2022年高考物理一輪復習 第七章 第3講 電容器的電容 帶電粒子在電場中的運動練習 魯科版

2022年高考物理一輪復習 第七章 第3講 電容器的電容 帶電粒子在電場中的運動練習 魯科版課時作業(yè)單獨成冊方便使用 基礎題組一、單項選擇題1某電容器上標有“25 F,450 V”字樣，下列對該電容器的說法中正確的是()A要使該電容器兩極板之間電壓增加1 V，所需電荷量為2.5×105 CB要使該電容器帶電荷量1 C，兩極板之間需加電壓2.5×105 VC該電容器能夠容納的電荷量最多為25 CD該電容器能夠承受的最大電壓為450 V解析：由電容器電容的定義式C可知C，所以QCU2.5×105×1 C2.5×105 C，A正確若Q1 C，則U4×104 V，B錯誤當電容器的電壓為450 V時，電容器的電荷量最多，QCU2.5×105×450 C1.125×102 C，C錯誤.450 V是電容器的額定電壓，低于擊穿電壓，D錯誤答案：A22016年8月23日，第七屆中國(上海)國際超級電容器產(chǎn)業(yè)展覽會在上海新國際博覽中心舉行，作為中國最大超級電容器展，眾多龍頭踴躍參與如圖所示，參展的平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接，一帶電油滴位于容器中的P點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非常緩慢地錯開一些，那么在錯開的過程中()A電容器的電容C增大B電容器的電荷量Q增大C油滴將向下加速運動，電流計中的電流從N流向MD油滴靜止不動，電流計中的電流從N流向M解析：在電容器兩極板錯開的過程中，根據(jù)電容的決定式C得知，電容C減小，選項A錯誤由C可知，U不變時，Q是減小的，選項B錯誤電容器的電荷量減小，有電荷流向電源，是放電電流，方向由N到M；電容器接在電源的正、負極上沒有斷開，則電容器兩端的電壓不變，兩極板間的距離不變，則電場強度不變，油滴受力情況不變，油滴靜止不動，選項C錯誤，D正確答案：D3.在研究影響平行板電容器電容大小因素的實驗中，一已充電的平行板電容器與靜電計連接如圖所示現(xiàn)保持B板不動，適當移動A板，發(fā)現(xiàn)靜電計指針張角減小，則A板可能是()A右移B左移C上移 D下移解析：將A板向右移一些，板間距離減小，由電容的決定式C可知，電容增大，而電容器電荷量不變，由C分析得知，板間電勢差減小，則靜電計指針偏角減??；相反，同理可知，A板向左移一些時，靜電計指針偏角增大，故A正確，B錯誤A板向上移一些，兩極板正對面積減小，由電容的決定式C可知，電容減小，而電容器電荷量不變，由C分析得知，板間電勢差增大，則靜電計指針偏角增大，故C錯誤；同理，D錯誤答案：A4如圖所示，有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強電場，當偏轉(zhuǎn)電壓為U1時，帶電粒子沿軌跡從兩板正中間飛出；當偏轉(zhuǎn)電壓為U2時，帶電粒子沿軌跡落到B板中間設粒子兩次射入電場的水平速度相同，則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為()AU1U218BU1U214CU1U212 DU1U211解析：設板長為l，兩板間距為d，粒子的初速度為v0，質(zhì)量為m，電荷量為q，當電壓為U1時，有l(wèi)v0t1，·t，聯(lián)立得d.當電壓為U2時，有v0t2，d·t，聯(lián)立得d.由得，故A正確答案：A5.如圖所示，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)，在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q0)的粒子；在負極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在電場力的作用下，兩粒子同時從靜止開始運動已知兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面若兩粒子間相互作用力可忽略，不計重力，則Mm為()A32 B21C52 D31解析：因兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面，電荷量為q的粒子通過的位移為l，電荷量為q的粒子通過的位移為l，由牛頓第二定律知它們的加速度分別為a1、a2，由運動學公式有l(wèi)a1t2t2，la2t2t2，得.故B、C、D錯，A對答案：A二、多項選擇題6如圖所示為“研究影響平行板電容器電容的因素”的實驗裝置，以下說法正確的是()AA板與靜電計的指針帶的是異種電荷B甲圖中將B板上移，靜電計的指針偏角增大C乙圖中將B板左移，靜電計的指針偏角不變D丙圖中將電介質(zhì)插入兩板之間，靜電計的指針偏角減小解析：靜電計指針與A板連為一個導體，帶電性質(zhì)相同，A錯誤；根據(jù)C，C，B板上移，S減小，C減小，Q不變，U增大，B正確；B板左移，d增大，C減小，U增大，C錯誤；插入電介質(zhì)，r增大，電容C增大，U減小，D正確答案：BD7.如圖所示，水平放置的平行板電容器，上板帶負電，下板帶正電，充電后斷開電源，帶電小球以速度v0水平射入電場，且沿下板邊緣飛出若下板不動，將上板上移一小段距離，小球仍以相同的速度v0從原處飛入，則帶電小球()A仍沿原軌跡由下板邊緣飛出B將打在下板中央C不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿直線運動D若上板不動，將下板上移一段距離，小球可能打在下板的中央解析：平行板電容器充電結(jié)束后斷開電源，極板所帶的電荷量不變，則有E，由此式可知，板間距變化不會影響電場強度的變化，電場強度不變，小球所受的電場力不變，所以A正確，B、C錯誤；如果下極板上移，小球在豎直方向的位移將會減小，到達下極板的時間變短，有可能到達下極板的正中間，所以D正確答案：AD8如圖所示，MPQO為有界的豎直向下的勻強電場，電場強度為E，ACB為光滑固定的半圓形軌道，圓軌道半徑為R，A、B為圓水平直徑的兩個端點，AC為圓弧一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球，從A點正上方高為H處的G點由靜止釋放，并從A點沿切線進入半圓軌道不計空氣阻力及一切能量損失，關(guān)于帶電小球的運動情況，下列說法正確的是()A小球一定能從B點離開軌道B小球在AC部分可能做勻速圓周運動C若小球能從B點離開，上升的高度一定小于HD小球到達C點的速度可能為零解析：由題意可知：帶電小球從A到C的過程中，由于電場力做負功，而重力做正功，二者間做功的大小關(guān)系不確定，故小球也可能不能從B點離開軌道，選項A錯誤；若小球在AC段時，重力等于電場力，則小球在AC部分可能做勻速圓周運動，選項B正確；若小球能從B點離開，因電場力做負功，全過程中小球的機械能減小，故上升的高度一定小于H，選項C正確；若小球到達C點的速度為零，則電場力大于重力，則小球不可能沿半圓軌道運動，故小球能到達C點速度不可能為零，選項D錯誤答案：BC能力題組一、選擇題9.平行板電容器和電源、電阻、開關(guān)串聯(lián)，組成如圖所示的電路閉合開關(guān)S，電源即給電容器充電，則()A保持S閉合，減小兩極板間的距離，則兩極板間電場的電場強度減小B保持S閉合，在兩極板間插入一塊鋁板，則兩極板間電場的電場強度增大C充電結(jié)束后斷開S，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電勢差增大D充電結(jié)束后斷開S，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則極板上的電勢差增大解析：保持S閉合時，電容器兩極板間的電勢差不變，減小兩極板間的距離，根據(jù)E可知，兩極板間電場的電場強度增大，選項A錯誤；保持S閉合，在兩極板間插入一塊鋁板，根據(jù)靜電平衡的特點可知，有電場存在的板間距離減小，根據(jù)E可知，兩極板間電場的電場強度增大，選項B正確；充電結(jié)束后斷開S，電容器兩極板上的電荷量不變，減小兩極板間的距離，電容器的電容增大，U，則兩極板間的電勢差減小，選項C錯誤；充電結(jié)束后斷開S，在兩極板間插入一塊介質(zhì)時，電荷量不變，電容器的電容增大，同樣極板上的電勢差減小，選項D錯誤答案：B10(2016·高考海南卷)如圖，平行板電容器兩極板的間距為d，極板與水平面成45°角，上極板帶正電一電荷量為q(q0)的粒子在電容器中靠近下極板處，以初動能Ek0豎直向上射出不計重力，極板尺寸足夠大若粒子能打到上極板，則兩極板間電場強度的最大值為()A. B.C. D.解析：當電場足夠大時，粒子打到上極板的極限情況為：粒子到達上極板處時速度恰好與上極板平行，粒子的運動為類平拋運動的逆運動將粒子初速度v0分解為垂直極板的vy和平行極板的vx，根據(jù)運動的合成與分解，當vy0時，根據(jù)運動學公式有v2d，vyv0cos 45°，Ek0mv，聯(lián)立得E，故選項B正確答案：B11.真空中的某裝置如圖所示，其中平行金屬板A、B之間有加速電場，C、D之間有偏轉(zhuǎn)電場，M為熒光屏今有質(zhì)子、氘核和粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，最后打在熒光屏上已知質(zhì)子、氘核和粒子的質(zhì)量之比為124，電荷量之比為112，則下列判斷中正確的是()A三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間相同B三種粒子打到熒光屏上的位置相同C偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為122D偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為124解析：設加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，偏轉(zhuǎn)極板的長度為L，板間距離為d，在加速電場中，由動能定理得qU1mv，解得v0，三種粒子從B板運動到熒光屏的過程，水平方向做速度為v0的勻速直線運動，由于三種粒子的比荷不全相同，則v0不全相同，所以三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間不全相同，故A錯誤；根據(jù)推論y、tan 可知，y與粒子的種類、質(zhì)量、電荷量無關(guān)，故三種粒子偏轉(zhuǎn)距離相同，打到熒光屏上的位置相同，故B正確；偏轉(zhuǎn)電場的電場力做功為WqEy，則W與q成正比，三種粒子的電荷量之比為112，則有電場力對三種粒子做功之比為112，故C、D錯誤答案：B12.(多選)(2018·河南重點中學聯(lián)考)如圖a所示，在兩平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力)，當兩板間的電壓分別如圖b中甲、乙、丙、丁所示，電子在板間運動(假設不與板相碰)，下列說法正確的是()A電壓是甲圖時，在0T時間內(nèi)，電子的電勢能先減少后增加B電壓是乙圖時，在0時間內(nèi)，電子的電勢能先增加后減少C電壓是丙圖時，電子在板間做往復運動D電壓是丁圖時，電子在板間做往復運動解析：若電壓是甲圖，電場力先向左后向右，則電子向左先做勻加速直線運動，后做勻減速直線運動，即電場力先做正功后做負功，電勢能先減少后增加，A正確；電壓是乙圖時，在0時間內(nèi)，電子向右先加速后減速，即電場力先做正功后做負功，電勢能先減少后增加，B錯誤電壓是丙圖時，電子向左做加速度先增大后減小的加速運動，過了做加速度先增大后減小的減速運動，到T時速度減為0，之后繼續(xù)朝同一方向加速、減速，故粒子一直朝同一方向運動，C錯誤電壓是丁圖時，電子先向左加速，到后減速，后反向加速，T后減速，T時速度減為零，之后重復前面的運動，故粒子做往復運動，D正確答案：AD二、非選擇題13.如圖所示，板長L4 cm的平行板電容器，板間距離d3 cm，板與水平線夾角37°，兩板所加電壓為U100 V有一帶負電液滴，帶電荷量為q3×1010 C，以v01 m/s的水平速度自A板邊緣水平進入電場，在電場中仍沿水平方向并恰好從B板邊緣水平飛出(取g10 m/s2，sin 0.6，cos 0.8)求：(1)液滴的質(zhì)量；(2)液滴飛出時的速度大小解析：(1)根據(jù)題意畫出帶電液滴的受力圖如圖所示，可得qEcos mgE解得m代入數(shù)據(jù)得m8×108 kg.(2)因液滴沿水平方向運動，所以重力做功為零對液滴由動能定理得qUmv2mv解得v 所以v m/s.答案：(1)8×108 kg(2) m/s14如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長L0.4 m，兩極板間的距離d4×103 m有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩極板中央平行于極板射入，開關(guān)S閉合前，兩極板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央已知微粒質(zhì)量m4×105 kg，電荷量q1×108 Cg取10 m/s2.(1)求微粒的入射速度v0為多少？(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊緣射出電場，電容器的上極板應與電源的正極還是負極相連？所加的電壓U的取值范圍為多少？解析：(1)由v0t，gt2，可得v010 m/s.(2)電容器的上極板應接電源的負極設所加電壓為U1時，微粒恰好從下極板的右邊緣射出，則a1()2，a1g解得U1120 V設所加電壓為U2時，微粒恰好從上極板的右邊緣射出，則a2()2，a2g解得U2200 V所以120 VU200 V.答案：(1)10 m/s(2)負極120 VU200 V