高考物理专题分类练习卷63 电容器　带电粒子在电场中运动

高考物理专题分类练习卷63 电容器　带电粒子在电场中运动

‎6.3 电容器　带电粒子在电场中运动 ‎ 1．如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD面带正电，EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是 (　　)‎ A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动 B．三个液滴的运动时间不一定相同 C．三个液滴落到底板时的速率相同 D．液滴C所带电荷量最多 答案：D ‎2．如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置。闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一条件，油滴仍能静止不动的是 (　　)‎ ‎[来源:学.科.网]‎ A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值 C．增大两板间的距离 D．断开电键S 答案：B ‎3．如图，场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd，水平边ab长为s，竖直边ad长为h。质量均为m、带电量分别为＋q和－q的两粒子，由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中)。不计重力，若两粒子轨迹恰好相切，则v0等于 (　　)‎ A． B． C． D． 答案：B ‎4．图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是 (　　)‎ 答案：B ‎5．如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d，在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中，当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动，重力加速度为g，粒子运动加速度为 (　　)‎ ‎ A．g B．g ‎ C．g D．g 答案：A ‎6．如图，一对面积较大的平行板电容器水平放置，带等量异种电荷，B板固定且接地，A板用绝缘线悬挂，P为两板中点。下列结论正确的是 (　　)‎ A．若在两板间充满电介质，P点电势将升高 B．A、B两板电荷分别在P点产生电场的场强大小相等，方向相同 C．若将A板竖直向下平移一小段距离，电容器储存的电能减小 D．若将A板竖直向上平移一小段距离，线的拉力将变大 答案：BC ‎7．将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是 (　　)‎ A．保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半 B．保持E不变，将 d变为原来的一半，则U变为原来的两倍 C．保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半 D．保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半 答案：AD ‎8.如图所示，一电子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为y，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况) (　　)‎ A．增大偏转电压U ‎ B．增大加速电压U0‎ C．增大偏转极板间距离 ‎ D．将发射电子改成发射负离子 答案：A ‎9．如图所示，光滑的水平轨道AB，与半径为R的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点，AB水平轨道部分存在水平向右的匀强电场，半圆形轨道在竖直平面内，B为最低点，D为最高点，一质量为m、带正电的小球从距B点x的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动，恰能通过最高点，则 (　　)‎ A．R越大，x越大 B．R越大，小球经过B点后瞬间对轨道的压力越大 C．m越大，x越大 D．m与R同时增大，电场力做功增大 答案：ACD ‎10．如图所示，在竖直平面内，AB为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为O，半径R＝‎0.50m，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小E＝1.0×104N/C，现有质量m＝‎0.20kg，电荷量q＝8.0×10－‎4C的带电体(可视为质点)，从A点由静止开始运动，已知sAB＝‎1.0m，带电体与轨道AB、CD的动摩擦因数均为0.5。假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。求：(取g＝‎10m/s2) ‎ ‎(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度；‎ ‎(2)带电体最终停在何处。‎ 答案：(1)‎10m/s　(2)与C点的竖直距离为m处 ‎11．在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E(图中未画出)，由A点斜射出一质量为m、带电量为＋q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0为常数．粒子所受重力忽略不计。求： ‎ ‎(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功；‎ ‎(2)粒子从A到C过程所经历的时间；‎ ‎(3)粒子经过C点时的速率。‎ 答案：(1)3qEl0　(2)3　(3) ‎12．中国科学院宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器．加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用．‎ 如图1所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极．质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变．设质子进入漂移管B时速度为8×‎106 m/s，进入漂移管E时速度为1×‎107 m/s，电源频率为1×107 Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的.质子的荷质比取1×108 C/kg.求：‎ ‎(1)漂移管B的长度；‎ ‎(2)相邻漂移管间的加速电压．‎ 图1‎ ‎【答案】(1)‎0.4 m　(6)6×104 V ‎13．如图所示，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，偏转电场可看作匀强电场，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的初速度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＝2.0×102 V，d＝4.0×10－‎2 m，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”φG的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．‎ ‎【答案】(1)　　(2)略　(3)略 ‎14.一电荷量为q(q>0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下，在t＝0时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图所示，不计重力。求在t＝0到t＝T的时间间隔内， ‎ ‎ (1)粒子位移的大小和方向；‎ ‎(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间。‎ 答案：(1)T2　沿初始电场正方向　(2) ‎15.静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点，其装置示意图如图所示。A、B为两块平行金属板，间距d＝‎0.30m，两板间有方向由B指向A、电场强度E＝1.0×103N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P ‎，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量m＝2.0×10－‎15kg，电荷量q＝－2.0×10－‎16C。喷出的初速度v0＝‎2.0m/s。油漆微粒最后都落在金属板B上。微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间的相互作用力均可忽略。求： ‎ ‎(1)微粒落在B板上的动能。‎ ‎(2)微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间。‎ ‎(3)微粒最后落在B板上所形成图形的面积。 ‎ 答案：(1)6.4×10－14J　(2)0.06s　(3)7.5×10－2m2‎