6.3电容器 带电粒子在电场中的运动.docx

6.3电容器带电粒子在电场中的运动1 .关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量。之间的关系，以下说法正确的是（）AC由U确定Be由。确定CC一定时，。与U成正比DC一定时，Q与U成反比解析：电容器的电容C由电容器本身构造决定，与极板间电压U、带电荷量。均无关，故A、B均错.由C二号得Q=CU,故C正确、D错.答案：C2 .用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图所示）.设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若（）则。变大则夕变小 则。变小 则不变A保持S不变,增大d,B.保持S不变，增大乩C.保持d不变，减小S,D.保持d不变，减小S,解析：本题考查平行板电容器、静电计.静电计是测量电容器两端电压的仪器，指针偏角J=U,根据CC=S得选项A正确.答案：A3 .如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达8板时的速度，下列解释正确的是（）A.两板间距越大，运动时间就越长，则获得的速率越大B.两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C.与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D.以上解释都不正确解析：带电粒子的末速度取决于电场力对粒子做功的情况.由W=qU知电场力做的功由两极间电势差决定，而与板间距无关，故C正确.答案：C4 .冬天当脱毛衫时，静电经常会跟你开个小玩笑.下列一些相关的说法中正确的是（）A.在将外衣脱下的过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷B.如果内外两件衣服可看作电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电荷量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小C.在将外衣脱下的过程中，内外两衣间隔增大，衣物上电荷的电势能将增大（若不计放电中和）D.脱衣时如果人体带上了正电，当手接近金属门把时，由于手与门把间空气电离会造成对人体轻微的电击解析：根据电荷守恒知，A错；由C=S和C='知，当内外衣之间的距离d增大时，两衣间的电势差增大，B错；因为内外衣所带的是异种电荷，产生静电引力作用，故当两衣之间的距离增大时，电场力做负功，电荷的电势能增大，C对；由于人体带上正电荷，当手靠近金属门把时，产生静电感应现象，当两者之间的电压足以使空气电离时，产生放电现象，故人感觉到有轻微的电击，D也正确.答案：CD5 .如图所示，质子（IH）和粒子©He）,以相同的初动能垂直射入偏转电场（粒子不计重力），则这两个粒子射出电场时的偏转位移），之比为（）BJ: 2C.2： 1D.1: 4'EqU * C 1A.l：1Fn121Ff2a解析：由y=o匕和EkO=56后，得y=;74可知y与4成正比，B正确.rlV（j乙LkO答案：B6 .如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连.若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子（）A.所受重力与电场力平衡B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加D.做匀变速直线运动解析：由题意可知粒子做直线运动，受到竖直向下的重力和垂直极板的电场力，考虑到电场力和重力不可能平衡，故只有电场力与重力的合力方向水平向左才能满足直线运动条件，故粒子做匀减速直线运动，电场力做负功，电势能逐渐增加，B、D对.答案：BD7 .板间距为d的平行板电容器所带电荷量为。时，两极板间电势差为S，板间场强为长.现将电容器所带电荷量变为2Q,板间距变为点/,其他条件不变，这时两极板间电势差为S，板间场强为反,下列说法正确的是（）A.S=U,E2=EiB.U2=2Ui,E2=4EiC.U2=U1,E2=2ED.5=2U,E2=IEi解析：本题考查平行板电容器极板间电势差、场强与所带电荷量及板间距的关系，意在考查考生应用E=*C=%口C吟分析问题的能力由以上三公式可得8%所以Q加倍，E也加倍，再由U=Ed可得U相等.C正确.答案：C8 .如图甲所示，两平行正对的金属板4、8间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处.若在M时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上.则h可能属于的时间段是（）A.O<ro<B2<<y3TC.y<r0<TD.T<ro<y解析：本题考查带电粒子在交变电场中的运动，意在考查考生综合分析问题的能力.两板间加的是方波电压，刚释放粒子时，粒子向A板运动，说明释放粒子时Uas为负，因此A项错误.若fo=3时刻释放粒子，则粒子做方向不变的单向直线运动，一直向A运动；若fo=子时刻释放粒子，则粒子在电场中固定两点间做往复运动，因此§<布乎时间内，粒子的运动满足题意的要求，选项B正确，选项C、D错误.答案：B9 .如图（a）所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图（b）所示，电子原来静止在左极板小孔处，（不计重力作用）下列说法中正确的是（）A.从Z=O时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B.从r=0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C.从/=774时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D.从r=3778时刻释放电子，电子必将打到左极板上解析：从/=0时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速772,接着匀减速772,速度减小到零后，又开始向右匀加速772,接着匀减速02直到打在右极板上，电子不可能向左运动；如果两板间距离不够大，电子也始终向右运动，直到打到右极板上.从r=774时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速774,接着匀减速774,速度减小到零后，改为向左先匀加速774,接着匀减速774,即在两板间振动；如果两板间距离不够大，则电子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极板上.从1=3778时刻释放电子，如果两板间距离不够大，电子将在第一次向右运动过程中就打在右极板上;如果第一次向右运动没有打在右极板上，那就一定会在第一次向左运动过程中打在左极板上，综上所述，A、C正确.答案：AC10 .示波管是一种多功能电学仪器，它的工作原理可以等效成下列情况：如图所示，真空室中电极K发出电子（初速度不计）经过电压为Ul的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中.金属板长为L相距为d,当4、8间电压为S时，电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点.已知电子的质量为加，电荷量为e,不计电子重力，下列情况中一定能使亮点偏离中心的距离变大的是（）A.U变大，S变大B.S变小,仿变大C.U变大，S变小D.U变小，S变小解析：当电子离开偏转电场时速度的反向延长线一定经过偏转电场中水平位移的中点，所以电子离开偏转电场时偏转角度越大（偏转距离越大），亮点距离中心就越远.设电子经过Ul加速后速度为期离开偏转电场时侧向速度为以根据题意得eU=%vgZ电子在A、8间做类平抛运动，当其离开偏转电场时侧向速度为6=H=紫结合式，速度的偏转角9满足tan。'=篇.VoZaU显然，欲使夕变大，应该增大S、L,或者减小U1、d.正确选项是B.答案：B11 .如图为静电除尘器除尘机理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的.下列表述正确的是（）A.到达集尘极的尘埃带正电荷B.电场方向由集尘极指向放电极C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大解析：本题考查电场、电场力的基本概念，考查考生对静电除尘器原理的理解及对电场知识的掌握.集尘极与电源的正极相连带正电，放电极带负电，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移，说明尘埃带负电荷，A项错误；电场方向由集尘极指向放电极，B项正确；带电尘埃带负电，因此所受电场力方向与电场方向相反，C项错误；同一位置电场强度一定，由尸=qE可知，带电荷量越多的尘埃，所受电场力越大，D项正确.答案：BD12 .如图所示，。是一只二极管，48是平行板电容器，在电容器两极板间有一带电微粒尸处于静止状态，当两极板A和8间的距离增大一些的瞬间（两极板仍平行），带电微粒P的运动情况是（）I,1BA.向下运动B.向上运动C.仍静止不动D.不能确定解析：当带电微粒P静止时，对其进行受力分析得“=mg,即%=mg当4、8之间距离增大时，电容器的电容C减小，由Q=CU得，。也减小，但由于电路中连接了一个二极管，它具有单向导电性，不能放电，故电容器A、B两极板上的电荷量不变，场强不变，电场力仍等于微粒的重力，故带电微粒仍保持静止状态，C选项正确.答案：C13 .如图所示，一平行板电容器与电源相连接，已知两极板间的距离为乩有一质量为加、电荷量为+g的电荷恰在电场中的P点处于平衡状态.已知电容器两板间的电势差为U,+g在P点时的电势能为E,充电后断开开关S,保持下极板不动，将上极板上移时（）A.U变小，E变小B.U变大，E变大C.U不变，E不变D.U变大，E不变解析：电容器充电再断开开关S,电容器所带的电荷量Q一定，当上极板向上移动时，两板间距离增大,电容器的电容C减小，根据C=号可知，两板间的电压增大，根据E场=可知,两极板间的电场强度与两板间距离无关，当上极板向上移动时，两极间的电场强度不变，设P点到下极板的距离为/,则尸点与下极板的电势差为UP地=E场/.因为E场和/均不变，所以%地不变，尸点的电势9p不变，+q在P点的电势能也不变.综上所述，D项正确.答案：D14 .如图所示，灯丝发热后发出的电子经加速电场后，进入偏转电场，若加速电压为U,偏转电压为S，要使电子在电场中偏转量丁变为原来的2倍，可选用的方法有（设电子不落到极板上）（）A.只使Ul变为原来的;倍C.只使偏转电极的长度L变为原来的5倍D.只使偏转电极间的距离d减为原来的3倍解析：先求出），值.2qUmiy=/2=ViqtrU2Lr 2dni dU 由此可确定A、C、D正确.答案：ACD15 .在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、8、C三点在同一直线上，且AB=IBC,如图所示.由此可见（）A.电场力为3mgB.小球带正电C.小球从A到B与从B到C的运动时间相等D.小球从A到8与从8到C的速度变化量的大小相等解析：设AC与竖直方向的夹角为仇对带电小球从A到G电场力做负功，小球带负电，由动能定理，"7gACcos。-gE8CcosJ=0,解得电场力为死=3mg,选项A正确，B错误.小球水平方向做匀速直线运动，从A到8的运动时间是从8到C的运动时间的2倍，选项C错误；小球在竖直方向先加速后减速，小球从A到B与从6到。竖直方向的速度变化量的大小相等，水平速度不变，小球从A到8与从B到C的速度变化量的大小相等，选项D正确.答案：AD16 .图甲为示波管的原理图.如果在电极YF之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极Xx之间所加解析：本题考查示波管的原理，意在考查考生对示波管原理的掌握.在02h时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当Uy为正的最大值时，电子打在荧光屏上有正的最大位移，当Uy为负的最大值时，电子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧光屏上的图像为B.答案：B17 .在地面附近，存在着一有界电场，边界MN将某空间分成上下两个区域I、II,在区域II中有向上的匀强电场，在区域I中离边界某一高度由静止释放一质量为7的带电小球4如图甲所示，小球运动的丫一，图像如图6320乙所示，已知重力加速度为g,不计空气阻力，则（）A.在r=2.5s时，小球经过边界MNB.小球受到的重力与电场力之比为3：5C.在小球向下运动的整个过程中，重力做的功与电场力做的功大小相等D.在小球运动的整个过程中，小球的机械能与电势能总和先变大再变小解析：由速度图像可知，带电小球在区域I与区域II中的加速度之比为3：2,由牛顿第二定律可知：泮一=之所以小球所受的重力与电场力之比为3：5,B正确.小球在r=25s时速度为零，此时下落到最r-ngZ低点，由动能定理可知，重力与电场力的总功为零，故C正确.因小球只受重力与电场力作用，所以小球的机械能与电势能总和保持不变，D错.答案：BC18 .如图所示的真空中，场强为石的匀强电场，方向与竖直平面X。)，平行且与竖直轴Oy负方向成9=37。的夹角.带电粒子以初速度vo=7.5ms,从原点。沿着QK轴运动，达到A点时速度为0.此刻，匀强电场的方向突然变为竖直向下，而大小不变，粒子又运动了2=2s.(g取IOm/S?)求：(1)粒子带何种电荷？粒子到4点前的运动情况；(2)带电粒子运动2s后所在位置的坐标.解析：(1)由于带电粒子沿着OX轴运动，根据受力分析知粒子一定带负电.粒子到达A点前沿Ox轴做匀减速运动.(2)前阶段，受力分析如图所示.F台=ZMal=mgtan370,又由V2VO=215,得X=S=3.75r.电场的方向改变后，受力分析如图所示，粒子做竖直向上的匀加速运动,y=*6=5m.带电粒子所在的位置坐标为(3.75m,5m).答案：(1)负电匀减速运动(2)(3.75m,5m)19 .如图所示，一光滑斜面的直角点A处固定一带电荷量为+夕、质量为，的绝缘小球，另一同样小球置于斜面顶点B处，已知斜面长为L现把上部小球从8点由静止自由释放，球能沿斜面从8点运动到斜面底端C处，求：小球从B处开始运动到斜面中点D处时的速度；小球运动到斜面底端C处时，球对斜面的压力是多大？解析：（1）由题意知：小球运动到。点时，由于AO=A8,所以有电势如）=夕8，即UOB=夕八一38=0则由动能定理得：/程冬皿30。=；?访一0联立解得：=、度（2）当小球运动至C点时，对球受力分析如图637所示，则由平衡条件得：/Mg尸N+尸库sin30o=ncos30o由库仑定律得：八=而缁子联立得：FN=当mg-笑由牛顿第三定律得：m二尸N=坐mg空答案：（ITQ吟mg一弟;20 .如图所示，真空室中速度VO=I.6x107m/s的电子束，连续地沿两水平金属板中心线。0,射入，已知极板长=4cm,极板间距离d=lcm,极板右端距离荧光屏。为L=18cm.电子电荷量q=1.6xlRc,质量n=0.91XlOFOkg.若在电极ah上加w=22O2sin100rV的交变电压，在荧光屏的直坐竖标轴y上能观测到多长的线段？（设极板间的电场是均匀的，两极板外无电场，荧光屏足够大）解析：因为经过偏转电场的时间为篇Vs=2.5xl（9s,而T=秒=急S=OO2s>X.故可以认为进入偏转电场的电子均在当时所加电压形成的匀强电场中运动.所以电子能够打在荧光屏上最大竖直偏转电压Ue4=卑=9ivqrqr当U=91V时，y=at1.a'2因为Vv=106ms,tanJ="=0.25.VO偏转量y=,+LtanJ=5cm,d2y,或7=丁一得y=5cm.一+L22十人,y轴上观测到的线段长度为2y=10cm.答案：IoCm21.如图所示，长L=1.2m、质量M=3kg的木板静止放在倾角为37。的光滑斜面上，质量机=1kg、带电荷量9=+2.5X1()4(：的物块放在木板的上端，木板和物块间的动摩擦因数=0.1,所在空间加有一个方向垂直斜面向下、场强E=4.0×104N/C的匀强电场.现对木板施加一平行于斜面向上的F=10.8N的拉力.取g=10ms2,斜面足够长.求：物块经多长时间离开木板？如果拉力保持F=10.8N恒定不变，物块离开木板时木板获得的动能.(3)物块在木板上运动的过程中，由于摩擦而产生的内能.解析：(1)物块向下做加速运动，设其加速度为0,木板的加速度为则由牛顿第二定律,对物块：MgSin37°"(?gcos370+qE)=/ai对木板：fgsin37o÷z(ncos37°÷qE)F=Mai又TalI2azt1=L得物块滑过木板所用时间f=5s.(2)物块离开木板时木板的速度3=3啦ms.其动能为反2=热历=27J.(3)由于摩擦而产生的内能为Q=FX梢=(7"gcos370+gE)L=2.16J.答案：(1/s(2)27J(3)2.16J