學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021屆高考物理魯科版大一輪總復(fù)習(xí)課時作業(yè)32電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動含解析課時作業(yè)32電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動時間:45分鐘1．靜電計是用來測量電容器兩極板間電勢差的儀器，兩板之間的電勢差越大，則靜電計的指針偏角越大．平行板電容器、滑動變阻器、電源、開關(guān)以及靜電計按如圖所示的電路連接．當(dāng)開關(guān)閉合時，靜電計的指針有偏轉(zhuǎn)．下列做法能使偏角增大的是(A）A．?dāng)嚅_開關(guān)，增大兩極板間的距離B．保持開關(guān)閉合，增大兩極板間的距離C．保持開關(guān)閉合，減小兩極板間的距離D．保持開關(guān)閉合，使滑動變阻器的滑片向左移動解析：斷開開關(guān)，電容器帶電荷量不變，增大兩極板間的距離,根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容減小,根據(jù)U＝eq\f(Q，C）知，電勢差增大，指針張角增大,故A正確;保持開關(guān)閉合，電容器兩極板間的電勢差不變，則指針張角不變,與極板間距無關(guān)，故B、C錯誤；保持開關(guān)閉合，電容器兩極板間的電勢差不變，滑動變阻器僅僅充當(dāng)導(dǎo)線功能，滑片滑動不會影響指針偏角，故D錯誤．2．(多選）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（BC)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減小 D．向右移動時,θ減小解析：由公式C＝eq\f(εrS，4πkd),可知當(dāng)被測物體帶動電介質(zhì)板向左移動時,導(dǎo)致兩極板間電介質(zhì)增大,則電容C增大,由公式C＝eq\f（Q,U)可知電荷量Q不變時，U減小，則θ減小，故A錯誤，C正確;由公式C＝eq\f(εrS，4πkd)，可知當(dāng)被測物體帶動電介質(zhì)板向右移動時，導(dǎo)致兩極板間電介質(zhì)減小，則電容C減少，由公式C＝eq\f（Q，U）可知電荷量Q不變時,U增大,則θ增大,故B正確，D錯誤．3．如圖所示是一個說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d,電勢差為U2,板長為L.為了提高示波管的靈敏度（每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量eq\f(h,U2)）可采用的方法是（D)A．增大兩板間的電勢差U2B．盡可能使板長L短些C．使加速電壓U1升D．盡可能使板間距離d小些解析:帶電粒子加速時,由動能定理得qU1＝eq\f(1,2)mv2,帶電粒子偏轉(zhuǎn)時，由類平拋運(yùn)動規(guī)律得L＝vt,h＝eq\f（1，2）at2，又由牛頓第二定律得a＝eq\f(qU2，md)，聯(lián)立以上各式可得h＝eq\f(U2L2，4dU1)，由題意，靈敏度為eq\f（h，U2)＝eq\f（L2，4dU1)，可見靈敏度與U2無關(guān)，要提高示波管的靈敏度,可使板長L長些、板間距離d小一些、使加速電壓U1降低一些，故D正確．4．如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點(diǎn)．由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動到P點(diǎn)．現(xiàn)將C板向右平移到P′點(diǎn)，則由O點(diǎn)靜止釋放的電子（A)A．運(yùn)動到P點(diǎn)返回B．運(yùn)動到P和P′點(diǎn)之間返回C．運(yùn)動到P′點(diǎn)返回D．穿過P′點(diǎn)解析：電子在A、B板間的電場中做加速運(yùn)動,在B、C板間的電場中減速運(yùn)動，設(shè)A、B板間的電壓為U，B、C板間的電場強(qiáng)度為E,M、P兩點(diǎn)間的距離為d，則有eU－eEd＝0，若將C板向右平移到P′點(diǎn)，B、C兩板所帶電荷量不變，由E＝eq\f（U，d）＝eq\f(Q,C0d）＝eq\f（4πkQ，εrS）可知,C板向右平移到P′時，B、C兩板間的電場強(qiáng)度不變，由此可以判斷,電子在A、B板間加速運(yùn)動后,在B、C板間減速運(yùn)動,到達(dá)P點(diǎn)時速度為零，然后返回，A項(xiàng)正確,B、C、D項(xiàng)錯誤．5。如圖所示，偏轉(zhuǎn)電場的極板水平放置,偏轉(zhuǎn)電場右邊的擋板豎直放置，氕、氘、氚三粒子同時從同一位置沿水平方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，最終均打在右邊的豎直擋板上．不計氕、氘、氚的重力,不考慮三者之間的相互影響，則下列說法正確的是(A)A．若三者進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初動能相同，則必定到達(dá)擋板上同一點(diǎn)B．若三者進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初動量相同，則到達(dá)擋板的時間必然相同C．若三者進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度相同，則必定到達(dá)擋板上同一點(diǎn)D．若三者進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初動能相同，則到達(dá)擋板的時間必然相同解析：本題考查同位素在同一電場中偏轉(zhuǎn)的比較．設(shè)任一正電荷的電荷量為q，偏轉(zhuǎn)電壓為U,偏轉(zhuǎn)電場的極板長為L,板間距離為d，極板到擋板的水平距離為L1;在偏轉(zhuǎn)電場中，粒子做類平拋運(yùn)動，運(yùn)動時間t＝eq\f(L，v0），偏轉(zhuǎn)距離y＝eq\f（1,2)at2＝eq\f（1,2)·eq\f（qU,md）t2，聯(lián)立以上各式得y＝eq\f（qUL2，4dEk0）,則若三者進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初動能相同，則離開電場時偏轉(zhuǎn)距離相同，離開電場時的速度方向也相同,則三個粒子必定到達(dá)擋板上同一點(diǎn)；從進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場到到達(dá)擋板的運(yùn)動時間t＝eq\f(L＋L1，v0）＝eq\f（L＋L1，\r（\f(2Ek0,m)）)，則三個粒子到達(dá)擋板的時間不相同，選項(xiàng)A正確，D錯誤;若三者進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初動量相同，由到達(dá)擋板的時間t＝eq\f（L＋L1,v0）＝eq\f(mL＋L1,p)可知，三個粒子到達(dá)擋板的時間不同，選項(xiàng)B錯誤；若三者進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度相同，則可解得離開電場時的偏轉(zhuǎn)距離為y＝eq\f(qUL2，2mdv\o\al（2,0)），可知偏轉(zhuǎn)距離不同,粒子不能到達(dá)擋板上同一點(diǎn)，選項(xiàng)C錯誤．6．反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波,其振蕩原理與下述過程類似：如圖所示,在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個勻強(qiáng)電場，一個帶電微粒從A點(diǎn)由靜止開始在電場力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動．已知電場強(qiáng)度的大小分別是E1＝2.0×103N/C和E2＝4。0×103N/C，方向如圖所示,帶電微粒質(zhì)量m＝1.0×10－20kg，所帶的電荷量q＝－1.0×10－9C，A點(diǎn)與虛線MN的距離d1＝（1）B點(diǎn)到虛線MN的距離d2；（2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時間t.解析：(1）帶電微粒在由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，由動能定理得｜q｜E1d1－|q｜E2d2＝0解得d2＝eq\f（E1，E2）d1＝0。5cm.（2)設(shè)帶電微粒在虛線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＝ma1|q｜E2＝ma2設(shè)帶電微粒在虛線MN兩側(cè)運(yùn)動的時間分別為t1、t2，由運(yùn)動學(xué)公式有d1＝eq\f（1，2）a1teq\o\al（2,1),d2＝eq\f(1，2）a2teq\o\al（2,2）又t＝t1＋t2，解得t＝1。5×10－8s。答案：(1)0。5cm（2)1.5×10－8s7．(多選）如圖所示，平行板電容器水平放置，上極板帶正電且接地(大地電勢為零),下極板帶負(fù)電．一帶電微粒靜止在兩板之間的M點(diǎn)，現(xiàn)將上極板向上移動，則下面說法正確的是(AC)A．電容器的電容減小B．帶電微粒會向下運(yùn)動C．帶電微粒具有的電勢能增大D．電容器兩極板之間的電勢差減小解析：將上極板向上移動，d變大,根據(jù)C＝eq\f（εrS,4πkd）可知，電容器的電容C減小，Q一定,由U＝eq\f(Q，C)可知U變大，選項(xiàng)A正確，D錯誤；電容器帶電荷量不變,根據(jù)C＝eq\f(εrS，4πkd）、C＝eq\f(Q，U）以及E＝eq\f（U,d)可知E＝eq\f(4πkQ，εrS），則將上極板向上移動,兩極板間場強(qiáng)不變，微粒仍平衡，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)U＝Ed1可知,由于M點(diǎn)與正極板間的距離d1變大，可知M點(diǎn)與正極板間的電勢差變大，則M點(diǎn)的電勢降低，由分析可知微粒帶負(fù)電，則帶負(fù)電的帶電微粒具有的電勢能增大，選項(xiàng)C正確．8。如圖所示，A、B是構(gòu)成平行板電容器的兩金屬板,當(dāng)開關(guān)S閉合時，在P點(diǎn)處有一帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將開關(guān)S斷開后，再將A、B板分別沿水平方向向左、向右平移一小段距離，此過程中下列說法正確的是(D）A．電容器的電容增加B．電阻R中有電流通過C．兩極板之間的電場強(qiáng)度不變D．若帶電液滴仍在P點(diǎn)，則電勢能減小解析：本題考查電容器動態(tài)變化及其相關(guān)知識點(diǎn)．開關(guān)S斷開后,電容器帶電荷量不變，將A、B板分別水平向左、向右平移一小段距離，平行板電容器的正對面積減小,電容器電容減小，電容器兩極板之間的電場強(qiáng)度增大,電阻R中沒有電流通過，選項(xiàng)A、B、C錯誤；由開關(guān)閉合時帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)可知，帶電液滴所受電場力方向向上，帶電液滴帶負(fù)電,B板接地，電勢為零，由于電容器兩極板之間的電場強(qiáng)度增大，則P點(diǎn)的電勢升高，若帶電液滴仍在P點(diǎn),則電勢能減小，選項(xiàng)D正確．9.如圖所示，正方體真空盒置于水平面上，它的ABCD面與EFGH面為金屬板,其他面為絕緣材料．ABCD面帶正電，EFGH面帶負(fù)電．從小孔P沿水平方向以相同速率射入三個質(zhì)量相同的帶正電液滴A、B、C，最后分別落在1、2、3三點(diǎn)，則下列說法正確的是（D)A．三個液滴在真空盒中都做平拋運(yùn)動B．三個液滴的運(yùn)動時間不一定相同C．三個液滴落到底板時的速率相同D．液滴C所帶電荷量最多解析：三個液滴在水平方向受到電場力作用，水平方向不是勻速直線運(yùn)動，所以三個液滴在真空盒中不是做平拋運(yùn)動,選項(xiàng)A錯誤；由于三個液滴在豎直方向做自由落體運(yùn)動，三個液滴的運(yùn)動時間相同，選項(xiàng)B錯誤；三個液滴落到底板時豎直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三個液滴到底板時的速率不相同,選項(xiàng)C錯誤；由于液滴C在水平方向位移最大，說明液滴C在水平方向加速度最大,所帶電荷量最多，選項(xiàng)D正確．10．(多選）如圖所示，M、N為兩個等大的均勻帶電圓環(huán),其圓心分別為A、C，帶電荷量分別為＋Q、－Q，將它們平行放置，A、C連線垂直于圓環(huán)平面，B為AC的中點(diǎn)．現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的微粒(重力不計)從左方沿A、C連線方向射入，到A點(diǎn)時速度vA＝1m/s，到B點(diǎn)時速度vB＝eq\r（5)m/s,則(BD）A．微粒從A到C先做加速運(yùn)動,后做減速運(yùn)動B．微粒從A到C做加速運(yùn)動,且vC＝3m/sC．微粒在整個運(yùn)動過程中的最終速度為eq\r(5）m/sD．微粒最終可能返回至B點(diǎn)，其速度大小為eq\r(5）m/s解析:本題考查帶電粒子在電場中運(yùn)動．A、C間的電場方向向右,由A到C，微粒所受的電場力向右，所以微粒從A至C做加速運(yùn)動，A、C之間電場是對稱的,A到B電場對微粒做的功和B到C電場對微粒做的功相等,依據(jù)動能定理可得qU＝eq\f（1，2)mveq\o\al（2,B）－eq\f（1，2）mveq\o\al(2,A)，2qU＝eq\f(1,2）mveq\o\al(2，C）－eq\f（1,2）mveq\o\al(2，A），聯(lián)立解得vC＝3m/s，選項(xiàng)B正確，A錯誤；微粒穿過C之后，受到的電場力向左，做減速運(yùn)動，由對稱性可知，微粒最終可能返回至B點(diǎn)，其速度大小為eq\r（5)m/s，選項(xiàng)C錯誤，D正確．11。(多選）如圖所示,a、b、c、d是某勻強(qiáng)電場中的四個點(diǎn)，它們是一個四邊形的四個頂點(diǎn)，ab∥cd，ab⊥bc,2ab＝cd＝bc＝2l，電場方向與四邊形所在平面平行．已知a點(diǎn)電勢為24V,b點(diǎn)電勢為28V，d點(diǎn)電勢為12V．一個質(zhì)子(不計重力）經(jīng)過b點(diǎn)的速度大小為v0，方向與bc成45°角，一段時間后經(jīng)過cA．c點(diǎn)電勢為20VB．質(zhì)子從b運(yùn)動到c所用的時間為eq\f(\r(2）l，v0）C．場強(qiáng)的方向由a指向cD．質(zhì)子從b運(yùn)動到c電場力做功為8eV解析:本題考查電場強(qiáng)度、電勢、電場力做功等．三角形bcd是等腰直角三角形，具有對稱性，如圖所示，bM＝eq\f(1,2)bN＝eq\f(1，4）bd，已知a點(diǎn)電勢為24V,b點(diǎn)電勢為28V，d點(diǎn)電勢為12V,且ab∥cd,ab⊥bc,2ab＝cd＝bc＝2l,因此根據(jù)幾何關(guān)系，可得M點(diǎn)的電勢為24V,與a點(diǎn)電勢相等，從而連接aM，即為等勢面;bd連線中點(diǎn)N的電勢與c相等,為20V，A項(xiàng)正確；質(zhì)子從b運(yùn)動到c做類平拋運(yùn)動,沿初速度方向分位移為eq\r（2)l,此方向做勻速直線運(yùn)動，則t＝eq\f（\r(2）l,v0），B項(xiàng)正確;Nc為等勢線，其垂線bd為場強(qiáng)方向，場強(qiáng)方向由b指向d，C項(xiàng)錯誤;電勢差Ubc＝8V,則質(zhì)子從b運(yùn)動到c電場力做功為8eV，D項(xiàng)正確．12。示波器是研究交變電流變化規(guī)律的重要儀器，其主要結(jié)構(gòu)可簡化為：電子槍中的加速電場、兩水平放置的平行金屬板中的偏轉(zhuǎn)電場和豎直放置的熒光屏組成，如圖所示．若已知加速電場的電壓為U1,兩平行金屬板的板長、板間距離均為d,熒光屏距兩平行金屬板右側(cè)距離也為d,電子槍發(fā)射的質(zhì)量為m、電荷量為－e的電子，從兩平行金屬板的中央穿過，打在熒光屏的中點(diǎn)O，不計電子在進(jìn)入加速電場時的速度及電子重力．若兩金屬板間存在豎直方向的勻強(qiáng)電場，兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓為U2，電子會打在熒光屏上某點(diǎn),該點(diǎn)距O點(diǎn)距離為eq\f（3,2）d，求U1和U2的比值eq\f（U1，U2)。解析：在加速電場U1中,由動能定理得：qU1＝eq\f(1,2)mv2以v的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場U2中做類平拋