版高考物理一轮复习 精选题辑 课练22 电容器 带电粒子在电场中的运动Word文档下载推荐.docx

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2.

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.gB.g

C.gD.g

粒子受重力和电场力，开始时平衡，有mg＝q.当把金属板从电容器中快速抽出后，根据牛顿第二定律，有mg－q＝ma，联立解得a＝g，故选A.

3．（2018·

河北邯郸联考）平行板电容器两个带电极板之间存在引力作用，引力的大小与内部场强E和极板所带电荷量Q的乘积成正比．今有一平行板电容器两极板接在恒压直流电源上，现将A极板下移使A、B两板间距变为原来的，则A、B两极板之间的引力与原来的比值是（　　）

A.B.

C.D.

B

A、B两板间距变为原来的，根据C＝可知，电容器的电容变为原来的倍，根据Q＝CU可知，极板所带电荷量变为原来的倍，根据E＝可知，内部场强变为原来的倍，由于F＝kQE，所以两极板之间的引力变为原来的倍，选项B正确．

4．（多选）如图所示，平行板电容器A、B两极板水平放置，A在上方，B在下方，现将其和二极管串联接在电源上，已知A和电源正极相连，二极管具有单向导电性，一带电小球沿A、B中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动A极板来改变两极板A、B间距（两极板仍平行），则下列说法正确的是（　　）

A．若小球带正电，当A、B间距增大时，小球打在N点的右侧

B．若小球带正电，当A、B间距减小时，小球打在N点的左侧

C．若小球带负电，当A、B间距减小时，小球可能打在N点的右侧

D．若小球带负电，当A、B间距增大时，小球可能打在N点的左侧

BC

若小球带正电，当A、B间距d增大时，电容减小，电容器要放电，二极管阻止放电，所以Q不变．根据E＝＝＝，知E不变，所以电场力不变，电场力与重力合力不变，小球仍然打在N点，故A错误；

若小球带正电，当A、B间距d减小时，电容增大，Q增大，根据E＝＝，知E增大，所以电场力变大，方向向下，电场力与重力合力变大，小球做平抛运动时竖直向下的加速度增大，运动时间变短，打在N点左侧，故B正确；

若小球带负电，当A、B间距d减小时，由E＝＝，知E增大，所以电场力变大，方向向上．若电场力小于重力，小球做类平抛运动竖直向下的加速度减小，运动时间变长，小球将打在N点的右侧，故C正确；

若小球带负电，当A、B间距d增大时，电容减小，但Q不变，根据E＝＝，知E不变，所以电场力大小不变，电场力与重力合力不变，小球仍然打在N点，故D错误．

5.

（多选）如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合开关S分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处一带电质点由静止开始下落，不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回．现要使带电质点能穿出b孔，可行的方法是（　　）

A．保持S闭合，将A板适当上移

B．保持S闭合，在两板左边之间插入电介质

C．先断开S，再将A板适当下移

D．先断开S，在两板左边之间插入电介质

CD

设质点距离A板的高度为h，A、B两板原来的距离为d，电压为U，质点的电荷量为q.质点到达b孔时速度恰为零，根据动能定理得mg（h＋d）－qU＝0.保持S闭合，A、B之间电压不变，由动能定理得mg（h＋d）－qU＝mv2＝0，即质点下落到b孔时速度恰减为零，故A、B错误；

断开S，A、B两板电荷量不变，由C＝＝，若A板下移，d减小，电容C增大，则U减小，由动能定理得mg（h′＋d′）－qU＝mv2>

0，即质点下落到b孔时速度不为零，还有向下的速度，故C正确；

断开S，在两板左边之间插入电介质，相对介电常数增大，电容C增大，则U减小，由动能定理得mg（h＋d）－qU＝mv2>

0，即质点下落到b孔时速度不为零，还有向下的速度，故D正确．

6.

如图所示，匀强电场水平向左，带正电的物体沿绝缘、粗糙水平板向右运动，经A点时动能为100J，到B点时动能减少到80J，减少的动能中有12J转化为电势能，则它再经过B点时，动能大小是（　　）

A．4JB．16J

C．32JD．64J

设物体向右运动到C点静止，然后返回，A、B间距离为x1，B、C间距离为x2，从A到B过程中，由动能定理得－（f＋qE）x1＝（80－100）J＝－20J．由电场力做功与电势能的关系知qEx1＝12J，解得qE＝.

从B到C过程中，由动能定理得－（f＋qE）x2＝－80J，

解得fx2＝32J.

从B到C再返回B的过程中，由动能定理得－2fx2＝Ek－80J，解得Ek＝16J，故选项B正确．

7.

在真空中上、下两个区域均为竖直向下的匀强电场，其电场线分布如图所示，有一带负电的微粒，从上边区域沿一条电场线以速度v0匀速下落，并进入下边区域（该区域的电场足够广），在如图所示的速度—时间图象中，符合微粒在电场内运动情况的是（　　）

带负电的微粒，从上边区域沿一条电场线以速度v0匀速下落，进入下边区域后，由于电场强度变大，因此所受电场力变大，因此微粒开始做向下的减速运动，等到速度为零后，又会向上加速，由于过程的对称性，等到它到达区域分界线时，速度大小又达到了v0，此后进入上边区域，受力依然平衡．因此，速度—时间图象应该为A.

8．粗糙绝缘的水平地面上，有两块竖直平行相对而立的金属板A、B.板间地面上静止着带正电的物块，如图甲所示，当两金属板加图乙所示的交变电压时，设直到t1时刻物块才开始运动（最大静摩擦力与滑动摩擦力可认为相等），则（　　）

A．在0～t1时间内，物块受到逐渐增大的摩擦力，方向水平向右

B．在t1～t3时间内，物块受到的摩擦力先逐渐增大，后逐渐减小

C．t3时刻物块的速度最大

D．t4时刻物块的速度最大

C

在0～t1时间内，电场力小于最大静摩擦力，物块静止，静摩擦力与电场力大小相等，即f＝qE＝q，随电压增大，摩擦力增大，但是正电荷所受电场力与电场同向，均向右，所以摩擦力方向水平向左，选项A错误；

在t1～t3时间内，电场力大于最大静摩擦力，物块一直加速运动，摩擦力为滑动摩擦力，由于正压力即是物块的重力，所以摩擦力不变，选项B错误；

t3到t4阶段，电场力小于摩擦力，但物块仍在运动且为减速运动，故t3时刻物块速度最大，选项C正确、D错误．

9．（2018·

河南豫南九校质量考评）（多选）如图所示，沿水平方向放置的平行金属板a和b分别与电源的正、负极相连，a、b板的中央沿竖直方向各有一个小孔，闭合开关S后，带正电的液滴从小孔正上方的P点由静止自由落下，当液滴穿过b板小孔到达a板小孔时速度为v1，现使a板不动，在开关S仍闭合或断开的情况下b板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍从P点自由落下，此时液滴到达a板小孔时速度为v2，空气阻力不计，下列说法中正确的是（　　）

A．若开关S保持闭合，向下移动b板，则v2>

v1

B．若开关S保持闭合，则无论向上或向下移动b板，都有v2＝v1

C．若开关S闭合一段时间后再断开，向下移动b板，则v2>

D．若开关S闭合一段时间后再断开，则无论向上或向下移动b板，都有v2<

对液滴，从P到a由动能定理得mg－Uq＝mv－0（或mg－Eq＝mv－0），若开关S保持闭合，向下移动b板，液滴到达a板时重力做的功和电场力做的功都不变，则v2＝v1，A错误，B正确；

若开关S闭合一段时间后再断开，向下移动b板，电容增大，电荷量不变，电场强度E＝＝＝不变，从P到a的过程中，重力做的功不变，电场力做的功减小，则v2>

v1，C正确；

若开关S闭合一段时间后再断开，向上移动b板，则电容减小，电荷量不变，电场强度E＝＝＝不变，从P到a的过程中，重力做的功不变，电场力做的功增大，v2<

v1，结合C项分析可知D错误．

10．（2018·

山东日照一模）（多选）质量为m的带正电小球由空中A点无初速度自由下落．t秒末，在小球下落的空间中，加上竖直向上、范围足够大的匀强电场．再经过t秒，小球又回到A点，不计空气阻力且小球未落地，重力加速度为g，则（　　）

A．小球所受电场力的大小是4mg

B．小球回到A点时的动能是mg2t2

C．从A点到最低点的距离是gt2

D．从A点到最低点，小球的电势能增加了mg2t2

AC

小球先做自由落体运动，然后受电场力和重力向下做匀减速运动到速度为零，再向上做匀加速运动回到A点．设加上电场后小球的加速度大小为a，规定向下为正方向，整个过程中，小球的位移为零，运用运动学公式gt2＋gt×

t－at2－0，解得a＝3g.根据牛顿第二定律得Eq－mg＝ma，解得Eq＝4mg，A正确；

对全过程应用动能定理得Eq＝Ek－0，解得Ek＝2mg2t2，小球回到A点时的动能是2mg2t2，B错误；

设从A点到最低点的距离为h，根据动能定理mgh－Eq＝0，解得h＝gt2，C正确；

从A点到最低点，电场力做的功W＝－Eq＝－Eq·

gt2＝－mg2t2，所以从A点到最低点，小球的电势能增加了mg2t2，D错误．

11．（2018·

北京海淀区统考）如图所示，在水平向右的匀强电场中，水平轨道AB连接着一圆形轨道，圆形轨道固定在竖直平面内，其最低点B与水平轨道平滑连接．现有一质量为m、电荷量为q的带正电荷的小球（可视为质点），从离圆形轨道最低点B相距为L处的C点由静止开始在电场力作用下沿水平轨道运动．已知小球所受电场力与其所受的重力大小相等，重力加速度为g，水平轨道和圆形轨道均绝缘，小球在运动过程中所带电荷量q保持不变，不计一切摩擦和空气阻力．求：

（1）匀强电场的电场强度E的大小；

（2）小球由C点运动到B点所用的时间t；

（3）小球运动到与圆形轨道圆心O等高的D点时的速度大小vD.

（1）　

（2）　（3）

（1）对小球，由题意可知

Eq＝mg①

解得E＝②

（2）对小球，设从C到B的加速度为a，

根据牛顿第二定律可得Eq＝ma③

由运动学公式可得L＝at2④

②③④式联立解得t＝⑤

（3）设圆形轨道半径为R，对小球从C到D的过程，根据动能定理有

qE（L＋R）－mgR＝mv－0⑥

联立②⑥，可得vD＝.

12．（2018·

湖北孝感第一次统考）在xOy直角坐标系中，三个边长都为2m的正方形如图所示排列，第Ⅰ象限正方形区域ABOC中有水平向左的匀强电扬，电场强度的大小为E0，在第Ⅱ象限正方形COED的对角线CE左侧CED区域内有竖直向下的匀强电场，三角形OEC区域内无电场，正方形DENM区域内无电场．现有一带电荷量为＋q、质量为m的带电粒子（重力不计）从AB边上的A点由静止释放，恰好能通过E点．

（1）求CED区域内的匀强电场的电场强度的大小E1；

（2）保持第

（1）问中电场强度不变，若在正方