高考物理全程复习方略第一轮课时提能演练含详细解析63电容器与电容带电粒子在电场中的运动 B.docx
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高考物理全程复习方略第一轮课时提能演练含详细解析63电容器与电容带电粒子在电场中的运动B
课时提能演练(6.3)(B)卷
(40分钟100分)
一、选择题(本题共8小题,每题9分,至少一个答案正确,选不全得5分,共72分)
1.(2012·聊城模拟)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时,两极板间的电势差为U1,板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q,板间距变为
其他条件不变,这时两极板间电势差为U2,板间场强为E2,下列说法正确的是
()
A.U2=U1,E2=E1B.U2=2U1,E2=4E1
C.U2=U1,E2=2E1D.U2=2U1,E2=2E1
2.如图所示,平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间,现将B极板匀速向下移动到虚线位置,其他条件不变.则在B极板移动的过程中()
A.油滴将向下做匀加速运动
B.电流计中电流由b流向a
C.油滴运动的加速度逐渐变大
D.极板带的电荷量减少
3.(2012·杭州模拟)如图所示,长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中.一电荷量为+q,质量为m的小球,以初速度v0由斜面底端的M点沿斜面上滑,到达斜面顶端N的速度仍为v0,则()
A.电场强度等于mg·tanθ/q
B.电场强度等于mg·sinθ/q
C.M、N两点的电势差为mgL/q
D.小球在N点的电势能大于在M点的电势能
4.两块平行金属板M、N水平放置,带电情况如图所示,其内部空间有两个悬浮着的小带电液滴A和B,采用以下哪些办法可使液滴向上做加速运动()
A.使两板靠近一些
B.使两板左、右错开一些
C.用导线将两板连接一下
D.使A和B粘合在一起
5.如图所示,质量为m、带电量为q的粒子,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致,则A、B两点的电势差为()
A.
B.
C.
D.
6.(2012·茂名模拟)真空中的某装置如图所示,现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放,经过相同加速电场和偏转电场,射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上,使荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4,电量之比为1∶1∶2,重力不计).下列说法中正确的是()
A.三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1
B.三种粒子出偏转电场时的速度相同
C.在荧光屏上将只出现1个亮点
D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2
7.(2012·济宁模拟)如图,A板的电势UA=0,B板的电势UB随时间的变化规律如图所示.电子只受电场力的作用,且初速度为零(设两板间距足够大),则()
A.若电子是在t=0时刻进入的,它将一直向B板运动
B.若电子是在t=0时刻进入的,它将时而向B板运动,时而向A板运动,最后打在B板上
C.若电子是在t=T/8时刻进入的,它将时而向B板运动,时而向A板运动,最后打在B板上
D.若电子是在t=T/4时刻进入的,它将时而向B板运动,时而向A板运动
8.(2012·泰州模拟)某空间内有高度为d、宽度足够宽、方向水平向左的匀强电场.当在该空间内建立如图所示的坐标系后,在x轴上的P点沿Y轴正方向连续射入质量和电荷量均相同、且带电性质也相同的带电粒子(粒子重力不计),由于粒子的入射速率v(v>0)不同,有的粒子将在电场中直接通过Y轴,有的将穿出电场后再通过Y轴.设粒子通过Y轴时,离坐标原点的距离为h,从P到Y轴所需的时间为t0,则()
A.由题中条件可以判断出粒子的带电性质
B.对h≤d的粒子,h越大,t0越大
C.对h≤d的粒子,在时间t0内,电场力对粒子做的功不相等
D.对h≥d的粒子,h越大的粒子,电场力对粒子做的功越大
二、计算题(本大题共2小题,共28分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
9.(2012·临沂模拟)(14分)如图所示,空间存在着电场强度为E=2.5×102N/C、方向竖直向上的匀强电场,一长为L=0.5m的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量m=0.5kg、电荷量
q=4×10-2C的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,则小球能运动到最高点.不计阻力,取g=10m/s2,求:
(1)小球的电性;
(2)细线在最高点受到的拉力;
(3)若小球刚好运动到最高点时细线断裂,则细线断裂后小球继续运动到与O点水平方向距离为细线的长度L时,小球距O点的高度.
10.(2012·南昌模拟)(14分)如图所示,在xOy坐标系中,两平行金属板如图放置,OD与x轴重合,板的左端与原点O重合,板长L=2m,板间距离d=1m,紧靠极板右侧有一荧光屏.两金属板间电压UAO随时间的变化规律如图所示,变化周期为T=2×10-3s,U0=103V,t=0时刻一带正电的粒子从左上角A点,以平行于AB边v0=1000m/s的速度射入板间,粒子电量为q=1×10-5C,质量m=1×10-7kg.不计粒子所受重力.求:
(1)粒子在板间运动的时间;
(2)粒子打到荧光屏上的纵坐标;
(3)粒子打到屏上的动能.
答案解析
1.【解析】选C.由
可知,C2=2C1,又Q=C1U1,2Q=C2U2,故得U2=U1,又由
可得:
E2=2E1,C正确.
2.【解析】选C、D.由
可知,d增大,电容器电容C减小,由Q=CU可知,电容器的电荷量减少,电容器放电,电流由a流向b,D正确,B错误;由
可知,在B板下移过程中,两板间场强逐渐减小,由mg-Eq=ma可知油滴运动的加速度逐渐变大,C正确,A错误.
【总结提升】含容电路的分析方法
(1)先确定出电容器的不变量(U或Q).
(2)根据给出的变量,判断出会引起哪些量变化.
(3)电路中有电流出现的条件是电容器所带的电量Q发生变化.
(4)根据电容器带正电的极板上电荷的增、减情况确定出充、放电时电路中电流的方向.
3.【解析】选A.小球受到重力、电场力、支持力三个恒力作用,一定沿斜面匀速运动,必有mgsinθ=Eqcosθ,解得:
A正确,B错误;
,C错误;因电场力对小球做正功,小球的电势能减少,故小球在N点的电势能小于在M点的电势能,D错误.
【变式备选】如图所示,在绝缘的斜面上方,存在着匀强电场,电场方向平行于斜面向上,斜面上的带电金属块在平行于斜面的力F作用下沿斜面移动.已知金属块在移动的过程中,力F做功32J,金属块克服电场力做功8J,金属块克服摩擦力做功16J,重力势能增加18J,则在此过程中金属块的()
A.动能减少10JB.电势能增加24J
C.机械能减少24JD.内能增加16J
【解析】选A、D.由动能定理可知ΔEk=32J-8J-16J-18J=-10J,A正确;克服电场力做功为8J,则电势能增加8J,B错误;机械能的改变量等于除重力以外的其他力所做的总功,故应为ΔE=32J-8J-16J=8J,C错误;物体内能的增加量等于克服摩擦力所做的功,D正确.
4.【解析】选B.A、B两液滴处于静止状态,必有
两液滴粘合在一起后,则有
一定还静止,D错误;用导线将两板连接一下,电场减弱或消失,则两液滴向下加速运动,C错误;将两板靠近,两板间场强不变,电场力不变,液滴仍静止,故A错;两板左、右错开一些,使板间场强增大,故两液滴将向上加速运动,故B正确.
5.【解析】选C.带电粒子在竖直方向只受重力作用,设粒子由A到B的时间为t,则有0-v0=-gt.水平方向,粒子只受电场力作用,Eq=ma,vB=at,可得:
a=2g,
Eq=2mg,
,故C正确.
6.【解析】选C.由
得:
再由
可得:
A错误;由
可知,三种粒子从偏转电场同一点射出,且速度方向相同,故一定打在屏上的同一点,C正确;由
可得:
,因
不同,故三种粒子出偏转电场的速度不相同,B错误;由偏转电场对三种粒子做的功为
可知,W电1∶W电2∶W电3=1∶1∶2,D错误.
7.【解题指南】解答本题时应注意不同时刻进入两板之间时,其运动情况是不一样的,运动方向可能不变,也可能做往复运动,因此要根据电子进入电场的时刻来进行分析.
【解析】选A、C、D.若电子在t=0时刻进入板间电场,电子将在一个周期内先做匀加速运动后做匀减速运动,以后沿同一方向重复这种运动,直到碰到B板,故A正确,B错误;若电子在
时刻进入,由对称性可知,电子将在板间做往复运动,D正确;若电子在
时刻进入板间,则电子在前
内向B板运动,后
内向A板运动,以后重复这种运动,直到碰到B板,故C正确.
8.【解析】选A.因粒子重力不计,粒子沿竖直方向做匀速直线运动,沿水平方向,在电场中向左偏转,说明粒子带正电,A正确.对h≤d的粒子,由
可知,粒子射入电场后到Y轴的时间t0均相同,电场力做功W电=Eq·xP也相同,故B、C均错误;对h≥d的粒子,h越大的粒子,其初速度越大,在电场区域偏转的位移越小,电场力做功也越小,故D错误.
9.【解析】
(1)由小球运动到最高点可知,小球带正电.(2分)
(2)设小球运动到最高点时速度为v,对该过程由动能定理有
①(2分)
在最高点对小球由牛顿第二定律得
②(2分)
由①②式解得,FT=15N(1分)
(3)小球在细线断裂后,在竖直方向的加速度设为a,由牛顿第二定律得
qE-mg=ma③(2分)
设小球在水平方向运动L的过程中,历时t,则L=vt④(1分)
设竖直方向上的位移为x,则
⑤(2分)
由①③④⑤解得,x=0.125m(1分)
小球距O点高度为x+L=0.625m.(1分)
答案:
(1)带正电
(2)15N(3)0.625m
10.【解析】
(1)粒子在板间沿x轴匀速运动,设运动时间为t,L=v0t(2分)
(1分)
(2)设t=0时刻射入的粒子在板间偏转量最大为y1
(2分)
(1分)
解得y1=0.15m(1分)
纵坐标y=d-y1=0.85m(1分)
(3)粒子出射时的动能,由动能定理得:
(3分)
(2分)
(1分)
答案:
(1)2×10-3s
(2)0.85m(3)5.05×10-2J
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