第3講電容器帶電粒子在電場中的運動(本欄目對應配套訓練P64~65)知識鞏固練習1.如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的電源連接，上極板A接地，一帶負電的油滴固定于電容器中的P點，現(xiàn)將平行板電容器的下極板B豎直向下移動一小段距離，則()A.帶電油滴所受靜電力不變B.P點的電勢將升高C.帶電油滴在P點時的電勢能增大D.電容器的電容減小，極板帶電荷量增大【答案】B【解析】將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離，由于電容器兩板間電壓不變，根據(jù)E＝Ud可知板間電場強度減小，油滴所受的靜電力減小，則油滴將向下運動，A錯誤；板間電場強度E減小，而P點與上極板間的距離不變，則由公式U＝Ed分析可知，P點與上極板間電勢差將減小，而P點的電勢低于上極板的電勢，則知P點的電勢將升高，由帶電油滴原來處于平衡狀態(tài)可知油滴帶負電，P點的電勢升高，則油滴在P點時的電勢能將減小，B正確、C錯誤；根據(jù)電容的定義式C＝QU得，電容器與電源相連，則U不變，因d增大，C減小，則極板帶電荷量Q也減小，D2.基于人的指紋具有終身不變性和唯一性，指紋識別技術(shù)面世.目前大部分手機都有指紋解鎖功能，其中有種指紋識別傳感器是電容式傳感器，如圖所示.指紋的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”.傳感器上有大量面積相同的小極板，當手指貼在傳感器上時，這些小極板和正對的皮膚表面部分形成大量的小電容器，這樣在嵴處和峪處形成的電容器的電容大小不同.此時傳感器給所有的電容器充電后達到某一電壓值，然后電容器放電，電容值小的電容器放電較快，根據(jù)放電快慢的不同，就可以探測到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖像數(shù)據(jù).根據(jù)以上信息，下列說法正確的是()A.在峪處形成的電容器電容較大B.在峪處形成的電容器放電較慢C.充電后在嵴處形成的電容器電荷量大D.潮濕的手指頭對指紋識別絕對沒有影響【答案】C【解析】根據(jù)電容的計算公式C＝εrS4πkd可知，極板與指紋峪(凹的部分)的距離d大，構(gòu)成的電容器電容小，A錯誤.傳感器給所有的電容器充電后達到某一電壓值，然后電容器放電，所有電容器的電壓一定，根據(jù)Q＝CU＝εrSU4πkd可知，極板與指紋峪(凹的部分，d大，電容小)構(gòu)成的電容器上的電荷較少，所以在峪處形成的電容器放電過程中放電時間短，放電快；反之，在嵴處形成的電容器電容大，電荷量大，放電時間長，C3.(多選)(2023年深圳二模)如圖所示，G為靜電計，M、N為平行板電容器的極板，開始時開關(guān)S閉合，靜電計指針張開一定角度.若不考慮靜電計引起的電荷量變化，則下列說法正確的是()A.保持開關(guān)S閉合，將兩極板間距減小，兩極板間的電場強度E1增大B.保持開關(guān)S閉合，將滑動變阻器R的滑片P向左移動，靜電計指針張開角度變大C.斷開開關(guān)S后，緊貼N極板插入金屬板，靜電計指針張開角度變小D.斷開開關(guān)S后，將兩極板間距增大，兩極板間的電勢差U減小【答案】AC【解析】保持開關(guān)S閉合，滑動變阻器R僅僅充當導線功能，電容器兩極板間的電勢差U不變，滑動變阻器R的滑片P向左移動不會影響靜電計指針張角，靜電計指針張開角度不變，將兩極板間距d減小，由E1＝Ud可知，兩極板間的電場強度E1增大，A正確，B錯誤；斷開開關(guān)S后，電容器的帶電荷量Q不變，若緊貼N極板插入金屬板，相當于兩極板間距d減小，根據(jù)C＝εrS4πkd，可知電容C增大，根據(jù)C＝QU可知，兩極板間的電勢差U減小，靜電計指針張開角度變小，若將兩極板間距d增大，電容C減小，兩極板間電勢差U4.(2023年深圳調(diào)研)用電流傳感器研究電容器充放電現(xiàn)象，電路如圖所示.電容器不帶電，閉合開關(guān)S1，待電流穩(wěn)定后再閉合開關(guān)S2，通過傳感器的電流隨時間變化的圖像是()A BC D【答案】A【解析】閉合開關(guān)S1后，電容器充電，電容器電壓與電源電壓差值越來越小，則通過傳感器的電流越來越小，充電完成后，電容器電壓等于電源電壓，此時電路中電流為零；再閉合開關(guān)S2，因為電容器電壓大于R2電壓，則電容器放電，電容器電壓與R2電壓差值越來越小，則通過傳感器的電流越來越小，且電流方向與開始充電時的方向相反，當電容器電壓等于R2電壓，此時電路中電流為零.5.如圖所示，平行板電容器兩極板的間距為d，極板與水平面成45°角，上極板帶正電.一電荷量為q(q>0)的粒子在電容器中靠近下極板處，以初動能Ek0豎直向上射出.不計重力，極板尺寸足夠大，若粒子能打到上極板，則兩極板間電場強度的最大值為()A.Ek04qd B.Ek02【答案】B【解析】粒子做曲線運動，如圖所示.當電場足夠大時，粒子到達上極板時速度方向恰好與上板平行，將粒子初速度v0分解為垂直于極板的vy和平行于極板的vx，當vy＝0時，粒子的速度正好與上極板平行，則－vy2＝－2qEmd，由于vy＝v0cos45°，Ek0＝12mv026.(多選)(2023年海南模擬)如圖所示，空間存在著方向豎直向下的勻強電場，光滑斜面AB與粗糙絕緣水平地面平滑連接，斜面AB與水平面的夾角α＝37°.質(zhì)量為m＝0.5kg、電荷量為q的帶正電小物塊(可視為質(zhì)點)從A點由靜止釋放，經(jīng)過B點后進入水平面，最后停在C點.若小物塊經(jīng)過B點前后速度大小不變，電場強度大小為E＝mgq，lAB＝24m，lBC＝36m，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列說法正確的是()A.小物塊在斜面上運動的加速度大小為6m/s2B.小物塊從A點運動到C點所用的時間為5sC.小物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.4D.小物塊從A點運動到C點，靜電力所做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量【答案】BC【解析】由牛頓第二定律，可得小物塊在斜面上運動的加速度大小為a＝(mg＋qE)sinαm＝12m/s2，A錯誤；小物塊從A點運動到B點，有l(wèi)AB＝12at12，所用的時間為t1＝2s，到B點的速度為v＝at1＝24m/s，小物塊從B點運動到C點，有l(wèi)BC＝v2t2，所用的時間為t2＝3s，則小物塊從A點運動到C點所用的時間為t＝t1＋t2＝5s，B正確；小物塊在水平地面上的加速度a'＝vt2＝8m/s2，由牛頓第二定律μ(mg＋qE)＝ma'，可得小物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.4，C正確；小物塊從A點運動到C點，靜電力和重力做正功，摩擦力做負功，由WG＋W綜合提升練習7.(2023年深圳中學模擬)場致發(fā)射顯微鏡能夠用來分析樣品的原子排列，其核心結(jié)構(gòu)如圖，金屬針與熒光膜之間加上高電壓，形成輻射狀電場，電子分別位于A點與B點時，下列關(guān)于電子所受到的電場力和具有的電勢能判斷正確的是()A.FA＝FB，EpA＝EpB B.FA＝FB，EpA<EpBC.FA>FB，EpA>EpB D.FA>FB，EpA<EpB【答案】C【解析】根據(jù)沿電場線方向電勢降低，A點距圓心更近，B點距圓心較遠，可以判斷電勢φA<φB，根據(jù)φ＝Epq，可知EpA>EpB.根據(jù)電場線的疏密可以判斷電場強度，A點周圍的電場線比B點周圍的電場線密集，所以A、B兩點的電場強度EA>EB.根據(jù)F＝Eq，可知FA>FB，C8.(2023年廣州模擬)如圖是帶有轉(zhuǎn)向器的粒子直線加速器，轉(zhuǎn)向器中有輻向電場，A、B接在電壓大小恒為U的交變電源上.質(zhì)量為m、電量為＋q的離子，以初速度v0進入第1個金屬圓筒左側(cè)的小孔.離子在每個筒內(nèi)均做勻速直線運動，時間均為t；在相鄰兩筒間的縫隙內(nèi)被電場加速，加速時間不計