【物理】2020届一轮复习人教版电容器带电粒子在电场中的运动作业

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【物理】2020届一轮复习人教版电容器带电粒子在电场中的运动作业

‎2020届一轮复习人教版 电容器带电粒子在电场中的运动 作业 ‎1.(2018·盐城市三模) 如图9所示,平行板电容器两极板接在直流电源两端.下列操作能使电容器电容减小的是(  )‎ 图9‎ A.增大电源电压 B.减小电源电压 C.在两极板间插入陶瓷 D.增大两极板间的距离 答案 D ‎2.(2018·南京市学情调研)“探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图10所示,忽略漏电产生的影响,下列判断正确的是(  )‎ 图10‎ A.平板正对面积减小时,静电计指针偏角减小 B.静电计可以用电压表替代 C.静电计所带电荷量与平行板电容器电荷量不相等 D.静电计测量的是平行板电容器所带电荷量 答案 C ‎3.(2018·如皋市调研)如图11所示,在正方形ABCD区域内有场强方向平行于AB边的匀强电场,E、F、H是对应边的中点,P点是EH的中点.一个带正电的粒子(不计重力)从F点沿FH方向射入电场后恰好从C点射出.以下说法正确的是(  )‎ 图11‎ A.粒子的运动轨迹经过P点 B.粒子的运动轨迹经过PH之间某点 C.若增大粒子的初速度可使粒子垂直穿过EH D.若将粒子的初速度变为原来的一半,粒子恰好由E点从BC边射出 答案 D 解析 粒子从F点沿FH方向射入电场后恰好从C点射出,其轨迹是抛物线,根据推论知,过C点作速度的反向延长线一定交于FH的中点,而延长线又经过P点,所以粒子轨迹一定经过PE之间某点,故A、B错误;粒子从C点射出时速度反向延长线与EH垂直,若增大初速度,粒子轨迹可能经过PH之间某点,可知粒子不可能垂直穿过EH,故C错误;由平抛知识类比可知,当竖直位移一定时,水平速度变为原来的一半,则水平位移也变为原来的一半,粒子恰好由E点射出BC,故D正确.‎ ‎4.(多选)(2017·如皋市第二次质检)如图12甲所示,平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),两板间距离足够大,当两板间加上如图乙所示的电压后,在下图中反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是(  )‎ 图12‎ 答案 AD 解析 分析电子一个周期内的运动情况:0~时间内,电子从静止开始向B板做匀加速直线运动,~时间内沿原方向做匀减速直线运动,时刻速度为零,~T时间内向A板做匀加速直线运动,T~T时间内做匀减速直线运动,T时刻速度为零.根据匀变速直线运动速度-时间图象是倾斜的直线可知,A图符合电子的运动情况,故A正确,C错误;电子做匀变速直线运动时x-t图象应是抛物线的一部分,故B错误;根据电子的运动情况:匀加速运动和匀减速运动交替进行,而匀加速运动和匀减速运动的加速度大小都不变,a-t图象应平行于横轴,故D正确.‎ ‎1.(2018·苏州市调研卷)某一平行板电容器,其一个极板带+5.4×10-3C电荷量,另一极板带-5.4×10-3C电荷量,电容器两极板间电压为450V,则该电容器的电容值为(  )‎ A.2.4×10-5F B.1.2×10-5F C.8.3×104F D.4.2×104F 答案 B 解析 根据C=,则C=F=1.2×10-5F,故选B.‎ ‎2.(2018·泰州中学等综合评估)在研究影响平行板电容器电容大小因素的实验中,一已充电的平行板电容器与静电计连接如图1所示.现保持B板不动,适当移动A板,发现静电计指针张角减小,则A板可能是(  )‎ 图1‎ A.右移B.左移C.上移D.下移 答案 A ‎3.(2018·淮安市、宿迁市等期中)如图2所示,平行板电容器两极板M、N间距为d,两极板分别与电压为U的恒定电源两极相连,则下列能使电容器的电容减小的措施是(  )‎ 图2‎ A.减小d B.增大U C.将M板向左平移 D.在板间插入电介质 答案 C 解析 据电容的决定式C=可知,减小d,则C变大,选项A错误;增大U ‎,电容器的电容不变,选项B错误;将M板向左平移,则S减小,C减小,选项C正确;在板间插入电介质,则C变大,选项D错误.‎ ‎4.(2018·南京市、盐城市质检)如图3所示的可变电容器,旋转动片使之与定片逐渐重合.则电容器的电容将(  )‎ 图3‎ A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.保持不变 D.先增大后减小 答案 A ‎5.(多选)如图4所示,M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v0由小孔进入电场,当M、N间电压为U时,粒子刚好能到达N板,如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回,则下述措施能满足要求的是(  )‎ 图4‎ A.使初速度减为原来的 B.使M、N间电压提高到原来的2倍 C.使M、N间电压提高到原来的4倍 D.使初速度和M、N间电压都减为原来的 答案 BD 解析 在粒子刚好到达N板的过程中,由动能定理得-qEd=0-mv,所以d=,设带电粒子离开M板的最远距离为x,则使初速度减为原来的时,由公式可知x=;使M、N 间电压提高到原来的2倍时,电场强度变为原来的2倍,由公式可知x=;使M、N间电压提高到原来的4倍时,电场强度变为原来的4倍,由公式可知x=;使初速度和M、N间电压都减为原来的时,电场强度变为原来的一半,由公式可知x=,故B、D正确.‎ ‎6.在真空中上、下两个区域均有竖直向下的匀强电场,其电场线分布如图5所示.有一带负电的粒子,从上边区域沿平行电场线方向以速度v0匀速下落,并进入下边区域(该区域的电场足够广),在下列选项的速度-时间图象中,符合粒子在电场内运动情况的是(以v0方向为正方向)(  )‎ 图5‎ 答案 C 解析 粒子在上面的电场中匀速下落,所受重力和电场力平衡,进入下面电场后,电场力变大,根据牛顿第二定律,粒子具有向上的加速度,所以粒子做匀减速运动至速度为0,又反向做匀加速直线运动,进入上面的电场后又做匀速直线运动,速度大小仍然等于v0,故C正确.‎ ‎7.(2017·如皋市第二次质检)三个α粒子由同一位置同时水平飞入偏转电场,轨迹如图6所示,下列判断不正确的是(  )‎ 图6‎ A.进电场时c的速度最大,a的速度最小 B.在b飞离电场的同时,a刚好打在负极板上 C.b和c同时飞离电场 D.动能的增加量c最小,a和b一样大 答案 C 解析 三个粒子的质量和电荷量都相同,则粒子的加速度相同.a、b两粒子在竖直方向上的位移相等,根据y=at2,可知a、b运动时间相等,在b飞离电场的同时,a刚好打在负极板上,故B正确;c竖直方向上的位移yc<yb,根据y=at2,可知tc<tb,c先离开电场,故C错误;在垂直于电场方向即水平方向,三个粒子做匀速直线运动,则有:v=.因xc=xb,tc<tb,则vc>vb;因ta=tb,xb>xa,则vb>va.所以有:vc>vb>va,故A正确;根据动能定理知,对a、b两粒子,电场力做功一样多,所以动能增加量相等,对c粒子,电场力做功最少,动能增加量最小,故D正确.‎ ‎8.(2018·泰州中学期中)如图7所示,两块较大的金属板A、B相距为d,平行放置(可视为电容器)并与一电源相连,S闭合后,两板间有一质量为m、带电荷量为q的油滴恰好处于静止状态.以下说法正确的是(  )‎ 图7‎ A.若将S断开,则油滴将做自由落体运动,G表中无电流 B.若保持S闭合,将A向左平移一小段位移,则油滴仍然静止,G表中有a→b的电流 C.若保持S闭合,将A向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G表中有b→a的电流 D.若保持S闭合,将A向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G表中有b→a的电流 答案 C ‎9.如图8所示,两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间a点由静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态,现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由a点由静止释放一同样的微粒,该微粒将(  )‎ 图8‎ A.保持静止状态 B.向左上方做匀加速运动 C.向正下方做匀加速运动 D.向左下方做匀加速运动 答案 D 解析 两平行金属板水平放置时,带电微粒静止,有mg=qE,现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后,两板间电场强度方向逆时针旋转45°,电场力方向也逆时针旋转45°,但电场力大小不变,此时电场力和重力的合力大小恒定,方向指向左下方,故该微粒将向左下方做匀加速运动,选项D正确.‎ ‎10.(多选)(2019·铜山中学期中)如图9所示,从灯丝发出的电子经加速电场加速后,进入偏转电场,若加速电压为U1,偏转电压为U2.仅仅改变加速电压后,电子在电场中的侧移量y增大为原来的2倍,下列说法中正确的是(  )‎ 图9‎ A.加速电压U1减小到了原来的 B.偏转电场对电子做的功变为原来的2倍 C.电子飞出偏转电场时的速度变为原来的2倍 D.电子飞出偏转电场时的偏转角变为原来的2倍 答案 AB ‎11.(多选)(2018·南京市期中)如图10所示,A、B为水平放置平行正对金属板,在板中央分别有一小孔M、N,D为理想二极管,R为滑动变阻器.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电荷的带电小球从M、N的正上方的P点由静止释放,小球恰好能运动至小孔N处.下列说法正确的是(  )‎ 图10‎ A.若仅将A板上移,小球将无法运动至N处 B.若仅将B板上移,小球将从小孔N穿出 C.若仅将滑动变阻器的滑片上移,带电小球将无法运动至N处 D.断开开关S,从P处将小球由静止释放,小球恰好能运动至小孔N处 答案 ACD ‎12.(2018·南京市、盐城市二模)如图11所示,在铅板A上有小孔S,放射源C可通过S在纸面内向各个方向射出速率v0=2.0×106 m/s的某种带正电粒子,B为金属网状栅极,M为荧光屏,A、B、M三者平行正对,且面积足够大,A、B间距离d1=1.0 cm,电压U=1.5×104 V 且恒定不变,B、M间距离d2=4.0cm.该种带电粒子的比荷=4.0×108C/kg,忽略带电粒子与栅极的碰撞及粒子间的相互作用,不计带电粒子的重力.求:‎ 图11‎ ‎(1)该带电粒子运动到荧光屏M的速度大小;‎ ‎(2)该带电粒子打在荧光屏M上形成的亮线的长度.‎ 答案 (1)4.0×106m/s (2)4cm 解析 (1)带电粒子在运动过程中,只有电场力做功,由动能定理得Uq=mv2-mv 解得v==4.0×106 m/s ‎(2)初速度平行于A板进入电场的粒子做类平抛运动,到达B板时垂直于B板的速度vBx==2×106 m/s 设粒子在电场中运动的时间为t1,则d1=(0+vBx)t1‎ 得t1== s=×10-8 s 粒子在BM间运动的时间t2== s=×10-8 s 则粒子平行于板方向运动的最大位移ym=v0(t1+t2)=2 cm 所以该带电粒子打在荧光屏M上形成的亮线的长度l=2ym=4 cm.‎ ‎13.(2018·淮安市、宿迁市等期中)如图12甲所示,A和B是真空中正对面积很大的平行金属板,位于两平行金属板正中间的O点有一个可以连续产生粒子的粒子源,A、B间的距离为L.现在A、B之间加上电压UAB,电压随时间变化的规律如图乙所示,粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生N个相同粒子,这种粒子产生后,在电场力作用下由静止开始运动,粒子一旦碰到金属板,它就附在金属板上不再运动,且电荷量同时消失,不影响A、B板电势.已知粒子质量为m=5.0×10-10kg,电荷量q=+1.0×10-7C,L=1.2m,U0=1.2×103V,T=1.2×10-2s,忽略粒子重力,不考虑粒子之间的相互作用力,求:‎ 图12‎ ‎(1)t=0时刻产生的粒子,运动到B极板所经历的时间t0;‎ ‎(2)在0~时间内,产生的粒子不能到达B板的时间间隔Δt;‎ ‎(3)在0~时间内,产生的粒子能到达B板的粒子数与到达A板的粒子数之比k.‎ 答案 (1)×10-3s (2)2×10-3s (3)2‎ 解析 (1)t=0时刻产生的粒子由O到B:=at 加速度:a==2.0×105m/s2‎ 得:t0=×10-3s<=6×10-3s 所以t0=×10-3s ‎(2)对刚好不能到达B极板的粒子,先做匀加速运动,达到最大速度vm后做匀减速运动,到达B极板前瞬间速度刚好减为0,则匀加速运动时间为Δt,设匀减速运动时间为Δt′,全程运动时间为t,‎ 则匀加速运动的加速度:a=2.0×105m/s2‎ 匀减速运动的加速度大小:‎ a′==4.0×105m/s2‎ 由vm=aΔt=a′Δt′‎ 得Δt′=Δt 所以t=Δt+Δt′=Δt 由L=vmt=·aΔt·Δt 得Δt==2×10-3s ‎(3)设刚好不能到达B极板的粒子,反向加速到A极板的时间为t0′,‎ 由L=a′t0′2‎ 得t0′==×10-3s<=5×10-3s 即在0~时间内,不能到达B板的粒子都能打到A极板上 所以k===2.‎
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