新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題46 電容器的動態(tài)分析、帶電粒子在電場中的直線和拋體運(yùn)動（原卷版）

專題46電容器的動態(tài)分析、帶電粒子在電場中的直線和拋體運(yùn)動導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1電容器的動態(tài)分析目標(biāo)2帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動目標(biāo)3帶電粒子在電場中的拋體運(yùn)動【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】電容器的動態(tài)分析1．平行板電容器動態(tài)的分析思路2.平行板電容器的動態(tài)分析問題的兩種情況(1)平行板電容器充電后,保持電容器的兩極板與電池的兩極相連接:(2)平行板電容器充電后,切斷與電池的連接:【例1】如圖所示，一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板（M板）接地，在兩板間的P點(diǎn)固定一個帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷。若正極板N保持不動，將負(fù)極板M緩慢向右平移一小段距離，下列說法正確的是（）A．P點(diǎn)電勢升高 B．兩板間電壓增大C．檢驗(yàn)電荷的電勢能增大 D．檢驗(yàn)電荷受到的電場力增大【例2】如圖所示是由電源E、靈敏電流計G、滑動變阻器R和平行板電容器C組成的電路，開關(guān)S閉合。在下列四個過程中，靈敏電流計中有方向由a到b電流的是（）A．在平行板電容器中插入電介質(zhì)B．減小平行板電容器兩極板間的距離C．減小平行板電容器兩極板的正對面積D．增大平行板電容器兩極板的正對面積帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動1．做直線運(yùn)動的條件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或靜止，或做勻速直線運(yùn)動。(2)勻強(qiáng)電場中，粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運(yùn)動或勻減速直線運(yùn)動。2．用動力學(xué)觀點(diǎn)分析a＝eq\f(qE,m)，E＝eq\f(U,d)，v2－v02＝2ad(勻強(qiáng)電場)。3．用功能觀點(diǎn)分析勻強(qiáng)電場中：W＝Eqd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02。非勻強(qiáng)電場中：W＝qU＝Ek2－Ek1?！纠?】人體的細(xì)胞膜模型圖如圖所示，由磷脂雙分子層組成，雙分子層之間存在電壓（醫(yī)學(xué)上稱為膜電位）?，F(xiàn)研究某小塊均勻的細(xì)胞膜，厚度為SKIPIF1<0，膜內(nèi)的電場可看作勻強(qiáng)電場，簡化模型如圖所示。初速度可視為零的正一價鈉離子僅在電場力的作用下，從圖中的A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，下列說法正確的是（）A．A點(diǎn)電勢低于B點(diǎn)電勢B．鈉離子的電勢能減小C．鈉離子的加速度變大D．若膜電位不變，當(dāng)SKIPIF1<0越大時，鈉離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的速度越大帶電粒子在電場中的拋體運(yùn)動1.求解電偏轉(zhuǎn)問題的兩種思路以示波管模型為例,帶電粒子經(jīng)加速電場U1加速,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后,需再經(jīng)歷一段勻速直線運(yùn)動才會打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn)P,如圖所示。(1)確定最終偏移距離OP的兩種方法方法1:方法2:(2)確定粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后的動能(或速度)的兩種方法2.特別提醒：（1）利用動能定理求粒子偏轉(zhuǎn)后的動能時,電場力做功W=qU=qEy,其中“U”為初末位置的電勢差,而不一定是U=U2（2）注意是否考慮重力①基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．②帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．【例4】某種類型的示波管工作原理如圖所示，電子先經(jīng)過電壓為SKIPIF1<0的直線加速電場，再垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏移量為h，兩平行板之間的距離為d，電壓為SKIPIF1<0，板長為L，把SKIPIF1<0叫示波器的靈敏度，下列說法正確的是（）A．電子在加速電場中動能增大，在偏轉(zhuǎn)電場中動能不變B．電子只要能離開偏轉(zhuǎn)電場，在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動時間一定等于SKIPIF1<0C．當(dāng)SKIPIF1<0、L增大，d不變，示波器的靈敏度一定減小D．當(dāng)L變?yōu)樵瓉淼膬杀?，d變?yōu)樵瓉淼?倍，SKIPIF1<0不變，示波器的靈敏度增大【例5】如圖所示，三維坐標(biāo)系SKIPIF1<0的SKIPIF1<0軸方向豎直向上，所在空間存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為m、電荷量為SKIPIF1<0的小球從SKIPIF1<0軸上的A點(diǎn)以速度SKIPIF1<0沿x軸正方向水平拋出，A點(diǎn)坐標(biāo)為（0，0，L），重力加速度為g，場強(qiáng)SKIPIF1<0。則下列說法中正確的是（）A．小球運(yùn)動的軌跡為拋物線B．小球在SKIPIF1<0平面內(nèi)的分運(yùn)動為平拋運(yùn)動C．小球到達(dá)SKIPIF1<0平面時的速度大小為SKIPIF1<0D．小球的運(yùn)動軌跡與SKIPIF1<0平面交點(diǎn)的坐標(biāo)為SKIPIF1<0【多維度分層專練】1．如圖為某一機(jī)器人上的電容式位移傳感器工作時的簡化模型圖。當(dāng)被測物體在左右方向發(fā)生位移時，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動，連接電容器的靜電計會顯示電容器電壓的變化，進(jìn)而能測出電容的變化，最后就能探測到物體位移的變化，若靜電計上的指針偏角為θ，則被測物體（）A．向左移動時，θ增加 B．向右移動時，θ增加C．向左移動時，θ不變 D．向右移動時，θ減少2．如圖所示，平行板電容器A、B兩極板水平放置，現(xiàn)將其與理想的二極管（二極管具有單向?qū)щ娦裕┐?lián)接在電源上，已知上極板A通過二極管和電源正極相連，一帶電小球從一確定的位置水平射入，打在下極板B上的N點(diǎn)，小球的重力不能忽略，現(xiàn)僅豎直上下移動A板來改變兩極板A、B間距（下極板B不動，兩極板仍平行，小球水平射入的位置不變），則下列說法正確的是（

）A．若小球帶正電，當(dāng)A、B間距離增大時，小球打在N點(diǎn)的右側(cè)B．若小球帶正電，當(dāng)A、B間距離減小時，小球打在N點(diǎn)的左側(cè)C．若小球帶負(fù)電，當(dāng)A、B間距離減小時，小球打在N點(diǎn)的右側(cè)D．若小球帶負(fù)電，當(dāng)A、B間距離減小時，小球打在N點(diǎn)的左側(cè)3．如圖所示，一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，兩板間的P點(diǎn)固定一個帶正電的檢驗(yàn)電荷。用C表示電容器的電容，E表示兩板間的電場強(qiáng)度的大小，SKIPIF1<0表示P點(diǎn)的電勢，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢能。若正極板保持不動，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離SKIPIF1<0，上述各物理量與負(fù)極板移動距離SKIPIF1<0的關(guān)系圖像中正確的是（）A． B．C． D．4．如圖所示，勻強(qiáng)電場的方向與水平方向的夾角為SKIPIF1<0。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球由靜止開始沿與水平方向夾角為SKIPIF1<0的直線斜向右上方做勻加速直線運(yùn)動。經(jīng)過時間t后，立即將電場方向沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)60°，同時調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度的大小，使帶電小球沿該直線做勻減速運(yùn)動。不計空氣阻力，重力加速度為g。則（）A．小球加速運(yùn)動過程中，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0B．小球加速運(yùn)動過程中的加速度大小為SKIPIF1<0C．小球減速運(yùn)動過程中，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為SKIPIF1<0D．改變電場后經(jīng)SKIPIF1<0小球回到出發(fā)點(diǎn)5．如圖，在光滑水平面上靜止一絕緣長木板B，一帶正電的小物塊A從B的最左端由靜止釋放，經(jīng)過時間t，A向右運(yùn)動位移大小為SKIPIF1<0，B向右運(yùn)動位移大小為SKIPIF1<0。已知A與B接觸面間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，A、B的質(zhì)量均為m，A受電場力大小為F。以下說法正確的是（）A．當(dāng)SKIPIF1<0時，A與B有相對運(yùn)動 B．當(dāng)SKIPIF1<0時，A與B有相對運(yùn)動C．t時刻，B的動能為SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0時間內(nèi)，A的電勢能增加SKIPIF1<06．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（重力不計）以速度v0逆著電場線方向射入有左邊界的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E（如圖所示），則（）A．粒子射入的最大深度為SKIPIF1<0B．粒子射入的最大深度為SKIPIF1<0C．粒子在電場中運(yùn)動的最長時間為SKIPIF1<0D．粒子在電場中運(yùn)動的最長時間為SKIPIF1<07．如圖所示，豎直平面內(nèi)存在勻強(qiáng)電場，傾斜光滑絕緣細(xì)桿SKIPIF1<0上穿有一質(zhì)量為SKIPIF1<0、電量為SKIPIF1<0的小球，小球可沿桿自由滑動。調(diào)節(jié)細(xì)桿的傾角SKIPIF1<0，當(dāng)SKIPIF1<0時，小球自SKIPIF1<0點(diǎn)由靜止釋放，沿桿滑動至SKIPIF1<0點(diǎn)所用時間最短，重力加速度為SKIPIF1<0，則下列關(guān)于勻強(qiáng)電場的判斷中正確的是（）A．勻強(qiáng)電場的方向一定與水平面成SKIPIF1<0角斜向左下B．勻強(qiáng)電場的方向無法確定C．勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)不可能小于SKIPIF1<0D．勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小一定為SKIPIF1<08．三個帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為：甲粒子（q，m）、乙粒子（-q，m）、丙粒子（2q，4m），它們先后以相同的速度從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場中，粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示。不計重力，SKIPIF1<0。則甲、乙、丙粒子的運(yùn)動軌跡分別是（）A．①、②、③ B．③、①、②C．②、①、③ D．③、②、①9．如圖所示，光滑水平桌面內(nèi)有一圓形的勻強(qiáng)電場區(qū)域，O為圓心，SKIPIF1<0為相互垂直的直徑，電場強(qiáng)度方向與直徑SKIPIF1<0平行?，F(xiàn)有大量質(zhì)量為m、電荷量為q（電性不同）的粒子以不同速率從SKIPIF1<0點(diǎn)沿SKIPIF1<0方向垂直電場方向射入勻強(qiáng)電場，不計粒子重力及其相互作用，下列說法正確的是（）A．在電場中運(yùn)動時間相同的粒子的射出點(diǎn)最多有兩個B．一定沒有粒子垂直圓形電場區(qū)域的邊界射出電場C．若帶負(fù)電的粒子從O點(diǎn)沿SKIPIF1<0方向射入電場，從SKIPIF1<0圓弧中點(diǎn)射出的粒子動能最小D．若帶負(fù)電的粒子從O點(diǎn)沿SKIPIF1<0方向射入電場，從SKIPIF1<0圓弧上距B點(diǎn)SKIPIF1<0圓弧處射出的粒子動能最小10．如圖所示，足夠長的斜面靜止在水平地面上。先后兩次將帶正電的小球從斜面底端A處以相同的速度拋出，不計空氣阻力。第一次不加電場，小球恰好沿水平方向撞到斜面上B點(diǎn)。第二次施加范圍足夠大，豎直向下的勻強(qiáng)電場，則小球（）。A．仍然水平撞擊斜面 B．撞擊點(diǎn)在B點(diǎn)上方C．飛行時間比第一次長 D．撞擊斜面時的速度比第一次大11．如圖所示，xOy坐標(biāo)系的第一象限存在水平向左的勻強(qiáng)電場。