第六章 第3單元 電容器 電場中帶電粒子的運(yùn)動 課時(shí)作業(yè)命 題 設(shè) 計(jì) 難度題號目標(biāo) 較易中等稍難單一目標(biāo)電容器1、7帶電粒子在電場的加速2、610、11帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)3、4綜合目標(biāo)綜合應(yīng)用58、912一、選擇題(本大題共9個(gè)小題，共63分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對的得7分，選對但不全的得4分，有選錯的得0分)1(2020·海南高考)一平行板電容器兩極板間距為d，極板面積為S，電容為，其中0是常量對此電容器充電后斷開電源當(dāng)增加兩板間距時(shí)，電容器極板間()A電場強(qiáng)度不變，電勢差變大B電場強(qiáng)度不變，電勢差不變C電場強(qiáng)度減小，電勢差不變D電場強(qiáng)度減小，電勢差減小解析：電容器充電后斷開，故電容器的帶電荷量不變，當(dāng)增大兩極板間的距離時(shí)，由C可知，電容器的電容變小，由U可知電壓變大，又由E可得E，所以電場強(qiáng)度不變，A正確答案：A2平行板間有如圖1所示的周期性變化的電壓重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央，從t0時(shí)刻開始將其釋放，運(yùn)動過程中無碰板情況在圖2所示的圖象中，能正確定性描述粒子運(yùn)動的速度圖象的是 ()圖2解析：0時(shí)間內(nèi)粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，T時(shí)間內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動，由對稱性可知，在T時(shí)刻速度減為零此后周期性重復(fù)，故A對答案：A3如圖3所示，地面上某區(qū)域存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場，一個(gè)質(zhì)量為m的帶負(fù)電的小球以水平方向的初速度v0由O點(diǎn)射入該區(qū)域，剛好通過豎直平面中的P點(diǎn)，已知連線OP與初速度方向的夾角為45°，則此帶電小球通過P點(diǎn)時(shí)的動能為 ()Amv02 B.mv02C2mv02 D.mv02解析：由題意可知小球到P點(diǎn)時(shí)水平位移和豎直位移相等，即v0tvPyt合速度vPv0EkPmvP2mv02，故選D.答案：D4有三個(gè)質(zhì)量相等的分別帶有正電、負(fù)電和不帶電的微粒，從極板左側(cè)中央以相同的水平初速度v先后垂直場強(qiáng)方向射入，分別落到極板A、B、C處，如圖4所示，則下列說法正確的有 ()A落在A處的微粒帶正電，B處的不帶電，C處的帶負(fù)電B三個(gè)微粒在電場中運(yùn)動時(shí)間相等C三個(gè)微粒在電場中運(yùn)動的加速度aAaBaCD三個(gè)微粒到達(dá)極板時(shí)的動能EkAEkBEkC解析：微粒在水平方向上均做勻速直線運(yùn)動，且水平速度相同，三微粒在水平方向上的位移，xCxBxA.則三微粒的運(yùn)動時(shí)間為tC，tB，tA所以tCtBtA微粒在豎直方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動，則有aAtA2aBtB2aCtC2所以aAaBaC，所以落在A處的微粒必帶正電，B處的不帶電，而C處的帶負(fù)電，A、C選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯誤根據(jù)動能定理得A處：mgqAEEkAmv2B處：mgEkBmv2C處：mgqCEEkCmv2所以D項(xiàng)錯誤答案：AC5示波管是一種多功能電學(xué)儀器，它的工作原理可以等效成下列情況：如圖5所示，真空室中電極K發(fā)出電子(初速度不計(jì))，經(jīng)過電壓為U1的加速電場后，由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板間金屬板長為L，相距為d，當(dāng)A、B間電壓為U2時(shí)電子偏離中心線飛出電場打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn)已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子重力，下列情況中一定能使亮點(diǎn)偏離中心距離變大的是()圖5AU1變大，U2變大 BU1變小，U2變大CU1變大，U2變小 DU1變小，U2變小解析：當(dāng)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)速度的反向延長線一定經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場中水平位移的中點(diǎn)，所以電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)偏轉(zhuǎn)角度越大(偏轉(zhuǎn)距離越大)，亮點(diǎn)距離中心就越遠(yuǎn)設(shè)電子經(jīng)過U1加速后速度為v0，根據(jù)題意得：eU1mv02 電子在A、B間做類平拋運(yùn)動，當(dāng)其離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)沿電場方向的分速度為：vyat· 結(jié)合式，速度的偏轉(zhuǎn)角滿足：tan.顯然，欲使變大，應(yīng)該增大U2、L，或者減小U1、d.正確選項(xiàng)是B.答案：B6如圖6所示，從F處釋放一個(gè)無初速度的電子向B板方向運(yùn)動，指出下列對電子運(yùn)動的描述中哪項(xiàng)是正確的(設(shè)電源電動勢為E) ()A電子到達(dá)B板時(shí)的動能是EeB電子從B板到達(dá)C板動能變化量為零C電子到達(dá)D板時(shí)動能是3EeD電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動解析：電子在AB之間做勻加速運(yùn)動，且eEEk，A正確；在BC之間做勻速運(yùn)動，B正確；在CD之間做勻減速運(yùn)動，到達(dá)D板時(shí)，速度減為零，C錯誤，D正確答案：ABD7(2020·寧夏高考)如圖7所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地；P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地開始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度.在以下方法中，能使懸線的偏角變大的是()A縮小a、b間的距離B加大a、b間的距離C取出a、b兩極板間的電介質(zhì)D換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)解析：由題意可得UPQUba；角增大可知PQ間場強(qiáng)增大，由UEd知UPQ增大；由QCU知P、Q板電荷增多，由題意知b板和Q板電荷量之和恒定，知a、b板電荷一定減少；由QCU，知電容器C電容一定減小；由C，知A錯，B對，C對，D錯答案：BC8如圖8所示，靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場，在偏轉(zhuǎn)電壓U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的運(yùn)動軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該 ()A使U2加倍B使U2變?yōu)樵瓉淼?倍C使U2變?yōu)樵瓉淼谋禗使U2變?yōu)樵瓉淼?/2解析：要使電子的運(yùn)動軌跡不變，則應(yīng)使電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后任一水平位移x所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)距離y保持不變由yat2··()2和qU1mv02得y，可見在x、y一定時(shí)，U2U1.故A項(xiàng)正確答案：A9如圖9所示，一種射線管由平行金屬板A、B和平行于金屬板的細(xì)管C組成放射源O在A極板左端，可以向各個(gè)方向發(fā)射不同速度、質(zhì)量為m的粒子若極板長為L，間距為d.當(dāng)A、B板加上電壓U時(shí)，只有某一速度的粒子能從細(xì)管C水平射出，細(xì)管C離兩板等距已知元電荷為e，則從放射源O發(fā)射出的粒子的這一速度為 ()A.B. C. D. 解析：設(shè)所求的速度為v0，與上板A成角在垂直于極板的方向上，粒子做勻減速直線運(yùn)動，當(dāng)豎直分速度恰好減為零時(shí)，有at2，即dat2，水平位移Lvxt，兩式相除得，又vyat，所以vxvy .所以v0 .選項(xiàng)C正確答案：C二、非選擇題(本大題共3個(gè)小題，共37分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)10(11分)如圖10所示，真空中存在空間范圍足夠大的、方向水平向右的勻強(qiáng)電場，在電場中，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，從O點(diǎn)出發(fā)，初速度的大小為v0，在重力與電場力的共同作用下恰能沿與場強(qiáng)的反方向成角做勻減速直線運(yùn)動求：(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)的大??；(2)小球運(yùn)動的最高點(diǎn)與出發(fā)點(diǎn)之間的電勢差解析：(1)小球做直線運(yùn)動，故重力與電場力的合力必與v0在一條直線上，即tan，得E(2)小球做勻減速直線運(yùn)動，根據(jù)Fma得：ma，a，最大位移s水平位移xscos電勢差UEx.答案：(1)(2)11(12分)如圖11所示，長L1.2 m、質(zhì)量M3 kg的木板靜止放在傾角為37°的光滑斜面上，質(zhì)量m1 kg、帶電荷量q2.5×104 C的物塊放在木板的上端，木板和物塊間的動摩擦因數(shù)0.1，所在空間加有一個(gè)方向垂直斜面向下、場強(qiáng)E4.0×104 N/C的勻強(qiáng)電場現(xiàn)對木板施加一平行于斜面向上的拉力F10.8 N. 取g10 m/s2，斜面足夠長求：(1)物塊經(jīng)多長時(shí)間離開木板？(2)物塊離開木板時(shí)木板獲得的動能(3)物塊在木板上運(yùn)動的過程中，由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能解析：(1)物塊向下做加速運(yùn)動，設(shè)其加速度為a1，木板的加速度為a2，則由牛頓第二定律對物塊：mgsin37°(mgcos37°qE)ma1對木板：Mgsin37°(mgcos37°qE)FMa2又a1t2a2t2L得物塊滑過木板所用時(shí)間t s.(2)物塊離開木板時(shí)木板的速度v2a2t3 m/s.其動能為Ek2Mv2227 J(3)由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能為QF摩x相(mgcos37°qE)·L2.16 J.答案：(1) s(2)27 J(3)2.16 J12(14分)(2020·萊蕪模擬)一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球以水平初速度v0進(jìn)入豎直向上的勻強(qiáng)電場中，如圖12甲所示今測得小球進(jìn)入電場后在豎直方向下降的高度y與水平方向的位移x之間的關(guān)系如圖12乙所示根據(jù)圖乙給出的信息，(重力加速度為g)求：圖12(1)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大??；(2)小球從進(jìn)入勻強(qiáng)電場到下降h高度的過程中，電場力做的功；(3)小球在h高度處的動能解析：(1)小球進(jìn)入電場后，水平方向做勻速直線運(yùn)動，設(shè)經(jīng)過時(shí)間t，水平方向：v0tL豎直方向：h所以E(2)電場力做功為WqEh(3)根據(jù)動能定理mghqEhEk得Ek答案：(1)(2)(3)