高考物理一轮复习第6章电场第3课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动习题.docx
《高考物理一轮复习第6章电场第3课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习第6章电场第3课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动习题.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高考物理一轮复习第6章电场第3课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动习题
第3课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动
一、电容器的充、放电和电容的理解
1．电容器的充、放电
（1）充电：
使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．
（2）放电：
使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．
2．电容
（1）定义：
电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值．
（2）定义式：
C＝．
（3）物理意义：
表示电容器容纳电荷本领大小的物理量．
3．平行板电容器
（1）影响因素：
平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成反比．
（2）决定式：
C＝，k为静电力常量．
二、带电粒子在电场中的运动
1．带电粒子在电场中加速
若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量．
（1）在匀强电场中：
W＝qEd＝qU＝mv2－mv或F＝qE＝q＝ma.
（2）在非匀强电场中：
W＝qU＝mv2－mv.
2．带电粒子在电场中的偏转
（1）条件分析：
带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场．
（2）运动性质：
_匀变速曲线运动．
（3）处理方法：
分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动．
（4）运动规律．
①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间
②沿电场力方向，做匀加速直线运动
特别提醒：
带电粒子在电场中的重力问题：
（1）基本粒子：
如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）；
（2）带电颗粒：
如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．
三、示波管
1．构造及功能
（1）电子枪：
发射并加速电子．
（2）偏转电极YY′：
使电子束竖直偏转（加信号电压）；偏转电极XX′：
使电子束水平偏转（加扫描电压）．
2．工作原理
偏转电极XX′和YY′不加电压，电子打到屏幕中心；若只在XX′之间加电压，电子只在X方向偏转；若只在YY′之间加电压，电子只在Y方向偏转；若XX′加扫描电压，YY′加信号电压，屏上会出现随信号而变化的图象．
1．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关．（√）
2．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和．（×）
3．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比．（×）
4．一个电容器的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6C时，两板间电压升高10V，则电容器的电容C＝1.0×10－7F．（√）
5．放电后的电容器电量为零，电容也为零．（×）
6．带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动．（×）
7．带电粒子在电场中可以做圆周运动．（√）
8．示波管屏幕上的亮线是由电子束高速撞击荧光屏而产生的．（√）
9．带电粒子在电场中运动时重力必须忽略不计．（×）
1．（多选）电容式传感器的应用非常广泛，如图所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列判断正确的是（ ）
A．图甲中两极间的电压不变，若有电流流向传感器正极，则h正在变小
B．图乙中两极间的电荷量不变，若两极间电压正在增大，则θ正在变大
C．图丙中两极间的电荷量不变，若两极间电压正在减小，则x正在变大
D．图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则F为压力且正在变大
解析：
图甲中两极间距离不变，若h变小，表明两极板间正对面积减小，由C＝可知对应电容减小，电压不变时，电容器带电荷量减小，正在放电，故电流流向传感器负极，A错；图乙中两极间的电荷量不变，若电压正在增大，由C＝可知电容正在减小，板间距离不变，正对面积减小，则动片正在旋出，θ正在变大，B对；图丙中两极间的电荷量、板间距离不变，若板间电压正在减小，表明电容正在增大，电介质正在插入，x正在增大，C对；图丁中两极间的电压、极板正对面积不变，若有电流流向传感器的负极，表明电容器正在放电，电容减小，板间距离增大，若F为压力则应是F正在减小，D错．
答案：
BC
2．（2016·聊城模拟）如图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动．那么（ ）
A．微粒带正、负电荷都有可能
B．微粒做匀减速直线运动
C．微粒做匀速直线运动
D．微粒做匀加速直线运动
解析：
微粒做直线运动的条件是速度方向和合外力的方向在同一条直线上，只有微粒受到水平向左的电场力才能使得合力方向与速度方向相反且在同一条直线上，由此可知微粒所受的电场力的方向与场强方向相反，则微粒必带负电，且运动过程中微粒做匀减速直线运动，故B正确．
答案：
B
3．（2016·秦皇岛模拟）带有等量异种电荷的两平行金属板水平放置，a、b、c三个α粒子（重力忽略不计）先后从同一点O沿垂直电场方向进入电场，其运动轨迹如图所示，其中b恰好沿下极板的边缘飞出电场．下列说法正确的是（ ）
A．b在电场中运动的时间大于a在电场中运动的时间
B．b在电场中运动的时间等于c在电场中运动的时间
C．进入电场时c的速度最大，a的速度最小
D．a打在负极板上时的速度与b飞离电场时的速度大小相等
解析：
根据y＝at2可知b在电场中运动的时间等于a在电场中运动的时间，b在电场中运动的时间大于c在电场中运动的时间，A、B错误；根据x＝v0t可知进入电场时，c的速度最大，a的速度最小，C正确；因为电场对a、b做功相同，但初速度大小不同，所以a打在负极板上时的速度与b飞离电场时的速度大小不相等，D错误．
答案：
C
4．（2016·荆州模拟）如图所示，质量m＝2.0×10－4kg、电荷量q＝1.0×10－6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E的匀强电场中．取g＝10m/s2.
（1）求匀强电场的电场强度E的大小和方向；
（2）在t＝0时刻，电场强度大小突然变为E0＝4.0×103N/C，方向不变，求在t＝0.20s时间内电场力做的功；
（3）在t＝0.20s时突然撤掉电场，求带电微粒回到出发点时的动能．
解析：
（1）因微粒静止，知其受力平衡，对其受力分析有
qE＝mg，
得E＝＝2.0×103N/C，方向竖直向上．
（2）在t＝0时刻，电场强度大小突然变为E0＝4.0×103N/C，设微粒的加速度为a，在t＝0.20s时间内上升高度为h，电场力做功为W，则qE0－mg＝ma，
解得a＝10m/s2.
h＝at2＝0.20m，
W＝qE0h＝8.0×10－4J.
（3）设在t＝0.20s时刻突然撤掉电场时微粒的速度大小为v，回到出发点的动能为Ek，则v＝at，
Ek＝mgh＋mv2，
解得Ek＝8.0×10－4J.
答案：
（1）2.0×103N/C，方向竖直向上
（2）8.0×10－4J （3）8.0×10－4J
一、单项选择题
1．（2016·沈阳模拟）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S.当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间场强E的变化情况是（ ）
A．Q变小，C不变，U不变，E变小
B．Q变小，C变小，U不变，E不变
C．Q不变，C变小，U变大，E不变
D．Q不变，C变小，U变小，E变小
解析：
电容器充电后再断开S，则电容器所带的电荷量Q不变，由C∝可知，d增大时，C变小；又U＝，所以U变大；由于E＝，U＝＝，所以E＝，故d增大时，E不变，选项C正确．
答案：
C
2．（2016·沧州模拟）某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中（ ）
A．P、Q构成的电容器的电容增大
B．P上电荷量保持不变
C．M点的电势比N点的低
D．M点的电势比N点的高
解析：
由公式C＝可知，当PQ间距增大时，C减小，故A错误．由C＝可知，在U不变时，C减小，Q减小，即电容器放电，R中的电流方向从M到N，则M点电势高于N点，故B、C错误，D正确．
答案：
D
3．美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量．如图所示，平行板电容器两极板M、N相距d.两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电．现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则（ ）
A．油滴带正电
B．油滴带电荷量为
C．电容器的电容为
D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动
解析：
由题意知油滴受到的电场力竖直向上，又上极板带正电，故油滴带负电，设油滴带电荷量为q，则极板带电荷量为Q＝kq，由于qE＝mg，E＝，C＝，解得q＝，C＝，将极板N向下缓慢移动一小段距离，U不变，d增大，则场强E减小，重力将大于电场力，油滴将向下运动，故选项C正确．
答案：
C
4．如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料．ABCD面带正电，EFGH面带负电．从小孔P沿水平方向以相同速度射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最后分别落在1、2、3三点．则下列说法正确的是（ ）
A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动
B．三个液滴的运动时间不一定相同
C．三个液滴落到底板时的速率相同
D．液滴C所带电荷量最多
解析：
三个液滴具有相同的水平初速度，但除了受重力以外，还受水平方向的电场力作用，不是平抛运动，选项A错误；在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动，下落高度又相同，运动时间必相同，选项B错误；在相同的运动时间内，液滴C水平位移最大，说明它在水平方向的加速度最大，它受到的电场力最大，故它所带电荷量也最多，选项D正确；因为电场力对液滴C做功最多，它落到底板时的速率最大，选项C错误．
答案：
D
5．（2016·鞍山模拟）如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b.不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．小球带负电
B．电场力跟重力平衡
C．小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减少
D．小球在运动过程中机械能守恒
解析：
由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动，速率不变化，由动能定理可知，外力做功为零，绳子拉力不做功，电场力和重力做的总功为零，所以电场力和重力的合力为零，电场力跟重力平衡，B正确；由于电场力的方向与重力方向相反，电场方向向上，所以小球带正电，A错误；小球在从a点运动到b点的过程中，电场力做负功，由功能关系得，电势能增加，C错误；在整个运动过程中，除重力做功外，还有电场力做功，小球在运动过程中机械能不守恒，D错误．
答案：
B
6．（2016·太原模拟）有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示．其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符．已知偏移量越小打在纸上的字迹越小，现要缩小字迹，下列措施可行的是（ ）
A．增大墨汁微粒的比荷
B．减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能
C．减小偏转极板的长度
D．增大偏转极板间的电压
解析：
已知偏移量越小打在纸上的字迹越小，因偏移量y＝，现要缩小字迹，可行的措施可减小墨汁微粒的比荷，增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能mv，减小偏转极板的长度L，减小偏转极板间的电压U，故选C.
答案：
C
二、多项选择题
7．（2016·青岛模拟）如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点．一个带正电的粒子（不计重力
升级会员 