高二物理知識點(diǎn)精練習(xí)復(fù)習(xí)題19

第六章第3單元電容器帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題7分，共35分)1．一平行板電容器兩極板間距為d，極板面積為S，電容為eq\f(ε0S,d)，其中ε0是常量．對此電容器充電后斷開電源．當(dāng)增加兩板間距時(shí)，電容器極板間()A．電場強(qiáng)度不變，電勢差變大B．電場強(qiáng)度不變，電勢差不變C．電場強(qiáng)度減小，電勢差不變D．電場強(qiáng)度減小，電勢差減小2．平行板間有如圖1所示的周期性變化的電壓．重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央，從t＝0時(shí)刻開始將其釋放，運(yùn)動(dòng)過程中無碰板情況．在圖2所示的圖象中，能正確定性描述粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象的是()圖1圖23．如圖3所示，地面上某區(qū)域存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場，一個(gè)質(zhì)量為m的帶負(fù)電的小球以水平方向的初速度v0由O點(diǎn)射入該區(qū)域，剛好通過豎直平面中的P點(diǎn)，已知連線OP與初速度方向的夾角為45°，則此帶電小球通過P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為()圖3A．mv02B.eq\f(1,2)mv02C．2mv02D.eq\f(5,2)mv024．示波管是一種多功能電學(xué)儀器，它的工作原理可以等效成下列情況：如圖4所示，真空室中電極K發(fā)出電子(初速度不計(jì))，經(jīng)過電壓為U1的加速電場后，由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板間．金屬板長為L，相距為d，當(dāng)A、B間電壓為U2時(shí)電子偏離中心線飛出電場打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn)．已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子重力，下列情況中一定能使亮點(diǎn)偏離中心距離變大的是()圖4A．U1變大，U2變大B．U1變小，U2變大C．U1變大，U2變小D．U1變小，U2變小5．如圖5所示，靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場，在偏轉(zhuǎn)電壓U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離．現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該()A．使U2加倍B．使U2變?yōu)樵瓉淼?倍圖5C．使U2變?yōu)樵瓉淼膃q\r(2)倍D．使U2變?yōu)樵瓉淼?/2二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分．每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對的得7分，選對但不全的得3分，錯(cuò)選或不答的得0分)6．有三個(gè)質(zhì)量相等的分別帶有正電、負(fù)電和不帶電的微粒，從極板左側(cè)中央以相同的水平初速度v先后垂直場強(qiáng)方向射入，分別落到極板A、B、C處，如圖6所示，則下列說法正確的有()A．落在A處的微粒帶正電，B處的不帶電，C處的帶負(fù)電圖6B．三個(gè)微粒在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C．三個(gè)微粒在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度aA＜aB＜aCD．三個(gè)微粒到達(dá)極板時(shí)的動(dòng)能EkA＞EkB＞EkC7．如圖7所示，從F處釋放一個(gè)無初速度的電子向B板方向運(yùn)動(dòng)，指出下列對電子運(yùn)動(dòng)的描述中哪項(xiàng)是正確的(設(shè)電源電動(dòng)勢為E)()A．電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是EeB．電子從B板到達(dá)C板動(dòng)能變化量為零C．電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能是3Ee圖7D．電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)8．如圖8所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地；P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地．開始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度α.在以下方法中，能使懸線的偏角α變大的是()圖8A．縮小a、b間的距離B．加大a、b間的距離C．取出a、b兩極板間的電介質(zhì)D．換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)9．豎直放置的平行金屬板A、B連接一恒定電壓，兩個(gè)電荷M和N以相同的速率分別從極板A邊緣和兩板中間沿豎直方向進(jìn)入板間電場，恰好從極板B邊緣射出電場，如圖9所示，不考慮電荷的重力和它們之間的相互作用，下列說法正確的是()A．兩電荷的電荷量可能相等B．兩電荷在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等C．兩電荷在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度相等圖9D．兩電荷離開電場時(shí)的動(dòng)能相等三、計(jì)算題(本題共3小題，共37分．解答時(shí)請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)10．(11分)如圖10所示，真空中存在空間范圍足夠大的、方向水平向右的勻強(qiáng)電場，在電場中，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，從O點(diǎn)出發(fā)，初速度的大小為v0，在重力與電場力的共同作用下恰能沿與場強(qiáng)的反方向成θ角做勻減速直線運(yùn)動(dòng)．求：(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)的大??；圖10(2)小球運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)與出發(fā)點(diǎn)之間的電勢差．11．(12分)如圖11所示，長L＝1.2m、質(zhì)量M＝3kg的木板靜止放在傾角為37°的光滑斜面上，質(zhì)量m＝1kg、帶電荷量q＝＋2.5×10－4C的物塊放在木板的上端，木板和物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，所在空間加有一個(gè)方向垂直斜面向下、場強(qiáng)E＝4.0×104N/C的勻強(qiáng)電場．現(xiàn)對木板施加一平行于斜面向上的拉力F＝10.8N.取g＝10m/s2，斜面足夠長．求：(1)物塊經(jīng)多長時(shí)間離開木板？(2)物塊離開木板時(shí)木板獲得的動(dòng)能．圖11(3)物塊在木板上運(yùn)動(dòng)的過程中，由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能．12．(14分)一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球以水平初速度v0進(jìn)入豎直向上的勻強(qiáng)電場中，如圖12甲所示．今測得小球進(jìn)入電場后在豎直方向下降的高度y與水平方向的位移x之間的關(guān)系如圖12乙所示．根據(jù)圖乙給出的信息，(重力加速度為g)求：圖12(1)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大??；(2)小球從進(jìn)入勻強(qiáng)電場到下降h高度的過程中，電場力做的功；(3)小球在h高度處的動(dòng)能．第六章第3單元電容器帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)【參考答案與詳細(xì)解析】一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題7分，共35分)1．解析：電容器充電后斷開，故電容器的帶電荷量不變，當(dāng)增大兩極板間的距離時(shí)，由C＝eq\f(ε0S,d)可知，電容器的電容變小，由U＝eq\f(Q,C)可知電壓變大，又由E＝eq\f(U,d)可得E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(Q,\f(ε0S,d)d)＝eq\f(Q,ε0S)，所以電場強(qiáng)度不變，A正確．答案：A2．解析：0～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由對稱性可知，在T時(shí)刻速度減為零．此后周期性重復(fù)，故A對．答案：A3．解析：由題意可知小球到P點(diǎn)時(shí)水平位移和豎直位移相等，即v0t＝eq\f(1,2)vPyt合速度vP＝eq\r(v02＋vPy2)＝eq\r(5)v0EkP＝eq\f(1,2)mvP2＝eq\f(5,2)mv02，故選D.答案：D4．解析：當(dāng)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)速度的反向延長線一定經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場中水平位移的中點(diǎn)，所以電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)偏轉(zhuǎn)角度越大(偏轉(zhuǎn)距離越大)，亮點(diǎn)距離中心就越遠(yuǎn)．設(shè)電子經(jīng)過U1加速后速度為v0，根據(jù)題意得：eU1＝eq\f(1,2)mv02①電子在A、B間做類平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)沿電場方向的分速度為：vy＝at＝eq\f(eU2,md)·eq\f(L,v0)②結(jié)合①②式，速度的偏轉(zhuǎn)角θ滿足：tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(U2L,2dU1).顯然，欲使θ變大，應(yīng)該增大U2、L，或者減小U1、d.正確選項(xiàng)是B.答案：B5．解析：要使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不變，則應(yīng)使電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后任一水平位移x所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)距離y保持不變．由y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU2,md)·(eq\f(x,v0))2＝eq\f(qU2x2,2mv02d)和qU1＝eq\f(1,2)mv02得y＝eq\f(U2x2,4U1d)，可見在x、y一定時(shí)，U2∝U1.故A項(xiàng)正確．答案：A二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分．每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對的得7分，選對但不全的得3分，錯(cuò)選或不答的得0分)6．解析：微粒在水平方向上均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且水平速度相同，三微粒在水平方向上的位移，xC＜xB＜xA.則三微粒的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tC＝eq\f(xC,v)，tB＝eq\f(xB,v)，tA＝eq\f(xA,v)所以tC＜tB＜tA微粒在豎直方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，則有eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)aAtA2＝eq\f(1,2)aBtB2＝eq\f(1,2)aCtC2所以aA＜aB＜aC，所以落在A處的微粒必帶正電，B處的不帶電，而C處的帶負(fù)電，A、C選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．根據(jù)動(dòng)能定理得A處：mgeq\f(d,2)－qAEeq\f(d,2)＝EkA－eq\f(1,2)mv2B處：mgeq\f(d,2)＝EkB－eq\f(1,2)mv2C處：mgeq\f(d,2)＋qCEeq\f(d,2)＝EkC－eq\f(1,2)mv2所以D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：AC7．解析：電子在AB之間做勻加速運(yùn)動(dòng)，且eE＝ΔEk，A正確；在BC之間做勻速運(yùn)動(dòng)，B正確；在CD之間做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)D板時(shí)，速度減為零，C錯(cuò)誤，D正確．答案：ABD8．解析：由題意可得UPQ＝Uba；α角增大可知PQ間場強(qiáng)增大，由U＝Ed知UPQ增大；由Q＝CU知P、Q板電荷增多，由題意知b板和Q板電荷量之和恒定，知a、b板電荷一定減少；由Q＝CU，知電容器C電容一定減??；由C＝eq\f(εrS,4πkd)，知A錯(cuò)，B對，C對，D錯(cuò)．答案：BC9．解析：帶電粒子在電場中的類平拋運(yùn)動(dòng)可分解為沿電場方向的勻加速運(yùn)動(dòng)與垂直電場方向的勻速運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，所以兩電荷在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等；又因?yàn)閐＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(qE,m)，因?yàn)槠D(zhuǎn)量d不同，故q可能不同．由動(dòng)能定理可知，兩電荷離開電場時(shí)動(dòng)能不相等，故正確答案為A、B.答案：AB三、計(jì)算題(本題共3小題，共37分．解答時(shí)請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)10．解析：(1)小球做直線運(yùn)動(dòng)，故重力與電場力的合力必與v0在一條直線上，即tanθ＝eq\f(mg,Eq)，得E＝eq\f(mg,qtanθ)(2)小球做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)F＝ma得：eq\f(mg,sinθ)＝ma，a＝eq\f(g,sinθ)，最大位移s＝eq\f(v02,2a)＝eq\f(v02sinθ,2g)水平位移x＝scosθ＝eq\f(v02sinθcosθ,2g)電勢差U＝Ex＝eq\f(mv02cos2θ,2q).答案：(1)eq\f(mg,qtanθ)(2)eq\f(mv02cos2θ,2q)11．解析：(1)物塊向下做加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度為a1，木板的加速度為a2，則由牛頓第二定律對物塊：mgsin37°－μ(mgcos37°＋qE)＝ma1對木板：Mgsin37°＋μ(mgcos37°＋qE)－F＝Ma2又eq\f(1,2)a1t2－eq\f(1,2)a2t2＝L得物塊滑過木板所用時(shí)間t＝eq\r(2)s.(2)物塊離開木板時(shí)木板的速度v2＝a2t＝3eq\r(2)m/s.其動(dòng)能為Ek2＝eq\f(1,2)Mv22＝27J(3)由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能為Q＝F摩x相＝μ(mgcos37°＋qE)·L＝2.16J.答案：(1)eq\r(2)s(2)27J(3)2.16J12．解析：(1)小球進(jìn)入電場后，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)