2020屆高三物理練習(xí) 電容器電場中帶電粒子的運動 新人教版

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1、第六章 第3單元 電容器 電場中帶電粒子的運動 [課時作業(yè)] 命 題 設(shè) 計 　　　　 　難度 題號　　 目標(biāo)　　　　　　 較易 中等 稍難 單一目標(biāo) 電容器 1、7 帶電粒子在電場的加速 2、6 10、11 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) 3、4 綜合 目標(biāo) 綜合應(yīng)用 5 8、9 12 一、選擇題(本大題共9個小題，共63分，每小題至少有一個選項正確，全部選對的得 7分，選對但不全的得4分，有選錯的得0分) 1．(2020·海南高考)一平行板電容器兩極板間距為d，極板面積為S，電容為，其中

2、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，電容器極板間(　　) A．電場強度不變，電勢差變大 B．電場強度不變，電勢差不變 C．電場強度減小，電勢差不變 D．電場強度減小，電勢差減小 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， 由C＝可知，電容器的電容變小，由U＝可知電壓變大，又由E＝可得E＝＝ ＝＝，所以電場強度不變，A正確． 答案：A 2．平行板間有如圖1所示的周期性變化的電壓． 重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央，從t＝0 時刻開始將其釋放，運動過程中無碰板情 況．在圖2所示的圖象中，能正確定性描述粒子 運動的速度

3、圖象的是 (　　) 圖2 解析：0～時間內(nèi)粒子做初速度為零的勻加速直線運動，～T時間內(nèi)做勻減速直線 運動，由對稱性可知，在T時刻速度減為零．此后周期性重復(fù)，故A對． 答案：A 3．如圖3所示，地面上某區(qū)域存在著豎直向下的勻強電場，一個質(zhì) 量為m的帶負電的小球以水平方向的初速度v0由O點射入該區(qū) 域，剛好通過豎直平面中的P點，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點時的動能為 (　　) A．mv02 B.mv02 C．2mv02 D.mv02 解析：由題意可知小球到P點時水平位移和豎直位移相等，即

4、v0t＝vPyt 合速度vP＝＝v0 EkP＝mvP2＝mv02，故選D. 答案：D 4．有三個質(zhì)量相等的分別帶有正電、負電和不帶電的微 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 方向射入，分別落到極板A、B、C處，如圖4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處的帶負電 B．三個微粒在電場中運動時間相等 C．三個微粒在電場中運動的加速度aA＜aB＜aC D．三個微粒到達極板時的動能EkA＞EkB＞EkC 解析：微粒在水平方向上均做勻速直線運動，且水平速度相同，三微粒在水平方向 上的位移，xC＜xB＜xA

5、. 則三微粒的運動時間為 tC＝，tB＝，tA＝ 所以tC＜tB＜tA 微粒在豎直方向上做初速度為零的勻加速運動，則有 ＝aAtA2＝aBtB2＝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處的帶負電， A、C選項正確，B選項錯誤． 根據(jù)動能定理得 A處：mg－qAE＝EkA－mv2 B處：mg＝EkB－mv2 C處：mg＋qCE＝EkC－mv2 所以D項錯誤． 答案：AC 5．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5所示， 真空室中電極K發(fā)出電子(初速度不計)，經(jīng)過電壓為U1的加速電場后，由小孔S沿

6、 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時電子偏離中心線飛出電場打到熒光屏上而顯示亮點．已知電子的質(zhì)量為m， 電荷量為e，不計電子重力，下列情況中一定能使亮點偏離中心距離變大的是 (　　) 圖5 A．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 解析：當(dāng)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時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，所以電子離開偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)角度越大(偏轉(zhuǎn)距離越大)，亮點距離中心就 越遠． 設(shè)電子經(jīng)過U1加速后速度為v0，根據(jù)題意得： eU1＝mv02

7、 ① 電子在A、B間做類平拋運動，當(dāng)其離開偏轉(zhuǎn)電場時沿電場方向的分速度為：vy＝at ＝· ② 結(jié)合①②式，速度的偏轉(zhuǎn)角θ滿足：tanθ＝＝. 顯然，欲使θ變大，應(yīng)該增大U2、L，或者減小U1、d.正確選項是B. 答案：B 6．如圖6所示，從F處釋放一個無初速度的電子向B板方向運動， 指出下列對電子運動的描述中哪項是正確的(設(shè)電源電動勢為 E)

8、 (　　) A．電子到達B板時的動能是Ee B．電子從B板到達C板動能變化量為零 C．電子到達D板時動能是3Ee D．電子在A板和D板之間做往復(fù)運動 解析：電子在AB之間做勻加速運動，且eE＝ΔEk，A正確；在BC之間做勻速運動， B正確；在CD之間做勻減速運動，到達D板時，速度減為零，C錯誤，D正確． 答案：ABD 7．(2020·寧夏高考)如圖7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．開始時懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后， 懸線偏轉(zhuǎn)

9、了角度α.在以下方法中，能使懸線的偏 角α變大的是 (　　) A．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) 解析：由題意可得UPQ＝Uba；α角增大可知PQ間場強增大，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＝，知A錯，B對， C對，D錯． 答案：BC 8．如圖8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，又垂直進入平行金屬板間的電場，

10、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 電子的運動軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該 (　　) A．使U2加倍 B．使U2變?yōu)樵瓉淼?倍 C．使U2變?yōu)樵瓉淼谋? D．使U2變?yōu)樵瓉淼?/2 解析：要使電子的運動軌跡不變，則應(yīng)使電子進入偏轉(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＝at2＝··()2＝和qU1＝mv02得y＝ ，可見在x、y一定時，U2∝U1.故A項正確． 答案：A 9．如圖9所示，一種β射線管由平行金屬板A、B和平行于金屬板的細管C組成．放 射源O在A極板左端，可以向各個方向發(fā)射不同速度、質(zhì)量為m的β粒子．若極板 長

11、為L，間距為d.當(dāng)A、B板加上電壓U時，只有某一速度的β粒子能從細管C水 平射出，細管C離兩板等距．已知元電荷為e，則從放射源O發(fā)射出的β粒子的這 一速度為 (　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：設(shè)所求的速度為v0，與上板A成θ角．在垂直于極板的方向上，β粒子做勻 減速直線運動，當(dāng)豎直分速度恰好減為零時，有＝at2，即d＝at2，水平位移L＝ vxt，兩式相除得＝＝，又vy＝at＝，所以vx＝vy＝ .所以v0＝ ＝ .選項C正確．

12、 答案：C 二、非選擇題(本大題共3個小題，共37分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和 演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 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電場，在電場中，一個質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，從 O點出發(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的反方 向成θ角做勻減速直線運動．求： (1)勻強電場的場強的大小； (2)小球運動的最高點與出發(fā)點之間的電勢差． 解析：(1)小球做直線運動，故重力與電場力的合力必與v0在一條直線上，即 tanθ＝，得E＝ (2)小球做勻減速直線運動，根據(jù)F＝ma

13、得： ＝ma，a＝， 最大位移s＝＝ 水平位移x＝scosθ＝ 電勢差U＝Ex＝. 答案：(1)　(2) 11．(12分)如圖11所示，長L＝1.2 m、質(zhì)量M＝3 kg 的木板靜止放在傾角為37°的光滑斜面上，質(zhì)量m ＝1 kg、帶電荷量q＝＋2.5×10－4 C的物塊放在木 板的上端，木板和物塊間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，所 在空間加有一個方向垂直斜面向下、場強E＝ 4.0×104 N/C的勻強電場．現(xiàn)對木板施加一平行于 斜面向上的拉力F＝10.8 N. 取g＝10 m/s2，斜面足夠長．求： (1)物塊經(jīng)多長時間離開木板？ (2)物塊離開木板時木板獲得的動能．

14、 (3)物塊在木板上運動的過程中，由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能． 解析：(1)物塊向下做加速運動，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a1t2－a2t2＝L 得物塊滑過木板所用時間t＝ s. (2)物塊離開木板時木板的速度v2＝a2t＝3 m/s. 其動能為Ek2＝Mv22＝27 J (3)由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能為 Q＝F摩x相＝μ(mgcos37°＋qE)·L＝2.16 J. 答案：(1) s　(2)27 J　(3)2.16

15、J 12．(14分)(2020·萊蕪模擬)一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球以水平初速度v0進入豎 直向上的勻強電場中，如圖12甲所示．今測得小球進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)勻強電場場強的大小； (2)小球從進入勻強電場到下降h高度的過程中，電場力做的功； (3)小球在h高度處的動能． 解析：(1)小球進入電場后，水平方向做勻速直線運動，設(shè)經(jīng)過時間t，水平方向： v0t＝L 豎直方向：＝h 所以E＝－ (2)電場力做功為 W＝－qEh＝ (3)根據(jù)動能定理mgh－qEh＝Ek－ 得Ek＝＋ 答案：(1)－　(2) (3)＋