2024屆高三物理復(fù)習(xí)小練習(xí)(二十九)　電容器　帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（學(xué)生版）

2024屆高三一輪復(fù)習(xí)小練(二十九)電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．(2022·杭州模擬)如圖為某一機(jī)器人上的電容式位移傳感器工作時(shí)的簡(jiǎn)化模型圖。當(dāng)被測(cè)物體在左右方向發(fā)生位移時(shí)，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動(dòng)，連接電容器的靜電計(jì)會(huì)顯示電容器電壓的變化，進(jìn)而能測(cè)出電容的變化，最后就能探測(cè)到物體位移的變化，若靜電計(jì)上的指針偏角為θ，則被測(cè)物體()A．向左移動(dòng)時(shí)，θ增加B．向右移動(dòng)時(shí)，θ增加C．向左移動(dòng)時(shí)，θ不變D．向右移動(dòng)時(shí)，θ減少2.(2022·長(zhǎng)沙模擬)如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接，上、下板分別帶正、負(fù)電荷。油滴從噴霧器噴出后，由于摩擦而帶負(fù)電，油滴進(jìn)入上板中央小孔后落到勻強(qiáng)電場(chǎng)中，通過(guò)顯微鏡可以觀察到油滴的運(yùn)動(dòng)情況。兩金屬板間的距離為d，忽略空氣對(duì)油滴的浮力和阻力。若油滴進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度可以忽略，當(dāng)兩金屬板間的電勢(shì)差為U時(shí)觀察到某個(gè)質(zhì)量為m的油滴進(jìn)入電場(chǎng)后做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到下極板，則該油滴所帶電荷量可表示為()A.eq\f(md,U)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(2d,t2))) B.eq\f(md,2U)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(2d,t2)))C.eq\f(md,U)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(d,t2))) D.eq\f(m,Ud)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(2d,t2)))eq\f(U,d)eq\f(1,2)eq\f(md,U)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(2d,t2)))3.如圖是一次心臟除顫器的模擬治療，該心臟除顫器的電容器電容為14μF，充電至10kV電壓，如果電容器在2ms時(shí)間內(nèi)完成放電，放電結(jié)束時(shí)電容器兩極板間的電勢(shì)差減為零，下列說(shuō)法正確的是()A．這次放電過(guò)程中通過(guò)人體組織的電流恒為70AB．這次放電有0.14C的電荷量通過(guò)人體組織C．若充電至5kV，則該電容器的電容為7μFD．人體起到絕緣電介質(zhì)的作用eq\f(Q,U)4.水平放置的平行金屬板A、B連接一恒定電壓，兩個(gè)質(zhì)量相等的電荷M和N同時(shí)分別從極板A的邊緣和兩極板的正中間沿水平方向進(jìn)入板間電場(chǎng)，兩電荷恰好在板間某點(diǎn)相遇，如圖所示。若不考慮電荷的重力和它們之間的相互作用，則下列說(shuō)法正確的是()A．電荷M的比荷大于電荷N的比荷B．兩電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度相等C．從兩電荷進(jìn)入電場(chǎng)到兩電荷相遇，電場(chǎng)力對(duì)電荷M做的功等于電場(chǎng)力對(duì)電荷N做的功D．電荷M進(jìn)入電場(chǎng)的初速度大小與電荷N進(jìn)入電場(chǎng)的初速度大小一定相同eq\f(1,2)eq\f(UqN,dm)eq\f(d,2)eq\f(1,2)eq\f(UqM,dm)eq\f(qM,m)eq\f(qN,m)5.如圖所示，水平金屬板A、B分別與電源兩極相連，帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將B板右端向下移動(dòng)一小段距離，兩金屬板表面仍均為等勢(shì)面，則該油滴()A．仍然保持靜止 B．豎直向下運(yùn)動(dòng)C．向左下方運(yùn)動(dòng) D．向右下方運(yùn)動(dòng)eq\f(U,d)eq\f(U,d)6．(2022·淄博模擬)一位同學(xué)用底面半徑為r的圓桶形塑料瓶制作了一種電容式傳感器，用來(lái)測(cè)定瓶?jī)?nèi)溶液深度的變化。如圖所示，瓶的外壁涂有一層導(dǎo)電涂層，和瓶?jī)?nèi)導(dǎo)電溶液構(gòu)成電容器的兩極，它們通過(guò)探針和導(dǎo)線與電源、電流計(jì)、開(kāi)關(guān)相連，中間層的塑料為絕緣電介質(zhì)，其厚度為d，相對(duì)介電常數(shù)為εr。若發(fā)現(xiàn)在某一小段時(shí)間t內(nèi)有大小為I的電流從下向上流過(guò)電流計(jì)，電源電壓恒定為U，則下列說(shuō)法正確的是()A．瓶?jī)?nèi)液面升高了eq\f(2kdIt,rUεr)B．瓶?jī)?nèi)液面升高了eq\f(kdIt,rUεr)C．瓶?jī)?nèi)液面降低了eq\f(2kdIt,rUεr)D．瓶?jī)?nèi)液面降低了eq\f(kdIt,rUεr)eq\f(εrS,4πkd)eq\f(Q,U)eq\f(εrΔS,4πkd)eq\f(2kdIt,rUεr)7．(2022·太原模擬)(多選)如圖所示，陰極燈絲被加熱后產(chǎn)生初速度為0的電子，在3×104V加速電壓的作用下，以極高的速度向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)；穿過(guò)陽(yáng)極后，在金屬電極A1、A2間1×103V電壓形成的聚焦電場(chǎng)作用下，轟擊到物料上，其動(dòng)能全部轉(zhuǎn)換為熱能，使物料不斷熔煉。已知某電子在熔煉爐中的軌跡如圖中虛線OPO′所示，P是軌跡上的一點(diǎn)，聚焦電場(chǎng)過(guò)P點(diǎn)的一條電場(chǎng)線如圖中弧線所示，則()A．電極A1的電勢(shì)高于電極A2的電勢(shì)B．電子在P點(diǎn)時(shí)速度方向與聚焦電場(chǎng)強(qiáng)度方向夾角大于90°C．聚焦電場(chǎng)只改變電子速度的方向，不改變電子速度的大小D．電子轟擊到物料上時(shí)的動(dòng)能大于3×104eV××8.(2021·棗莊模擬)(多選)兩個(gè)質(zhì)量相等、電荷量不等的帶電粒子甲、乙，以不同的速率沿著AO方向垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上，它們?cè)趫A形區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。不計(jì)粒子所受的重力，下列說(shuō)法正確的是()A．甲粒子帶負(fù)電荷B．甲粒子所帶的電荷量比乙粒子少C．乙粒子在圓形區(qū)域中電勢(shì)能變化量小D．乙粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)具有的動(dòng)能比甲粒子小eq\f(1,2)eq\f(Eq,2m)9．(2019·全國(guó)卷Ⅱ)如圖，兩金屬板P、Q水平放置，間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的電勢(shì)均為φ(φ>0)。質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平行于紙面水平射入電場(chǎng)，重力忽略不計(jì)。(1)求粒子第一次穿過(guò)G時(shí)的動(dòng)能，以及它從射入電場(chǎng)至此時(shí)在水平方向上的位移大??；(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開(kāi)電場(chǎng)，則金屬板的長(zhǎng)度最短應(yīng)為多少？eq\f(2φ,d)eq\f(1,2)eq\f(1,2)eq\f(1,2)eq\f(2φ,d)eq\r(\f(mdh,qφ))eq\r(\f(mdh,qφ))答案：(1)eq\f(1,2)mv02＋eq\f(2φ,d)qhv0eq\r(\f(mdh,qφ))(2)2v0eq\r(\f(mdh,qφ))10．(2020·天津等級(jí)考)多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀是一種測(cè)量離子質(zhì)量的新型實(shí)驗(yàn)儀器，其基本原理如圖所示，從離子源A處飄出的離子初速度不計(jì)，經(jīng)電壓為U的勻強(qiáng)電場(chǎng)加速后射入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器由兩個(gè)反射區(qū)和長(zhǎng)為l的漂移管(無(wú)場(chǎng)區(qū)域)構(gòu)成，開(kāi)始時(shí)反射區(qū)1、2均未加電場(chǎng)，當(dāng)離子第一次進(jìn)入漂移管時(shí)，兩反射區(qū)開(kāi)始加上電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，使得進(jìn)入反射區(qū)的離子能夠反射回漂移管。離子在質(zhì)量分析器中經(jīng)多次往復(fù)即將進(jìn)入反射區(qū)2時(shí)，撤去反射區(qū)的電場(chǎng)，離子打在熒光屏B上被探測(cè)到，可測(cè)得離子從A到B的總飛行時(shí)間。設(shè)實(shí)驗(yàn)所用離子的電荷量均為q，不計(jì)離子重力。(1)求質(zhì)量為m的離子第一次通過(guò)漂移管所用的時(shí)間T1；(2)反射區(qū)加上電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，求離子能進(jìn)入反射區(qū)的最大距離x；(3)已知質(zhì)量為m0的離子總飛行時(shí)間為t0，待測(cè)離子的總飛行時(shí)間為t1，兩種離子在質(zhì)量分析器中反射相同次數(shù)，求待測(cè)離子質(zhì)量m1。eq\f(1,2)eq\f(l,v)eq\r(\f(ml2,2qU))eq\f(U,E)eq\x\to(v)eq\x\to(v