2025新高考方案一輪物理課時跟蹤檢測(四十二)　電容器 帶電粒子在電場中的運動

2025新高考方案一輪物理課時跟蹤檢測(四十二)電容器帶電粒子在電場中的運動課時跟蹤檢測(四十二)電容器帶電粒子在電場中的運動一、立足基礎，體現(xiàn)綜合1.當帶電的云層離地面較近時，云和地面形成一個巨型電容器，它們之間會形成一個強電場，若云層帶電量一定，將云層底面及地面始終都看作平整的平面，則()A．當云層向下靠近地面時，該電容器的電容將減小B．當云層向下靠近地面時，云層和地面間的電勢差將增大C．當云層向下靠近地面時，云層和地面間的電場強度將增大D．當云層底面積增大時，該電容器的電容將增大2．如圖為某一機器人上的電容式位移傳感器工作時的簡化模型圖。當被測物體在左右方向發(fā)生位移時，電介質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增大 B．向右移動時，θ增大C．向左移動時，θ不變 D．向右移動時，θ減小3．(2023·浙江6月選考)某帶電粒子轉向器的橫截面如圖所示，轉向器中有輻向電場。粒子從M點射入，沿著由半徑分別為R1和R2的圓弧平滑連接成的虛線(等勢線)運動，并從虛線上的N點射出，虛線處電場強度大小分別為E1和E2，則R1、R2和E1、E2應滿足()A.eq\f(E1,E2)＝eq\f(R2,R1) B.eq\f(E1,E2)＝eq\f(R12,R22)C.eq\f(E1,E2)＝eq\f(R1,R2) D.eq\f(E1,E2)＝eq\f(R22,R12)4．(2024·廈門高三質檢)(多選)平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一個帶正電小球懸掛在電容器內部，閉合開關S，電容器充電，穩(wěn)定后懸線偏離豎直方向夾角為θ，如圖所示。下列說法正確的是()A．保持開關S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則θ增大B．保持開關S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則θ不變C．開關S斷開，帶正電的A板向B板靠近，則θ增大D．開關S斷開，帶正電的A板向B板靠近，則θ不變5．如圖所示，神經(jīng)元細胞可以看成一個平行板電容器，正、負一價離子相當于極板上儲存的電荷，細胞膜相當于電介質，此時左極板的電勢低于右極板的電勢，左右兩極板之間的電勢差為U1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U1<0))。已知細胞膜的相對介電常數(shù)為εr，膜的厚度為d，膜面積為S，靜電力常量為k，元電荷為e。由于某種原因導致膜內外離子透過細胞膜，使膜內變?yōu)檎x子而膜外變?yōu)樨撾x子，這時左右兩極板之間的電勢差為U2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U2>0))，則通過細胞膜的離子數(shù)目為()A.eq\f(εrSU2,4πkde) B.eq\f(εrS\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U2－U1)),4πkde)C.eq\f(εrS\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U2＋U1)),4πkde) D．－eq\f(εrSU1,4πkde)6.(多選)如圖所示，空間存在豎直向上的勻強電場，一個帶電粒子電荷量為q，以一定的水平初速度由P點射入勻強電場，當粒子從Q點射出電場時，其速度方向與豎直方向成30°角。已知勻強電場的寬度為d，P、Q兩點的電勢差為U，不計重力，設Q點的電勢為零。則下列說法正確的是()A．帶電粒子在P點的電勢能為UqB．帶電粒子帶負電C．勻強電場場強大小為E＝eq\f(\r(3)U,3d)D．勻強電場場強大小為E＝eq\f(2\r(3)U,3d)7．(2022·浙江6月選考)如圖所示，帶等量異種電荷的兩正對平行金屬板M、N間存在勻強電場，板長為L(不考慮邊界效應)。t＝0時刻，M板中點處的粒子源發(fā)射兩個速度大小為v0的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到達N板時速度大小為eq\r(2)v0；平行M板向下的粒子，剛好從N板下端射出。不計重力和粒子間的相互作用，則()A．M板電勢高于N板電勢B．兩個粒子的電勢能都增加C．粒子在兩板間的加速度為a＝eq\f(2v02,L)D．粒子從N板下端射出的時間t＝eq\f(\r(2)－1L,2v0)8．粒子直線加速器在科學研究中發(fā)揮著巨大的作用，簡化如圖所示：沿軸線分布O(為薄金屬環(huán))及A、B、C、D、E5個金屬圓筒(又稱漂移管)，相鄰漂移管分別接在高壓電源MN的兩端，O接M端。質子飄入(初速度為0)金屬環(huán)O軸心沿軸線進入加速器，質子在金屬圓筒內做勻速運動且時間均為T，在金屬圓筒之間的狹縫被電場加速，加速時電壓U大小相同。質子電荷量為e，質量為m，不計質子經(jīng)過狹縫的時間，則()A．質子從圓筒E射出時的速度大小為eq\r(\f(5eU,m))B．圓筒E的長度為Teq\r(\f(10eU,m))C．MN所接電源是直流恒壓電源D．金屬圓筒A與金屬圓筒B的長度之比為1∶2二、注重應用，強調創(chuàng)新9．如圖所示，示波管由電子槍、豎直方向偏轉電極YY′、水平方向偏轉電極XX′和熒光屏組成。電極XX′的長度為l、間距為d、極板間電壓為U，YY′極板間電壓為零，電子槍加速電壓為10U。電子剛離開金屬絲的速度為零，從電子槍射出后沿OO′方向進入偏轉電極。已知電子的電荷量為e、質量為m，則電子()A．在XX′極板間的加速度大小為eq\f(eU,m)B．打在熒光屏時，動能大小為11eUC．在XX′極板間受到電場力的沖量大小為eq\r(2meU)D．打在熒光屏時，其速度方向與OO′連線夾角α的正切值tanα＝eq\f(l,20d)10．(2023·浙江6月選考)AB、CD兩塊正對的平行金屬板與水平面成30°角固定，豎直截面如圖所示。兩板間距10cm，電荷量為1.0×10－8C、質量為3.0×10－4kg的小球用長為5cm的絕緣細線懸掛于A點。閉合開關S，小球靜止時，細線與AB板夾角為30°；剪斷細線，小球運動到CD板上的M點(未標出)，則(g取10m/s2)()A．MC距離為5eq\r(3)cmB．電勢能增加了eq\f(3,4)eq\r(3)×10－4JC．電場強度大小為eq\r(3)×104N/CD．減小R的阻值，MC的距離將變大11．(2023·湖北高考)(多選)一帶正電微粒從靜止開始經(jīng)電壓U1加速后，射入水平放置的平行板電容器，極板間電壓為U2。微粒射入時緊靠下極板邊緣，速度方向與極板夾角為45°，微粒運動軌跡的最高點到極板左右兩端的水平距離分別為2L和L，到兩極板距離均為d，如圖所示。忽略邊緣效應，不計重力。下列說法正確的是()A．L∶d＝2∶1B．U1∶U2＝1∶1C．微粒穿過電容器區(qū)域的偏轉角度的正切值為2D．僅改變微粒的質量或者電荷量，微粒在電容器中的運動軌跡不變12.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的電勢均為φ(φ>0)。質量為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，重力忽略不計。(1)求粒子第一次穿過G時的動能，以及它從射入電場至此時在水平方向上的位移大小；(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場，則金屬板的長度最短應為多少？課時跟蹤檢測(四十九)電學實驗綜合強化訓練1．(2024·天津河西統(tǒng)考三模)某實驗小組要測量一節(jié)干電池的電動勢E和內阻r。實驗室僅能提供如下器材：A．待測干電池B．電流表A1：量程0～0.6A，內阻r1約為0.5ΩC．電流表A2：量程0～300μA，內阻r2為1000ΩD．滑動變阻器R：阻值范圍0～20Ω，額定電流2AE．電阻箱R′：阻值范圍0～9999.9Ω，額定電流1AF．開關S、導線若干(1)小組根據(jù)給定的器材設計了兩種測量電路圖，其中較為合理的電路圖為________(選填“甲”或“乙”)。(2)將電流表A2和電阻箱R′串聯(lián)，改裝成一個量程為3.0V的電壓表，電阻箱R′的阻值應調到________Ω。(3)A2表盤示數(shù)如圖丙所示，則示數(shù)I2＝________A。課時跟蹤檢測(四十六)測量金屬絲的電阻率1．(2024年1月·甘肅高考適應性演練)在測量金屬絲電阻率的實驗中，待測金屬絲的阻值約為7Ω，電壓表和電流表的內阻分別約為6kΩ和0.1Ω。(1)通過多次測量金屬絲直徑可以減小測量的________誤差(填“系統(tǒng)”或“偶然”)，要使測量準確到0.01mm，應選用的儀器是____________。(2)為了減小電表內阻對測量結果引起的________誤差(填“系統(tǒng)”或“偶然”)，應該采用電流表________電路(填“內接”或“外接”)，引起誤差的原因是________。A．電壓表分流 B．電壓表分壓C．電流表分流 D．電流表分壓(3)圖中符合實驗要求且連線正確的是________。2．某同學為了測量一根鉛筆芯的電阻率，設計了如圖甲所示的電路測量該鉛筆芯的電阻值。所用器材有電流表A1、A2，電阻箱R1、滑動變阻器R2、待測鉛筆芯Rx、電源E、開關S及導線等。操作步驟如下：調節(jié)滑動變阻器和電阻箱的阻值達到最大；閉合開關，適當調節(jié)滑動變阻器和電阻箱的阻值，記錄兩個電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2。請回答以下問題：(1)若電流表的內阻可忽略，則電流表示數(shù)I2＝______I1時，電阻箱的阻值等于待測筆芯的電阻值。(2)用螺旋測微器測量該筆芯的直徑，螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示，該筆芯的直徑為d＝______mm。(3)已測得該筆芯的長度L＝20.00cm，電阻箱R1的讀數(shù)為5.00Ω，根據(jù)上面測量的數(shù)據(jù)可計算出筆芯的電阻率ρ＝________Ω·m(結果保留3位有效數(shù)字)。(4)若電流表A2的內阻不能忽略，仍利用(1)中方法，則筆芯電阻的測量值________真實值(填“大于”“小于”或“等于”)。3．(2023·全國乙卷)一學生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率?，F(xiàn)有實驗器材：螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關K、開關S、導線若干。圖(a)是學生設計的實驗電路原理圖。完成下列填空：(1)實驗時，先將滑動變阻器R接入電路的電阻調至最大，閉合S。(2)將K與1端相連，適當減小滑動變阻器R接入電路的電阻，此時電壓表讀數(shù)記為U1，然后將K與2端相連，此時電壓表讀數(shù)記為U2。由此得到流過待測金屬絲的電流I＝________，金屬絲的電阻r＝________。(結果均用R0、U1、U2表示)(3)繼續(xù)微調R，重復(2)的測量過程，得到多組測量數(shù)據(jù)，如下表所示：U1/mV0.570.710.851.141.43U2/mV0.971.211.451.942.43(4)利用上述數(shù)據(jù)，得到金屬絲的電阻r＝14.2Ω。(5)用米尺測得金屬絲長度L＝50.00cm。用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑，某次測量的示數(shù)如圖(b)所示，該讀數(shù)為d＝________mm。多次測量后，得到直徑的平均值恰好與d相等。(6)由以上數(shù)據(jù)可得，待測金屬絲所用材料的電阻率ρ＝________×10－7Ω·m。(保留2位有效數(shù)字)2．(2024·福州高三模擬)某興趣小組想要較精確地測量靈敏電流計G1的內阻Rg，實驗室中可供利用的器材有：待測靈敏電流計G1：量程0～1mA，內阻約500Ω靈敏電流計G2：量程0～2mA，內阻約200Ω定值電阻R1：阻值為400Ω定值電阻R2：阻值為600Ω電阻箱R：0～999.9Ω直流電源：電動勢1.5V開關一個，導線若干。該小組設計的實驗電路圖如圖所示。連接好電路，并進行實驗。(1)實驗時，先將滑動變阻器和電阻箱的阻值調至接近最大值，閉合開關。減小電阻箱的阻值時，觀察到靈敏電流計G2的示數(shù)也減小，則此時a點電勢比b點電勢________(選填“高”或“低”)。(2)繼續(xù)減小電阻箱的阻值，當G2的示數(shù)為0時，電阻箱的示數(shù)為750.9Ω，G1的示數(shù)為0.80mA，則G1的內阻Rg＝________Ω。(3)該電源的內阻對G1的內阻Rg的測量結果________(選填“有”或“沒有”)影響。3．某實驗小組用如圖所示的電路來測量一個阻值約為20Ω的電阻Rx的阻值，已知電流表A1的量程為50mA，內阻r較小，定值電阻R0＝20Ω。(1)現(xiàn)有下列四種量程的電流表，則電流表A2選用的量程比較合適的是________。A．0～400mA B．0～300mAC．0～200mA D．0～100mA(2)實驗時，將滑動變阻器的滑片移到最________(填“左”或“右”)，將開關S2接向1，S3接向3，再閉合開關S1，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使兩電流表的指針偏轉較大，記錄電流表A1、A2的示數(shù)I1、I2；將開關S2接向2，S3接向4，再閉合開關S1，記錄A1、A2的示數(shù)I1′、I2′，則被測電阻的阻值Rx＝________(用測量的物理量和R0表示)。(3)實驗結果________(填“存在”或“不存在”)因電表內阻引起的系統(tǒng)誤差。4.某同學要精確測量電阻Rx(阻值約為4Ω)的阻值，設計了如圖甲所示的實驗電路圖。(1)除了待測電阻，根據(jù)實驗電路圖，實驗室提供了以下器材：電源(電動勢E約為3V，內阻r＝2Ω)，雙量程電壓表一個(內阻很大，量程為“0～3V”和“0～15V”)，電阻箱R一個(0～99.9Ω)，開關一個，導線若干。(2)按電路圖連接好實物電路，其中電壓表V應選用量程________V(填“0～3”或“0～15”)。閉合開關后，調節(jié)電阻箱，測出多組電壓表V的示數(shù)U及對應的電阻箱的阻值R，作出eq\f(1,U)-eq\f(1,R)圖像，如圖乙所示，則被測電阻的阻值為Rx＝________Ω(保留2位有效數(shù)字)。(3)分析本實驗的系統(tǒng)誤差，由于存在電壓表________(填“分壓”或“分流”)，使測得的電阻值相對于真實值偏________(填“大”或“小”)。5．小明同學利用熱敏電阻自制了一簡易溫度計，其內部電路裝置如圖甲，使用的器材有：直流電源(電動勢E＝3V，內阻為2Ω)、毫安表(量程和內阻未知)、電阻箱R(最大阻值999.9Ω)、熱敏電阻一個、開關S一個、單刀雙擲開關K一個、導線若干。(1)為了確定毫安表的量程和內阻，先把電阻箱的阻值調到最大，然后將開關K接至a端，閉合開關S，逐漸調節(jié)電阻箱的阻值，發(fā)現(xiàn)當毫安表指針剛好偏轉至滿刻度的一半時，電阻箱示數(shù)如圖乙，此時電阻箱R阻值為________Ω。將電阻箱阻值調為290.0Ω時，毫安表指針剛好滿偏。由此知毫安表的量程為Ig＝________mA，內阻Rg＝________Ω。(2)將開關K接至b端，該溫度計可開始工作，為了得到溫度與電流之間的關系，小明通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)自己使用的熱敏電阻為正溫度系數(shù)熱敏電阻，該電阻的阻值R隨溫度t增加而線性增加，R-t圖像的斜率為5Ω/℃，已知0℃時該電阻的阻值為300Ω，請寫出該簡易溫度計所測溫度t與電流I之間的關系式：______________(℃)。(3)當該溫度計使用一段時間后，其所用電源會有一定程度老化。電動勢E基本不變，內阻逐漸增大，則使用一段時間后該溫度計所測溫度會比實際溫度________(填“偏低”“偏高”或“相同”)。6.(2024·徐州高三模擬)某小組用圖甲電路先測量電阻Rx，再測量電池電動勢E和內阻r，器材如下：A．待測金屬絲Rx(電阻約幾歐姆)和待測電池(E約3V)B．電流表A(量程0.6A，內阻約0.2Ω)C．電壓表V(量程3V，內阻約3.0kΩ)D．滑動變阻器R1(0～50Ω)E．滑動變阻器R2(0～100Ω)F．開關S、導線若干(1)用圖甲電路進行實驗。將R1、R2滑片均移至左端，閉合開關S，接下來正確的操作順序是________。①將R1的滑片移至右端②保持R2的滑片不動，R1的滑片逐漸右移，讀出多組電壓表V和電流表A的示數(shù)③保持R1的滑片不動，R2的滑片逐漸右移，讀出多組電壓表V和電流表A的示數(shù)(2)該組同學在測量電阻Rx阻值的過程中，電壓表示數(shù)U和相應電流表示數(shù)I記錄于下表。描點作出的U-I圖線如圖乙所示。U/V1.001.401.812.202.392.80I/A0.200.280.360.440.480.56由圖線可知，電阻Rx的阻值為________Ω(結果保留兩位有效數(shù)字)。(3)該組同學在測量電池電動勢E和內阻r的過程中，根據(jù)多組電壓表示數(shù)U和相應電流表示數(shù)I，作出U-I圖線如圖丙所示，測得圖線縱截距為b，斜率的絕對值為k，則測得電池的電動勢E為________，內阻r為________。(用R1、k、b表示)(4)由于電表內阻影響，電動勢的測量值小于真實值，原因是________________________________________________________________________。7．(2024年1月·貴州高考適應性演練)摻氟氧化錫(FTO)玻璃在太陽能電池研發(fā)、生物實驗、電化學實驗等領域有重要應用，它由一層厚度均勻、具有導電性能的薄膜和不導電的玻璃基板構成。為了測量該薄膜厚度d，某興趣小組開展了如下實驗：(1)選取如圖(a)所示的一塊長條型FTO玻璃，測出其長度為L，寬度為b。(2)用歐姆表接薄膜M、N兩端，測得薄膜電阻Rx約為40Ω。為了獲得多組數(shù)據(jù)，進一步精確測量Rx的阻值，有如下器材可供選用：A．電源E(電動勢為3V，內阻約為0.2Ω)B．電壓表V(量程0～1V，已測得內阻RV＝1000Ω)C．電流表A1(量程0～0.6A，內阻約為1Ω)D．電流表A2(量程0～100mA，內阻約為3Ω)E．滑動變阻器R(最大阻值為10Ω)F．定值電阻R1＝20ΩG．定值電阻R2＝2000ΩH．開關一個，導線若干(3)其中，電流表應選________(選填“A1”或“A2”)，定值電阻應選________(選填“R1”或“R2”)。(4)根據(jù)以上要求，將圖(b)所示的器材符號連線，組成測量電路圖。(5)已知該薄膜的電阻率為ρ，根據(jù)以上實驗，測得其電阻值為Rx，則該薄膜的厚度d＝________(用ρ、L、b和Rx表示)。(6)實驗后發(fā)現(xiàn)，所測薄膜的厚度偏大，其原因可能是________(填正確答案前的序號)。①電壓表內阻RV測量值比實際值偏大②電壓表內阻RV測量值比實際值偏小③選用的定值電阻標定值比實際值偏大④選用的定值電阻標定值比實際值偏小8．(2024·岳陽高三質檢)某實驗小組利用如下器材測定一電壓表的量程Ux和內阻Rx：待測電壓表V1(量程約0～3.0V，內阻約為3kΩ)標準電壓表V2(量程0～6.0V，內阻約為20kΩ)滑動變阻器R(最大阻值50Ω)電阻箱R(0～9999.9Ω)直流電源E(7.5V，有內阻)開關S及導線若干?；卮鹣铝袉栴}：(1)現(xiàn)用多用電表測電壓表V1的內阻，選擇倍率“×100”擋，其他操作無誤，多用電表表盤示數(shù)如圖甲，則電