速度多大？(2)為了使微粒能在CD板間運(yùn)動而不碰板，CD板間的電場強(qiáng)度大小應(yīng)滿足什么條件？(3)從釋放微粒開始，經(jīng)過多長時(shí)間微粒通過半圓形金屬板間的最低點(diǎn)P點(diǎn)？解析：(1)設(shè)微粒穿過B板小孔時(shí)的速度為v，根據(jù)動能定理，有qUmv2解得v(2)微粒進(jìn)入半圓形金屬板后，電場力提供向心力，有qEmm聯(lián)立，得E(3)微粒從釋放開始經(jīng)t1射出B板的小孔，則t12d設(shè)微粒在半圓形金屬板間運(yùn)動經(jīng)過t2第一次到達(dá)最低點(diǎn)P點(diǎn)，則t2所以從釋放微粒開始，經(jīng)過(t1t2) 微粒第一次到達(dá)P點(diǎn)；根據(jù)運(yùn)動的對稱性，易知再經(jīng)過2(t1t2)微粒再一次經(jīng)過P點(diǎn)；所以經(jīng)過時(shí)間t(2k1) ，k0,1,2，微粒經(jīng)過P點(diǎn)答案：(1)(2)(3)(2k1) ，k0,1,2，