2019-2020年高考物理總復習 課時跟蹤檢測（二十一）電容器 帶電粒子在電場中的運動一、單項選擇題1(xx興化模擬)如圖1所示，充電的平行板電容器兩板間形成勻強電場，以A點為坐標原點，AB方向為位移x的正方向，能正確反映電勢隨位移x變化的圖像是()圖1圖22. (xx蘭州診斷)如圖3所示，一電子槍發(fā)射出的電子(初速度很小，可視為零)進入加速電場加速后，垂直射入偏轉(zhuǎn)電場，射出后偏轉(zhuǎn)位移為Y，要使偏轉(zhuǎn)位移增大，下列哪些措施是可行的(不考慮電子射出時碰到偏轉(zhuǎn)電極板的情況)()圖3A增大偏轉(zhuǎn)電壓UB增大加速電壓U0C增大偏轉(zhuǎn)極板間距離D將發(fā)射電子改成發(fā)射負離子3.(xx四川模擬)AB板間存在豎直方向的勻強電場，現(xiàn)沿垂直電場線方向射入三種比荷相同的帶電微粒(不計重力)，a、b和c的運動軌跡如圖4所示，其中b和c是從同一點射入的。不計空氣阻力，則可知粒子運動的全過程()圖4A運動加速度：aaabacB飛行時間：tbtctaC水平速度：vavbvcD電勢能的減小量：EcEbEa4(xx貴州六校聯(lián)考)美國物理學家密立根通過研究平行板間懸浮不動的帶電油滴，比較準確地測定了電子的電荷量。如圖5所示，平行板電容器兩極板M、N相距d，兩極板分別與電壓為U的恒定電源兩極連接，極板M帶正電?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止狀態(tài)，且此時極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k，則()圖5A油滴帶正電B油滴帶電荷量為C電容器的電容為D將極板N向下緩慢移動一小段距離，油滴將向上運動5(xx江蘇省南通中學質(zhì)檢)如圖6所示，在絕緣平面上方存在著足夠大的水平向右的勻強電場，帶正電的小金屬塊以一定初速度從A點開始沿水平面向左做直線運動，經(jīng)L長度到達B點，速度變?yōu)榱恪４诉^程中，金屬塊損失的動能有轉(zhuǎn)化為電勢能。金屬塊繼續(xù)運動到某點C(圖中未標出)時的動能和A點時的動能相同，則金屬塊從A開始運動到C整個過程中經(jīng)過的總路程為()圖6A1.5LB2LC3L D4L6如圖7中甲所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖乙所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上。則t0可能屬于的時間段是()圖7A0<t0< B.<t0<C.<t0<TDT<t0<二、多項選擇題7.(xx眉山模擬)如圖8所示，一個電容為C，電量為Q的平行板電容器豎直放置，兩板間的電場可視為勻強電場，將一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電小球(可視為質(zhì)點)，用不可伸長的絕緣細線懸掛于兩板間O點?，F(xiàn)將小球拉至水平位置M點，由靜止釋放，當小球延圓弧向下擺動60度到達N點時，速度恰好為零。則()圖8A電容器的左極板帶負電B繩子的最大拉力為2mgC電容器兩極板間的距離為D如果讓電容器的帶電量減半，小球仍從M點由靜止釋放，到達N點時速度仍為08.如圖9所示，平行板電容器AB兩極板水平放置，A在上方，B在下方，現(xiàn)將其和二極管串聯(lián)接在電源上，已知A和電源正極相連，二極管具有單向?qū)щ娦裕粠щ娦∏蜓谹B中心水平射入，打在B極板上的N點，小球的重力不能忽略，現(xiàn)通過上下移動A板來改變兩極板AB間距(兩極板仍平行)，則下列說法正確的是()圖9A若小球帶正電，當AB間距增大時，小球打在N的右側(cè)B若小球帶正電，當AB間距減小時，小球打在N的左側(cè)C若小球帶負電，當AB間距減小時，小球可能打在N的右側(cè)D若小球帶負電，當AB間距增大時，小球可能打在N的左側(cè)9.(xx江蘇二校聯(lián)考)如圖10所示，A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板間，金屬板間所加的電壓為U，電子最終打在光屏P上，關(guān)于電子的運動，則下列說法中正確的是()圖10A滑動觸頭向右移動時，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升B滑動觸頭向左移動時，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升C電壓U增大時，其他不變，則電子從發(fā)出到打在熒光屏上的時間不變D電壓U增大時，其他不變，則電子打在熒光屏上的速度大小不變10(xx沈陽二中測試)在空間中的水平面MN的下方存在豎直向下的勻強電場，質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點以一定初速度水平拋出，從B點進入電場，到達C點時速度方向恰好水平，A、B、C三點在同一直線上，且AB2BC，如圖11所示。由此可見()圖11A電場力為3mgB小球帶正電C小球從A到B與從B到C的運動時間相等D小球從A到B與從B到C的速度變化量的大小相等三、非選擇題11. (xx安徽高考)如圖12所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間距離為d，上極板正中有一小孔。質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落，穿過小孔到達下極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計，極板間電場可視為勻強電場，重力加速度為g)。求：圖12(1)小球到達小孔處的速度；(2)極板間電場強度大小和電容器所帶電荷量；(3)小球從開始下落運動到下極板處的時間。12(xx江蘇二校聯(lián)考)如圖13所示，A、B為兩塊平行金屬板，A板帶正電、B板帶負電。兩板之間存在著勻強電場，兩板間距為d、電勢差為U，在B板上開有兩個間距為L的小孔。C、D為兩塊同心半圓形金屬板，圓心都在貼近B板的O處，C帶正電、D帶負電。兩板間的距離很近，兩板末端的中心線正對著B板上的小孔，兩板間的電場強度可認為大小處處相等，方向都指向O。半圓形金屬板兩端與B板的間隙可忽略不計?，F(xiàn)從正對B板小孔緊靠A板的O處由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電量為q的帶正電微粒(微粒的重力不計)，問：圖13(1)微粒穿過B板小孔時的速度多大？(2)為了使微粒能在CD板間運動而不碰板，CD板間的電場強度大小應滿足什么條件？(3)從釋放微粒開始，經(jīng)過多長時間微粒通過半圓形金屬板間的最低點P點？答 案1選C充電的平行板電容器兩板間形成勻強電場，電勢隨位移x均勻減小，選項C正確。2選A設(shè)偏轉(zhuǎn)電極板長為l，極板間距為d，由qU0mv，t，yat2t2，得偏轉(zhuǎn)位移y，增大偏轉(zhuǎn)電壓U，減小加速電壓U0，減小偏轉(zhuǎn)極板間距離，都可使偏轉(zhuǎn)位移增大，選項A正確，B、C錯誤；由于偏位移y與粒子質(zhì)量和帶電量無關(guān)，故將發(fā)射電子改成發(fā)射負離子，偏轉(zhuǎn)位移不變，選項D錯誤。3選B根據(jù)牛頓第二定律得：微粒的加速度為a，據(jù)題相同，E相同，所以加速度相同，即aaabac，故A錯誤。三個帶電微粒在豎直方向都做初速度為零的勻加速直線運動，由yat2，得：t ，由圖有：ybycya，則得：tbtcta，故B正確；三個帶電微粒水平方向都做勻速直線運動，由xv0t得v0，由圖知：xaxbxc，又tbtcta，則得：vavbvc，故C錯誤；電場力做功為WqEy，由于電荷量關(guān)系不能確定，所以不能確定電場力做功的大小，也就不能確定電勢能減少量的大小，故D錯誤。4選C由題意知油滴受到的電場力豎直向上，又上極板帶正電，故油滴帶負電荷，設(shè)油滴帶電荷量為q，則極板帶電荷量為Qkq，由于qEmg，E，C，解得q，C，將極板N向下緩慢移動一小段距離，U不變，d增大，則場強E減小，重力將大于電場力，油滴將向下運動，只有選項C正確。5選D根據(jù)題述，小金屬塊從A運動到B，克服摩擦力做功WfEkfL，克服電場力做功，WEEkqEL。設(shè)小金屬塊從B運動到C經(jīng)過的路程為s，由動能定理，qEsfsEk，解得s3L。金屬塊從A開始運動到C整個過程中經(jīng)過的總路程為Ls4L，選項D正確。6選B設(shè)粒子的速度方向、位移方向向右為正。依題意知，粒子的速度方向時而為正時而為負，最終打在A板上時位移為負，速度方向為負。分別作出t00、時粒子運動的速度圖像，如圖所示。由于速度圖線與時間軸所圍面積表示粒子通過的位移，則由圖像知，0<t0<與<t0<T時粒子在一個周期內(nèi)的總位移大于零，<t0<時粒子在一個周期內(nèi)的總位移小于零；t0>T時情況類似。因粒子最終打在A板上，則要求粒子在每個周期內(nèi)的總位移應小于零，對照各項可知B正確。7選AC小球從M到N的過程中，動能變化為零，根據(jù)動能定理，合力做功為0，而重力做正功，則電場力對小球做負功，即電場力方向向右，由于小球帶負電，故場強方向向左，所以左極板帶負電，右極板帶正電，故A正確；設(shè)兩板間電勢差為U、場強為E，由C和E得：E，對小球從M到N由動能定理有mgLsin 60qELcos 6000，所以有：Eqmgtan 60mg；則重力與電場力的合力大小為2mg；方向沿與水平方向成30角，由牛頓第二定律得F2mgm，因速度不為零，故拉力F一定大于2mg，故B錯誤；d，C正確；當電量減半時，電壓減半，則極板間的場強減半；從M到N的過程中電場力做功變小，根據(jù)動能定理得mgLsin 60qELcos 60大于零，則小球從M點釋放后，到達N點時速度不會為零，故D錯誤。8選BC若小球帶正電，當AB間距增大時，由于二極管的單向?qū)щ娦裕叫邪咫娙萜鲙щ娏坎蛔?，AB兩極板之間電場強度不變，小球所受向下的電場力不變，向下的加速度不變，小球仍打在N點，選項A錯誤；若小球帶正電，當AB間距減小時，平行板電容器AB兩極板之間電場強度增大，小球所受向下的電場力增大，向下的加速度增大，小球打在N的左側(cè)，選項B正確；若小球帶負電，當AB間距減小時，平行板電容器AB兩極板之間電場強度增大，小球所受向上的電場力增大，向下的加速度減小，小球可能打在N的右側(cè)，選項C正確；若小球帶負電，當AB間距增大時，由于二極管的單向?qū)щ娦裕叫邪咫娙萜鲙щ娏坎蛔?，AB兩極板之間電場強度不變，小球所受向上的電場力不變，小球仍打在N點，選項D錯誤。9選BC滑動觸頭向右移動時，其他不變，加速電壓增大，電子速度增大，則電子打在熒光屏上的位置下降，選項A錯誤；滑動觸頭向左移動時，其他不變，加速電壓減小，電子速度減小，則電子打在熒光屏上的位置上升，選項B正確；電壓U增大時，其他不變，則電子從發(fā)出到打在熒光屏上的時間不變，電子打在熒光屏上的速度增大，選項C正確D錯誤。10選AD設(shè)AC與豎直方向的夾角為，對帶電小球從A到C，電場力做負功，小球帶負電，由動能定理，mgACcos qEBCcos 0，解得電場力為qE3mg，選項A正確、B錯誤。小球在水平方向做勻速直線運動，從A到B的運動時間是從B到C的運動時間的2倍，選項C錯誤；小球在豎直方向先加速后減速，小球從A到B與從B到C豎直方向的速度變化量的大小相等，水平速度不變，故小球從A到B與從B到C的速度變化量的大小相等，選項D正確。11解析：(1)由v22gh得v(2)在極板間帶電小球受重力和電場力，有mgqEma0v22ad得EUEdQCU得QC(3)由hgt0vat2tt1t2綜合可得t答案：(1)(2)C(3)12解析：(1)設(shè)微粒穿過B板小孔時的速度為v，根據(jù)動能定理，有qUmv2解得v (2)微粒進入半圓形金屬板后，電場力提供向心力，有qEmm聯(lián)立，得E(3)微粒從釋放開始經(jīng)t1射出B板的小孔，則t12d 設(shè)微粒在半圓形金屬板間運動經(jīng)過t2第一次到達最低點P點，則t2 所以從釋放微粒開始，經(jīng)過(t1t2) 微粒第一次到達P點；根據(jù)運動的對稱性，易知再經(jīng)過2(t1t2)微粒再一次經(jīng)過P點；所以經(jīng)過時間t(2k1) ，k0,1,2，微粒經(jīng)過P點。答案：(1) (2)E(3)(2k1) ，k0,1,2，