2013高考物理 能力提升知識(shí)點(diǎn)優(yōu)化 7.3電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、2013高考物理能力提升知識(shí)點(diǎn)優(yōu)化：7.3電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.(2012·聊城模擬)板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差為U1，板間場(chǎng)強(qiáng)為E1.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2，板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說(shuō)法正確的是()A.U2U1，E2E1 B.U22U1，E24E1C.U2U1，E22E1 D.U22U1，E22E12.水平放置的平行板電容器與一電池相連.在電容器的兩板間有一帶正電的質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將電容器兩板間

2、的距離增大，則 ()A.電容變大，質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)B.電容變大，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)C.電容變小，質(zhì)點(diǎn)保持靜止D.電容變小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)3.(2012·廣州模擬)如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、傾角為的光滑絕緣斜面處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.一電荷量為q，質(zhì)量為m的小球，以初速度v0由斜面底端的M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)斜面頂端N的速度仍為v0，則()A.電場(chǎng)強(qiáng)度等于mg·tan/qB.電場(chǎng)強(qiáng)度等于mg·sin/qC.M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)差為mgL/qD.小球在N點(diǎn)的電勢(shì)能大于在M點(diǎn)的電勢(shì)能4.(創(chuàng)新題)如圖所示，一個(gè)帶電粒子從粒子源進(jìn)入 (初速度很小，可忽略不計(jì))電壓為U1的加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后從小孔

3、S沿平行金屬板A、B的中心線射入，A、B板長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為d，電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應(yīng)該滿(mǎn)足的條件是()A.B.C. D.二、雙項(xiàng)選擇題(本大題共5小題，每小題8分，共40分，每小題有兩個(gè)選項(xiàng)符合題意)5.如圖所示，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將B極板勻速向下移動(dòng)到虛線位置，其他條件不變.則在B極板移動(dòng)的過(guò)程中()A.油滴將向下做勻加速運(yùn)動(dòng)B.電流計(jì)中電流由b流向aC.油滴運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸變大D.極板帶的電荷量減少6.(預(yù)測(cè)題)如圖所示，在絕緣光滑水平面上固定兩個(gè)等量同種電荷A、B，在AB連線上的P點(diǎn)由靜止釋放一帶電滑塊，則滑塊會(huì)在A、B之間往復(fù)運(yùn)

4、動(dòng)，則以下判斷正確的是()A.滑塊一定帶的是與A、B異種的電荷B.滑塊一定帶的是與A、B同種的電荷C.滑塊在由P向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電勢(shì)能一定是先減小后增大D.滑塊的動(dòng)能與電勢(shì)能之和一定減小7.(易錯(cuò)題)a、b、c三個(gè)粒子由同一點(diǎn)同時(shí)垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，其軌跡如圖所示，其中b恰好飛出電場(chǎng)，由此可以肯定()A.在b飛離電場(chǎng)的同時(shí)，a剛好打在負(fù)極板上B.b和c同時(shí)飛離電場(chǎng)C.進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，c的速度最大，a的速度最小D.動(dòng)能的增量相比，c的最小，b的最大8.(2012·南充模擬)如圖所示，A、B為一對(duì)中間開(kāi)有小孔的平行金屬板，相距一定距離，A板接地，現(xiàn)有一電子在t0時(shí)刻在A板小孔中由靜止開(kāi)

5、始向B板運(yùn)動(dòng)，不計(jì)重力及阻力影響，使電子一定能從B板小孔射出，則B板電勢(shì)B與時(shí)間t的變化規(guī)律是()9.(易錯(cuò)題)光滑水平面上有一邊長(zhǎng)為l的正方形區(qū)域處在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與正方形一邊平行.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由某一邊的中點(diǎn)，以垂直于該邊的水平初速度v0進(jìn)入該正方形區(qū)域.當(dāng)小球再次運(yùn)動(dòng)到該正方形區(qū)域的邊緣時(shí)，具有的動(dòng)能可能為 ()A.0B.mvqElC.mv D.mvqEl三、計(jì)算題(本大題共2小題，共36分，要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)10.(18分)如圖所示，在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為L(zhǎng)、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在與右側(cè)虛線相距也為L(zhǎng)處有一與電

6、場(chǎng)平行的屏.現(xiàn)有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計(jì))，以垂直于電場(chǎng)線方向的初速度v0射入電場(chǎng)中，v0方向的延長(zhǎng)線與屏的交點(diǎn)為O.試求：(1)粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間；(2)粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值tan；(3)粒子打到屏上的點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離x.11.(2012·潮州模擬)(18分)如圖所示，絕緣小球A靜止在高為h0.8 m的光滑平臺(tái)上，帶電量為qB0.3 C 的小球B用長(zhǎng)為L(zhǎng)1 m的細(xì)線懸掛在平臺(tái)上方，兩球質(zhì)量mAmB0.5 kg，整個(gè)裝置放在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小E10 N/C，現(xiàn)將細(xì)線拉開(kāi)角度60°后，由靜止釋放B球，在

7、最低點(diǎn)與A球發(fā)生對(duì)心碰撞，碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能損失.不計(jì)空氣阻力，取g10 m/s2，求：(1)B球在碰撞前的速度大小；(2)A球離開(kāi)平臺(tái)的水平位移大小. 答案解析1.【解析】選C.由C可知，C22C1，又QC1U1,2QC2U2，故得U2U1，又由E可得：E22E1，C正確.2.【解析】選D.帶電質(zhì)點(diǎn)在電容器中處于靜止?fàn)顟B(tài)，有mgqE，因?yàn)殡娙萜髋c電源連接，電壓不變，EU/d，d增大，電容C減小，E減小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，答案為D.3.【解析】選A.小球受到重力、電場(chǎng)力、支持力三個(gè)恒力作用，一定沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)，必有mgsinEqcos，解得：E，A正確，B錯(cuò)誤；UMNE·Lcos，C錯(cuò)誤；因

8、電場(chǎng)力對(duì)小球做正功，小球的電勢(shì)能減少，故小球在N點(diǎn)的電勢(shì)能小于在M點(diǎn)的電勢(shì)能，D錯(cuò)誤.4.【解析】選C.根據(jù)動(dòng)能定理知，當(dāng)帶電粒子剛好從板間飛出時(shí)，qU1mv2，再由t和yat2·()2，得yd，解得，故C正確.【變式備選】(雙選)如圖所示，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，電子最終打在熒光屏P上，關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是()A.滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升B.滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，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(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的速度大小不變D.電壓U增大時(shí)，

9、其他不變，則電子從發(fā)出到打在熒光屏上的時(shí)間不變【解析】選B、D.電子加速有eU0mv，電子偏轉(zhuǎn)有y()2，滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng)，U0增大，y減小，A錯(cuò)誤，B正確；兩電場(chǎng)對(duì)電子做的功為We(U0y)，U增大，y增大，則W增大，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電子在加速電場(chǎng)中勻加速時(shí)間不變，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間也不變，所以運(yùn)動(dòng)總時(shí)間不變，選項(xiàng)D正確.故答案為B、D.5.【解析】選C、D.由C可知，d增大，電容器電容C減小，由QCU可知，電容器的電荷量減少，電容器放電，電流由a流向b，D正確，B錯(cuò)誤；由E可知，在B板下移過(guò)程中，兩板間場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，由mgEqma可知油滴運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸變大，C正確，A錯(cuò)誤.6.【解

10、析】選B、C.根據(jù)從P點(diǎn)由靜止釋放的帶電滑塊在A、B之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以判斷，開(kāi)始時(shí)A對(duì)滑塊向右的作用力大于B向左的作用力，所以滑塊一定帶與A、B相同的電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)B對(duì)；由于A、B帶等量同種電荷，所以其連線中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，滑塊在由P向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，電勢(shì)能一定是先減小后增大，選項(xiàng)C正確；在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，所以滑塊的動(dòng)能與電勢(shì)能之和一定不變，D選項(xiàng)錯(cuò)，故答案為B、C.7.【解析】選A、C.由t2可知，tatb，A正確；而yct，tc<tb，B錯(cuò)誤；由t得：vc>vb>va，C正確；由EkEq·y可知，EkbEka>Ekc，故D錯(cuò)誤

11、.8.【解析】選A、B.圖A中，B板電勢(shì)一直比A板電勢(shì)高，因此，電子一直向B板加速運(yùn)動(dòng)，一定能從B板小孔射出，A正確；由對(duì)稱(chēng)性可知，圖B中電壓加在板間，將使電子時(shí)而向B板加速，時(shí)而向B板減速，且一直向B板運(yùn)動(dòng)，一定能從B板小孔射出，B正確；圖C、圖D中電壓加在板間，若板間距足夠大，則電子將在兩板間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，若板間距較小，則有可能從B板小孔射出，故C、D均錯(cuò)誤.9.【解析】選A、C.如題圖所示.(1)當(dāng)它從bc邊中點(diǎn)垂直該邊以水平初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，由動(dòng)能定理得：qElEkmv即EkqElmv.(2)當(dāng)它從ab邊中點(diǎn)垂直該邊進(jìn)入，則可能沿ad邊射出，也可能沿cd邊射出.若從ad邊射出，則Ekm

12、v，即Ekmv，則選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若從cd邊射出，設(shè)射出點(diǎn)與射入點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離為x,0x，則qExEkmv，得：mv<Ekmv.(3)若它從ad邊中點(diǎn)垂直該邊進(jìn)入電場(chǎng)，則先做勻減速運(yùn)動(dòng).若qElmv，則到達(dá)bc邊時(shí)速度為零.故選項(xiàng)A正確；若qElmv，則未出電場(chǎng)區(qū)，之后做反向勻加速運(yùn)動(dòng)，返回ad邊時(shí)，動(dòng)能仍為mv，故選項(xiàng)C正確.若qElmv，則到達(dá)bc邊動(dòng)能EkmvqEl.故答案為A、C.【總結(jié)提升】求解電場(chǎng)中的多解問(wèn)題的方法技巧(1)首先根據(jù)物體做直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的條件分析帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的可能軌跡：是直線還是曲線；軌跡的形狀和位置等.(2)再由電場(chǎng)范圍和題目要求分析帶電粒子在電

13、場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的所有可能入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，并進(jìn)行分析和歸納；若運(yùn)動(dòng)過(guò)程復(fù)雜要善于用分段分析.(3)靈活運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、運(yùn)動(dòng)的合成與分解或動(dòng)能定理、能量守恒定律歸類(lèi)分析、分類(lèi)解答.10.【解析】(1)根據(jù)題意，粒子在垂直于電場(chǎng)線的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間t. (4分)(2)設(shè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿平行電場(chǎng)線方向的速度為vy，根據(jù)牛頓第二定律，粒子在電場(chǎng)中的加速度為：a (2分)所以vya (3分)所以粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值為tan. (2分)(3)設(shè)粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離為y，則ya()2· (2分)又xyLtan， (3分)解得：x (2分)答案：(1)(2)(3)11.【解析】(1)設(shè)B球在最低點(diǎn)速度為v0，碰撞前對(duì)B球由動(dòng)能定理得：mBgL(1cos)qB