南方新高考2019版高考物理大一轮复习 专题六 电场 第3讲 电容器与电容带电粒子在电场中的运动课时作业
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南方新高考2019版高考物理大一轮复习专题六电场第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动课时作业一、单项选择题1．如图K631所示，一价氢离子(11H)和二价氦离子(42He)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们( )图K631A．同时到达屏上同一点B．先后到达屏上同一点C．同时到达屏上不同点D．先后到达屏上不同点2．如图K632所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地．一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则( )图K632A．带电油滴将沿竖直方向向上运动B．P点的电势将降低C．带电油滴的电势能将减小D．电容器的电容减小，而极板带电荷量将增大3．如图K633所示，一个初动能为E k的带电粒子，以速度v沿垂直电场强度方向飞入两块平行金属板间(带等量异号电荷且正对放置)，飞出时粒子动能为2E k.如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍，仍从原位置沿原方向射入，不计重力，那么该粒子飞出两平行金属板间时的动能为( )A．4E k B．4.25E k C．6E k D．9.5E k图K633图K6344．如图K634所示，从炽热的金属丝飘出的电子(速度可视为零)，经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场．电子的重力不计．在满足电子能射出偏转电场的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是( )A．仅将偏转电场极性对调B．仅增大偏转电极板间的距离C．仅增大偏转电极板间的电压D．仅减小偏转电极板间的电压5．如图K635所示，不带电的金属球A固定在绝缘底座上，它的正上方有B点，该处有带电液滴不断地自静止开始落下，液滴到达A 球后将电荷量全部传给A 球，设前一液滴到达A 球后，后一液滴才开始下落，不计B 点未下落带电液滴对下落液滴的影响，则下列叙述中正确的是( )图K635A ．第一滴液滴做自由落体运动，以后液滴做变加速运动，都能到达A 球B ．当液滴下落到重力等于电场力位置时，开始做匀速运动C ．所有液滴下落过程所能达到的最大动能不相等D ．所有液滴下落过程中电场力做功相等6．(2015年山西四校联考)有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图K636所示．其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符．已知偏移量越小打在纸上的字迹越小，现要缩小字迹，下列措施可行的是( )图K636A ．增大墨汁微粒的比荷B ．减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能C ．减小偏转极板的长度D ．增大偏转极板间的电压7．如图K637甲所示，两平行正对的金属板A 、B 间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P 处．若在t 0时刻释放该粒子，粒子会时而向A 板运动，时而向B 板运动，并最终打在A 板上．则t 0可能属于的时间段是( )甲 乙图K637A ．0<t 0<T 4B ．T 2<t 0<3T4C ．3T 4<t 0<TD ．T <t 0<9T 8二、多项选择题8．如图K638所示，两块较大的金属板A 、B 相距为d ，平行放置并与一电源相连，开关S 闭合后，两板间恰好有一质量为m 、带电荷量为q 的油滴处于静止状态，以下说法正确的是( )A ．若将S 断开，则油滴将做自由落体运动，表中无电流B．若将A向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，表中有b→a的电流C．若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，表中有b→a的电流D．若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，表中有b→a的电流图K638 图K6399．(2015年四川成都新津中学期中)如图K639所示，水平放置的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个质量相等的电荷M和N同时分别从极板A的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇．若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是( )A．电荷M的电荷量大于电荷N的电荷量B．两电荷在电场中运动的加速度相等C．从两电荷进入电场到两电荷相遇，电场力对电荷M做的功大于电场力对电荷N做的功D．电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同10．(2015年天津卷)如图K6310所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上．整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么( )图K6310A．偏转电场E2对三种粒子做功一样多B．三种粒子打到屏上时速度一样大C．三种粒子运动到屏上所用时间相同D．三种粒子一定打到屏上的同一位置三、非选择题11．(2016年北京卷)如图K6311所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d.(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy.(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知U＝2.0×102V，d＝4.0×10－2m，m＝9.1×10－31 kg，e＝1.6×10－19 C，g＝10 m/s2.(3)极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势φ的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的φG概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．图K6311第3讲 电容器与电容带电粒子在电场中的运动 1．B2．B 解析：电容器始终与电源连接，其两端的电压U 始终保持不变，上极板向上移动一小段距离，意味着板间距离d 增大，由E ＝U d可知E 减小，带电油滴受到的电场力F ＝qE 也减小且小于重力，所以油滴将向下运动，选项A 错误；设P 点离下极板距离为x ，则φ＝Uxd，可知其电势降低，选项B 正确；电势能E p ＝q φ不仅和电势的高低有关，还和电荷的正负及电荷量有关，由题意分析知油滴带负电，则φ降低，E p 反而要增加，选项C 错误；由C ＝εr S 4πkd可知电容C 减小，由Q ＝CU 可知极板带电量Q 也将减小，选项D 错误． 3．B 解析：由动能定理得粒子从射入电场到射出电场，有qEy ＝ΔE k ＝2E k －E k ＝E k ，当初速度加倍时，由t ＝L v 得t 减半，由y ＝12at 2知，y 变成原来的14，电场力做的功变为原来的14，粒子经过电场后动能增加量变为原来的14，即0.25E k ，根据动能定理，有W ′＝E k ′－4E k ＝0.25E k ，则E k ′＝4.25E k ，B 正确．4．C 解析：改变偏转电场的极性，只能改变电子受力方向，但电子的偏转角大小不变，选项A 错误；根据E ＝Ud可知，当两极板间距离d 增大时，E 减小，所以电子受到的电场力减小，其偏转角也减小，选项B 错误；电子进入偏转电场后做类平抛运动，则L ＝v 0t 、e U d＝ma 及tan θ＝at v 0可得tan θ＝eULmdv 20，当U 增大时偏转角也增大，选项C 正确，D 错误． 5．C6．C 解析：已知偏移量越小打在纸上的字迹越小，因偏移量y ＝qUL 22mdv 20，现要缩小字迹，可行的措施可减小墨汁微粒的比荷q m ，增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能12mv 20，减小偏转极板的长度L ，减小偏转极板间的电压U ，故选C.7．B 解析：据题意，从图乙可以看出开始时A 板电势较高，如果在0<t 0<T4时刻释放粒子，粒子先向B 板运动大于T4的时间，电场反向后要相同时间速度才能减为0，即向B 极板运动位移较大，此时反向加速，只能加速大小T 4的时间，电场再次反向，只需小于T4的时间就减速为0，即向A 极板运动位移较小，然后反向加速大于T4的时间，重复以上过程，所以选项A 不可能到达A 极板；如果是T <t 0<9T 8，则与刚才分析相同，选项D 错误；如果是3T4<t 0<T ，开始A 极板电势高，但依然是向A 极板运动位移较小而向B 极板运动位移较大，故选项C错误；如果T 2<t 0<3T4，则向B 极板运动较小位移，而向A 极板运动位移较大，最终达到A 极板上，故选项B 正确．8．BC 解析：由于油滴处于静止状态，所以q U d＝mg .若将S 断开，由于电容器的电荷量不变，则电压U 不变，油滴仍处于静止状态，选项A 错误．若将A 向左平移一小段位移，则电容C 变小，电压U 不变，则Q ＝CU 变小，所以电流由b →a ，此时油滴仍静止，选项B 正确．若将A 向上平移一小段位移，电容C 变小，电压U 不变，则Q 变小，所以电流由b →a ，此时q U d<mg ，油滴向下加速运动，所以选项C 正确．若将A 向下平移一小段位移，电容C 变大，电压U 不变，则Q 变大，所以电流由a →b ，此时q U d>mg ，油滴加速向上运动，所以选项D 错误．9．AC 解析：从轨迹可以看出：y M >y N ，故12·q M E m M t 2>12·q N E m N t 2，解得：q M E m M >q N Em N，故q M >q N ，故A 正确，B 错误；根据动能定理，电场力做的功为W ＝ΔE k ＝12mv 2y ，质量m 相同，M 电荷竖直分位移大，竖直方向的末速度v y ＝2yt也大，故电场力对电荷M 做的功大于电场力对电荷N做的功，故C 正确；从轨迹可以看出：x M >x N ，故v M t >v N t ，故v M >v N ，故D 错误．10．AD11．解：(1)根据动能定理，有eU 0＝12mv 2电子射入偏转电场时的初速度v 0＝2eU 0m在偏转电场中，电子的运动时间Δt ＝Lv 0＝Lm2eU 0加速度a ＝eE m ＝eUmd偏转距离Δy ＝12a (Δt )2＝UL 24U 0d.(2)只考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力 G ＝mg ≈10－30 N 电场力F ＝eU d≈10－16N由于F ≫G ，因此不需要考虑电子所受的重力．(3)电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能E p 与其电荷量q 的比值，即φ＝E p q，类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能E p 与其质量m 的比值，叫做重力势，即φG ＝E p m.电势φ和重力势φG 都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定．。
