2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 第3講 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 新人教版.doc
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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 第3講 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 新人教版 1.有一只電容器的規(guī)格是“1.5 μF,9 V”,那么( ). A.這只電容器上的電荷量不能超過(guò)1.510-5 C B.這只電容器上的電荷量不能超過(guò)1.3510-5 C C.這只電容器的額定電壓為9 V D.這只電容器的擊穿電壓為9 V 解析 9 V為電容器的額定電壓(或工作電壓),故C正確;正常工作時(shí)的帶電荷量Q=CU=1.510-69 C=1.3510-5 C,B正確. 答案 BC 2.如圖1甲所示,一條電場(chǎng)線與Ox軸重合,取O點(diǎn)電勢(shì)為零,Ox方向上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x變化的情況如圖乙所示.若在O點(diǎn)由靜止釋放一電子,電子僅受電場(chǎng)力的作用,則( ) 圖1 A.電子一直沿Ox負(fù)方向運(yùn)動(dòng) B.電場(chǎng)力一直做正功 C.電子運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸增大 D.電子的電勢(shì)能逐漸增大 解析 由電勢(shì)-位移圖象可知,電勢(shì)隨位移均勻增加,相同位移間的電勢(shì)差相同,電場(chǎng)強(qiáng)度恒定,電子運(yùn)動(dòng)的加速度恒定,C不正確;沿Ox軸方向電勢(shì)增大,電場(chǎng)線方向與Ox軸負(fù)方向重合,電子受沿Ox軸正方向的電場(chǎng)力,且沿Ox軸正方向運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力做正功,A不正確、B正確;由功能關(guān)系,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,D不正確. 答案 B 3.如圖2所示,平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接,下極板接地.一帶電油滴位于容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離,則( ) 圖2 A.帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng) B.P點(diǎn)的電勢(shì)將降低 C.帶電油滴的電勢(shì)能將減少 D.若電容器的電容減小,則極板帶電量將增大 解析 上極板向上移動(dòng)一小段距離后,板間電壓不變,故電場(chǎng)強(qiáng)度將減小,油滴所受電場(chǎng)力減小,故油滴將向下運(yùn)動(dòng),A錯(cuò);P點(diǎn)的電勢(shì)大于0,且P點(diǎn)與下極板間的電勢(shì)差減小,所以P點(diǎn)的油滴向下運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)減小,B對(duì);油滴向下運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功,油滴的電勢(shì)能增加,C錯(cuò);電容器的電容C=,由于d增大,電容C減小,極板帶電量Q=CU將減小,D錯(cuò). 答案 B 4.如圖3所示,MPQO為有界的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,ACB為光滑固定的半圓形軌道,軌道半徑為R,A、B為圓水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn),AC為圓弧.一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電小球,從A點(diǎn)正上方高為H處由靜止釋放,并從A點(diǎn)沿切線進(jìn)入半圓軌道.不計(jì)空氣阻力及一切能量損失,關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法正確的是( ). 圖3 A.小球一定能從B點(diǎn)離開(kāi)軌道 B.小球在AC部分可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) C.若小球能從B點(diǎn)離開(kāi),上升的高度一定小于H D.小球到達(dá)C點(diǎn)的速度可能為零 解析 本題考查學(xué)生對(duì)復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題、功能關(guān)系、圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)綜合運(yùn)用分析的能力.若電場(chǎng)力大于重力,則小球有可能不從B點(diǎn)離開(kāi)軌道,A錯(cuò).若電場(chǎng)力等于重力,物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),B正確.因電場(chǎng)力做負(fù)功,有機(jī)械能損失,上升的高度一定小于H,C正確.由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知若小球到達(dá)C點(diǎn)的速度為零,則在此之前就已脫軌了,D錯(cuò). 答案 BC 5.如圖4所示,A、B兩金屬板平行放置,在t=0時(shí)將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計(jì)).分別在A、B兩板間加上下列哪種電壓時(shí),有可能使電子到不了B板( ). 圖4 解析 加A圖電壓,電子從A板開(kāi)始向B板做勻加速直線運(yùn)動(dòng);加B圖電壓,電子開(kāi)始向B板做勻加速運(yùn)動(dòng),再做加速度大小相同的勻減速運(yùn)動(dòng),速度減為零后做反向勻加速運(yùn)動(dòng)及勻減速運(yùn)動(dòng),由對(duì)稱性可知,電子將做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng),所以電子有可能到不了B板;加C圖電壓,電子先勻加速,再勻減速到靜止,完成一個(gè)周期,所以電子一直向B板運(yùn)動(dòng),即電子一定能到達(dá)B板;加D圖電壓,電子的運(yùn)動(dòng)與C圖情形相同,只是加速度變化,所以電子也一直向B板運(yùn)動(dòng),即電子一定能到達(dá)B板.綜上所述可知選項(xiàng)B正確. 答案 B 6.如圖5所示,用長(zhǎng)L=0.50 m的絕緣輕質(zhì)細(xì)線,把一個(gè)質(zhì)量m=1.0 g帶電小球懸掛在均勻帶等量異種電荷的平行金屬板之間,平行金屬板間的距離d=5.0 cm,兩板間電壓U=1.0103 V.靜止時(shí),絕緣細(xì)線偏離豎直方向θ角,小球偏離豎直線的距離a=1.0 cm.取g=10 m/s2.則下列說(shuō)法正確的是( ). 圖5 A.兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.0104 V/m B.小球帶的電荷量為1.010-8 C C.若細(xì)線突然被剪斷,小球在板間將做類平拋運(yùn)動(dòng) D.若細(xì)線突然被剪斷,小球在板間將做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 解析 設(shè)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系得E== V/m=2.0104 V/m,A項(xiàng)正確;小球靜止時(shí)受力平衡,由平衡條件得qE=mgtan θ,解得q=.因?yàn)棣冉呛苄。詔an θ≈sin θ==,解得q=1.010-8 C,B項(xiàng)正確;細(xì)線剪斷時(shí),由于小球受到重力和電場(chǎng)力的合力為恒力,且小球初速度為零,故小球做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)、D項(xiàng)正確. 答案 ABD 7.如圖6所示,有三個(gè)質(zhì)量相等,分別帶正電、負(fù)電和不帶電的質(zhì)點(diǎn),由兩水平極板正中,以相同的初速度v0,先后垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)射入,并分別落在負(fù)極板上甲、乙、丙三處,可以判定( ). 圖6 A.甲處質(zhì)點(diǎn)帶正電,乙處質(zhì)點(diǎn)不帶電,丙處質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電 B.三個(gè)質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等 C.三個(gè)質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中的加速度a甲>a乙>a丙 D.三個(gè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)負(fù)極板的動(dòng)能E丙>E乙>E甲 解析 三個(gè)質(zhì)點(diǎn)均做類平拋運(yùn)動(dòng),它們?cè)谒椒较蛏系姆诌\(yùn)動(dòng)相同,都是以初速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向上均做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),但它們下落的加速度不同,不帶電的質(zhì)點(diǎn)的加速度大小等于g,帶正電質(zhì)點(diǎn)的加速度大于g,帶負(fù)電質(zhì)點(diǎn)的加速度小于g,下落高度相同,下落時(shí)間與加速度大小有關(guān),根據(jù)公式h=at2可得t= ,可見(jiàn),加速度越小,下落時(shí)間越長(zhǎng),所以t負(fù)>t不帶電>t正,又因?yàn)樗鼈兊乃轿灰苮=v0t,所以x負(fù)>x不帶電>x正,選項(xiàng)A、C正確,B錯(cuò)誤;因?yàn)槿齻€(gè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)負(fù)極板的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)帶正電質(zhì)點(diǎn)做正功,機(jī)械能增大,對(duì)帶負(fù)電質(zhì)點(diǎn)做負(fù)功,機(jī)械能減小,對(duì)不帶電質(zhì)點(diǎn)不做功,機(jī)械能不變,所以它們的動(dòng)能E甲>E乙>E丙,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案 AC 8.在真空中水平放置一對(duì)金屬板,兩板間的電壓為U,一個(gè)電子以水平速度v0沿兩板中線射入電場(chǎng),忽略電子所受的重力.電子在電場(chǎng)中的豎直偏移距離為Y,當(dāng)只改變偏轉(zhuǎn)電壓U(或只改變初速度v0)時(shí),下列圖象哪個(gè)能正確描述Y的變化規(guī)律( ) A.①③ B.②③ C.③④ D.①④ 解析 由帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)知,在Y方向上,Y=at2=(其中l(wèi)為板長(zhǎng),d為板間距離)Y正比于U,反比于v(即正比于).當(dāng)U過(guò)大或過(guò)大時(shí),電子會(huì)打在極板上,不再出來(lái),Y就不隨U或的增加而變大了,綜上可知選項(xiàng)B正確. 答案 B 9.板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí),兩極板間的電勢(shì)差為U1,板間場(chǎng)強(qiáng)為E1,電容器的電容為C1.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q,板間距變?yōu)?,其他條件不變,這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2,板間場(chǎng)強(qiáng)為E2,電容器電容為C2,下列說(shuō)法正確的是( ). A.C2=3C1,U2=U1 B.C2=3C1,E2=4E1 C.U2=U1,E2=3E1 D.U2=2U1,E2=2E1 解析 當(dāng)電容器所帶電荷量為Q,板間距為d時(shí),電容器電容C1=,U1==,E1==;當(dāng)電荷量變?yōu)?Q,板間距變?yōu)闀r(shí),電容器電容C2==3C1,U2===U1,E2===3E1,選項(xiàng)A、C正確. 答案 AC 10.在一個(gè)水平面上建立x軸,在過(guò)原點(diǎn)O右側(cè)空間有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=6105 N/C,方向與x軸正方向相同,在O處放一個(gè)電荷量q=510-8C、質(zhì)量m=0.010 kg的帶負(fù)電絕緣物塊.物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v0=2 m/s,如圖7所示,求:(g取10 m/s2) 圖7 (1)物塊最終停止時(shí)的位置; (2)物塊在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程的機(jī)械能增量. 解析 (1)第一個(gè)過(guò)程:物塊向右做勻減速運(yùn)動(dòng)到速度為零. Ff=μmg=0.02 N,F(xiàn)=qE=0.03 N, Ff+F=ma,2as1=v, 代入數(shù)值s1=0.4 m, 第二個(gè)過(guò)程:物塊向左做勻加速運(yùn)動(dòng), 離開(kāi)電場(chǎng)后再做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止. 由動(dòng)能定理得:Fs1-Ff(s1+s2)=0 得s2=0.2 m,則物塊停止在原點(diǎn)O左側(cè)0.2 m處. (2)物塊在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程的機(jī)械能增量 ΔE=Wf=-2μmgs1=-0.016 J. 答案 (1)原點(diǎn)O左側(cè)0.2 m處 (2)-0.016 J 11.反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一,它利用電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來(lái)產(chǎn)生微波,其振蕩原理與下述過(guò)程類似.如圖8所示,在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電微粒從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始,在電場(chǎng)力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng).已知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別是E1=2.0103 N/C和E2=4.0103 N/C,方向如圖所示.帶電微粒質(zhì)量m=1.010-20 kg,帶電荷量q=-1.010-9 C,A點(diǎn)距虛線MN的距離d1=1.0 cm,不計(jì)帶電微粒的重力,忽略相對(duì)論效應(yīng).求: 圖8 (1)B點(diǎn)距虛線MN的距離d2; (2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t. 解析 (1)帶電微粒由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,由動(dòng)能定理有 |q|E1d1-|q|E2d2=0① 由①式解得d2=d1=0.50 cm.② (2)設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)的加速度大小分別為a1、a2,由牛頓第二定律有 |q|E1=ma1③ |q|E2=ma2④ 設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1、t2,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 d1=a1t⑤ d2=a2t⑥ 又t=t1+t2⑦ 由②③④⑤⑥⑦式解得t=1.510-8 s. 答案 (1)0.50 cm (2)1.510-8 s 12.一平行板電容器長(zhǎng)l=10 cm,寬a=8 cm,板間距d=4 cm,在板左側(cè)有一足夠長(zhǎng)的“狹縫”離子源,沿著兩板中心平面,連續(xù)不斷地向整個(gè)電容器射入離子,它們的比荷均為21010 C/kg,速度均為4106 m/s,距板右端l/2處有一屏,如圖5甲所示,如果在平行板電容器的兩極板間接上如圖乙所示9的交流電,由于離子在電容器中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間遠(yuǎn)小于交流電的周期,故離子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng).試求: 圖9 (1)離子打在屏上的區(qū)域面積; (2)在一個(gè)周期內(nèi),離子打到屏上的時(shí)間. 解析 (1)設(shè)離子恰好從極板邊緣射出時(shí)極板兩端的電壓為U0, 水平方向:l=v0t ① 豎直方向:=at2 ② 又a= ③ 由①②③得U0==128 V 即當(dāng)U≥128 V時(shí)離子打到極板上,當(dāng)U<128 V時(shí)離子打到屏上, 利用推論:打到屏上的離子好像是從極板中心沿直線射到屏上,由此可得:=, 解得y=d, 又由對(duì)稱性知,打到屏上的總長(zhǎng)度為2d 則離子打到屏上的區(qū)域面積為S=2da=64 cm2. (2)在前T,離子打到屏上的時(shí)間: t0=0.005 s=0.003 2 s, 又由對(duì)稱性知,在一個(gè)周期內(nèi),打到屏上的總時(shí)間 t=4t0=0.012 8 s. 答案 (1)64 cm2 (2)0.012 8 s- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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