高三物理第一輪課時(shí)解析復(fù)習(xí)題7

eq\x(課時(shí)20)第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題1．(2011年廣州測(cè)試)如圖所示的電容式鍵盤，是通過改變電容器的哪個(gè)因素來改變電容的()A．兩板間的距離B．兩板間的電壓C．兩板間的電介質(zhì) D．兩板的正對(duì)面積解析：選A.計(jì)算機(jī)鍵盤上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，改變了上、下兩板間的距離，故A正確．2．(2011年北京朝陽區(qū)聯(lián)考)如圖所示，在某一真空中，只有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和豎直向下的重力場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒，恰能沿圖示虛線由A向B做直線運(yùn)動(dòng)．那么()A．微粒帶正、負(fù)電荷都有可能B．微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)解析：選B.微粒做直線運(yùn)動(dòng)的條件是速度方向和合外力的方向在同一條直線上，只有微粒受到水平向左的電場(chǎng)力才能使得合力方向與速度方向相反且在同一條直線上，由此可知微粒所受的電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，則微粒必帶負(fù)電，且運(yùn)動(dòng)過程中微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故B正確．3．(2011年廣東湛江測(cè)試)如圖所示，一個(gè)帶正電的粒子以一定的初速度垂直進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，若不計(jì)重力，下列四個(gè)選項(xiàng)中能正確描述粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的是()解析：選C.電荷在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，受力方向總是沿電場(chǎng)線方向，軌跡向右彎曲，C正確．4．(2011年濟(jì)南模擬)一帶電粒子在電場(chǎng)中僅在電場(chǎng)力作用下，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，tA、tB分別是帶電粒子到達(dá)A、B兩點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，則下列說法中正確的有()A．A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)B．A點(diǎn)的電勢(shì)一定高于B點(diǎn)的電勢(shì)C．帶電粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能一定小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能D．帶電粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)過程中，電場(chǎng)力一定對(duì)帶電粒子做正功解析：選AD.由于v－t圖象上各點(diǎn)的斜率表示加速度的大小，從圖象可以看出帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的加速度大于在B點(diǎn)時(shí)的加速度，由牛頓第二定律可知EA>EB，A正確；帶電粒子帶電性質(zhì)未知，故無法判斷A、B兩點(diǎn)電勢(shì)，B錯(cuò)誤；從v－t圖象中可以看出B點(diǎn)速度大于A點(diǎn)速度，故電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功，電勢(shì)能減小，所以C錯(cuò)誤，D正確．5．(2011年黑龍江適應(yīng)性測(cè)試)如圖甲所示，平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力)，兩板間距離足夠大．當(dāng)兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后，在下圖中，反映電子速度v、位移x和加速度a三個(gè)物理量隨時(shí)間t的變化規(guī)律可能正確的是()解析：選AD.在平行金屬板之間加上如題圖乙所示的周期性電壓時(shí)，因?yàn)殡娮釉谄叫薪饘侔彘g所受的電場(chǎng)力F＝eq\f(U0e,d)，所以電子所受的電場(chǎng)力大小不變，而方向隨電壓呈周期性變化．由牛頓第二定律F＝ma可知，電子在第一個(gè)eq\f(T,4)內(nèi)向B板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在第二個(gè)eq\f(T,4)內(nèi)向B板做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在第三個(gè)eq\f(T,4)內(nèi)反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．在第四個(gè)eq\f(T,4)內(nèi)向A板做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，所以a－t圖象如圖1所示，v－t圖象如圖2所示；又因勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，所以x－t圖象應(yīng)是曲線．故本題選AD.6.(2011年北京西城抽測(cè))如圖所示，足夠長(zhǎng)的兩平行金屬板正對(duì)豎直放置，它們通過導(dǎo)線與電源E、定值電阻R、開關(guān)S相連．閉合開關(guān)后，一個(gè)帶電的液滴從兩板上端的中點(diǎn)處無初速度釋放，最終液滴落在某一金屬板上．下列說法中正確的是()A．液滴在兩板間運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線B．電源電動(dòng)勢(shì)越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的加速度越大C．電源電動(dòng)勢(shì)越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短D．定值電阻的阻值越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)解析：選BC.電容器充滿電荷后，極板間的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)．極板間形成了電場(chǎng)，液滴受水平方向的電場(chǎng)力和豎直方向的重力作用，合力為恒力，而初速度為零，則液滴做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)；電源電動(dòng)勢(shì)越大，則液滴受到的電場(chǎng)力也越大，合力越大，加速度也越大，B項(xiàng)對(duì)；電源電動(dòng)勢(shì)越大，加速度越大，同時(shí)位移越小，則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短，C對(duì)；定值電阻不會(huì)影響兩極板上電壓的大小，則對(duì)液滴的運(yùn)動(dòng)沒有影響，D項(xiàng)錯(cuò)．7．如圖所示，平行板電容器的電容為C，帶電荷量為Q，兩極板間距離為d，今在距兩極板的中點(diǎn)eq\f(1,2)d處放一電荷q，則()A．q所受電場(chǎng)力的大小為eq\f(Qq,Cd)B．q所受電場(chǎng)力的大小為keq\f(4Qq,d2)C．q點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度是keq\f(4Q,d2)D．q點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度是keq\f(8q,d2)解析：選A.兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)，q受到的電場(chǎng)力F＝Eq＝eq\f(U,d)q＝eq\f(Q,Cd)q，A正確；Q不是點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式E＝keq\f(Q,r2)在這里不能用，B、C、D不正確．8．(2011年廣東珠海質(zhì)檢)分別將帶正電、負(fù)電和不帶電的三個(gè)等質(zhì)量小球，分別以相同的水平速度由P點(diǎn)射入水平放置的平行金屬板間，已知上板帶負(fù)電，下板接地．三小球分別落在圖中A、B、C三點(diǎn)，則錯(cuò)誤的是()A．A帶正電、B不帶電、C帶負(fù)電B．三小球在電場(chǎng)中加速度大小關(guān)系是：aA<aB<aCC．三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等D．三小球到達(dá)下板時(shí)的動(dòng)能關(guān)系是EkC>EkB>EkA解析：選C.由于A的水平射程x最遠(yuǎn)，A的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f(x,v0)最長(zhǎng)，C錯(cuò)誤．A的加速度aA＝eq\f(2h,t2)最小，而C的加速度aC最大，aA<aB<aC，B正確．可見，A帶正電，受電場(chǎng)力方向與重力方向相反，B不帶電，C帶負(fù)電，受電場(chǎng)力方向與重力方向相同，A正確．由動(dòng)能定理知EkC>EkB>EkA，D正確．9．(2011年山東濟(jì)南調(diào)研)如圖所示，兩平行金屬板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d，在板右端L處有一豎直放置的光屏M，一帶電荷量為q，質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板中央射入板間，最后垂直打在M屏上，則下列結(jié)論正確的是()A．板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為mg/qB．板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2mg/qC．質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間相等D．質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間解析：選BC.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向向上且大于重力時(shí)，質(zhì)點(diǎn)才可能垂直打到屏上．由運(yùn)動(dòng)的合成與分解，可知質(zhì)點(diǎn)在水平方向上一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和在重力場(chǎng)中做斜上拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等．由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知質(zhì)點(diǎn)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，vx＝v0；在豎直方向上：在電場(chǎng)中vy＝at，如圖所示，離開電場(chǎng)后質(zhì)點(diǎn)做斜上拋運(yùn)動(dòng)，vy＝gt，由此運(yùn)動(dòng)過程的對(duì)稱性可知a＝g，由牛頓第二定律得：qE－mg＝ma＝mg，解得：E＝2mg/q.故B、C正確．10．如圖所示，示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成．如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()A．極板X應(yīng)帶正電 B．極板X′應(yīng)帶正電C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電解析：選AC.由熒光屏上亮斑的位置可知，電子在XX′偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中向X極板方向偏轉(zhuǎn)，故極板X帶正電，A正確，B錯(cuò)誤；電子在YY′偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中向Y極板方向偏轉(zhuǎn)，故極板Y帶正電，C正確，D錯(cuò)誤．二、計(jì)算題11．如圖所示，水平放置的平行板電容器，與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L＝0.4m，兩板間距離d＝4×10－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒質(zhì)量為m＝4×10－5kg，電量q＝＋1×10－8C．((1)微粒入射速度v0為多少？(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng)，電容器的上板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？解析：(1)eq\f(L,2)＝v0teq\f(d,2)＝eq\f(1,2)gt2可解得：v0＝eq\f(L,2)eq\r(\f(g,d))＝10m/s.(2)電容器的上板應(yīng)接電源的負(fù)極當(dāng)所加的電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出即eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a1(eq\f(L,v0))2又a1＝eq\f(mg－q\f(U1,d),m)解得：U1＝120V當(dāng)所加的電壓為U2時(shí)，微粒恰好從上板的右邊緣射出即eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a2(eq\f(L,v0))2又a2＝eq\f(q\f(U2,d)－mg,m)解得：U2＝200V所以120V<U<200V.答案：(1)10m/s(2)與負(fù)極相連120V<U<20012．(2011年長(zhǎng)沙市一中月考)如圖甲所示，在真空中足夠大的絕緣水平地面上，一個(gè)質(zhì)量為m＝0.2kg，帶電荷量為q＝＋2.0×10－6C的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，小物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1.從t＝0時(shí)刻開始，空間加上一個(gè)如圖乙所示的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向呈周期性變化的電場(chǎng)(取水平向右的方向?yàn)檎较?，g取10(1)23秒內(nèi)小物塊的位移大?。?2)23秒內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功．解析：(1)0～2s內(nèi)小物塊的加速度a1＝eq\f(E1q－μmg,m)＝2m/s2位移s1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝4m2s末小物塊的速度為v2＝a1t1＝42s～4s內(nèi)小物塊的加速度a2＝eq\f(E2q－μmg,m)＝－2m/s2位移s2＝s1＝44s末的速度為v4＝0因此小物塊做周期為4s的變速運(yùn)動(dòng)，第22s末的速度為v22＝4m/s，第23s末的速度為v23＝v22＋a2t＝2m/s(t所求位移為s＝eq\f(22,2)s1＋eq