2023屆高三物理一輪復(fù)習(xí)重點熱點難點專題特訓(xùn)專題48電容器動態(tài)分析、帶電粒子在電場中的直線和拋體運動特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容目標(biāo)1電容器動態(tài)分析（1T—4T）目標(biāo)2電容器的充放電實驗（5T—8T）目標(biāo)3帶電粒子在勻強電場中的直線運動（9T—12T）目標(biāo)4帶電粒子在交變電場中的直線運動（13T—16T）目標(biāo)5帶電粒子在勻強電場中的拋體運動（17T—20T）目標(biāo)6帶電粒子在交變電場中的拋體運動（21T—24T）【特訓(xùn)典例】電容器動態(tài)分析1．如圖所示為在豎直平面的電路，閉合開關(guān)S1和S2后，帶電油滴在電容器內(nèi)部處于靜止?fàn)顟B(tài)，為滑動變阻器，為定值電阻，二極管為理想二極管，電容器的下極板接地，則下列說法正確的是（）A．滑動變阻器的滑動頭P向右滑動，油滴向上運動B．滑動變阻器的滑動頭P向左滑動，油滴向下運動C．極板M向上運動，M板的電勢升高D．?dāng)嚅_S2，油滴不動2．如圖為手機指紋識別功能的演示，此功能的一個關(guān)鍵元件為指紋傳感器。其部分原理為：在一塊半導(dǎo)體基板上集成有上萬個相同的小極板，極板外表面絕緣。當(dāng)手指指紋一面與絕緣表面接觸時，指紋的凹點與凸點分別與小極板形成一個個正對面積相同的電容器，若每個電容器的電壓保持不變，則（）A．指紋的凹點與小極板距離遠(yuǎn)，電容大B．指紋的凸點與小極板距離近，電容大C．若手指擠壓絕緣表面，電容電極間的距離減小，小極板帶電量增多D．若用濕的手指去識別，識別功能不會受影響3．微信運動步數(shù)的測量是通過手機內(nèi)電容式加速度傳感器實現(xiàn)的。其原理如圖所示，R為定值電阻，M和N為電容器兩極板，M極板固定在手機上，N極板兩端與固定在手機上的兩輕彈簧連接。當(dāng)手機的加速度變化時，N極板只能按圖中標(biāo)識的“前后”方向運動。手機運動時下列說法正確的是（）A．勻速運動時，電阻R中有電流B．由向前勻速突然減速時，電容器所帶電荷量增加C．由靜止突然向前加速時，電流由b向a流過電流表D．保持向后的勻加速運動時，之間的電場強度持續(xù)減小4．如圖所示，絕緣固定擦得很亮的金屬板A水平放置，其下方水平放置接地的銅板B。兩板間距為d，兩板面積均為S。正對面積為且，當(dāng)用黃光燈照射金屬板A上表面一段時間后移走黃光燈源，此時A，B間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。在忽略電容器漏電的情況下，以下說法正確的是（）A．帶電液滴帶負(fù)電B．增大正對面積S'或增大兩板間距d，帶電液滴仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)C．再用紫色光源照射金屬板A上表面一段時間后，液滴將一定向上運動D．再用紅色光源照射金屬板A上表面一段時間后，液滴將一定向上運動電容器的充放電實驗5．利用DIS電流傳感器可以測量電容器的電容。讓充電后的電容器通過大電阻R放電，電流傳感器A與計算機連接，記錄放電電流I隨時間t變化的圖像，圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積，數(shù)值上等于電容器的帶電荷量Q（可用DIS系統(tǒng)軟件計算）Q與充電電壓U的比值即為電容器的電容C。（1）圖1、圖2為放電法測量電容的兩種電路原理圖，開關(guān)S先與1端相連，充電結(jié)束后，讀出電壓表的示數(shù)。然后把開關(guān)擲向2端，記錄圖像，測量出電容器的帶電荷量Q。在兩圖中，實驗系統(tǒng)誤差較大的是__________（選填“圖1”或“圖2”），原因是_________________________________________對實驗的影響，使電容測量值__________（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。（2）DIS系統(tǒng)軟件記錄的放電電流I隨時間t變化的圖像可能是__________。A．

B．C．

D．6．電容器是一種重要的電學(xué)元件，在電工、電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛。使用圖甲所示電路觀察電容器的充、放電過程。電路中的電流傳感器與計算機相連，可以顯示電路中電流隨時間的變化。圖甲中直流電源電動勢E=8V，實驗前電容器不帶電。先使S與“1”端相連給電容器充電，充電結(jié)束后，使S與“2”端相連，直至放電完畢。計算機記錄的電流隨時間變化的it曲線如圖乙所示。（1）圖像陰影為it圖像與對應(yīng)時間軸所圍成的面積，表示的物理意義是___________；（2）乙圖中陰影部分的面積___________；（選填“>”、“<”或“=”）（3）計算機測得，則該電容器的電容為___________F；（保留兩位有效數(shù)字）（4）由甲、乙兩圖可判斷阻值___________。（選填“>”、“<”或“=”）7．某興趣小組想自制一個電容器。如圖所示，他們用兩片錫箔紙做電極，在兩層錫箔紙中間夾以電容紙（某種絕緣介質(zhì)），一起卷成圓柱形，然后接出引線，再密封在塑料瓶當(dāng)中，電容器便制成了。（1）為增加該電容器的電容，應(yīng)當(dāng)___________（填正確答案標(biāo)號）。A．增大電容器的充電電壓B．減小電容器的充電電壓C．錫箔紙面積盡可能大D．錫箔紙卷繞得盡可能緊（2）為了測量該電容器電容的大小，由于實驗室沒有電容計，該小組采用了如圖所示的電路進行測量。其中電壓傳感器和電流傳感器可以在計算機上顯示出電壓和電流隨時間變化的、圖像。先將開關(guān)S置于a端，電壓和電流隨時間變化圖像分別如圖1、2所示，則該電容器充滿電后所帶的電荷量約為___________C；電容大小約為___________F。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（3）在（2）問基礎(chǔ)上，電容器充滿電后，時刻再把開關(guān)S置于b端，則以下電流和電壓隨時間變化的圖像符合實際的是___________（填正確答案標(biāo)號）。8．電路中電流大小可以用電流傳感器測量，用電流傳感器和計算機可以方便地測出電路中電流隨時間變化的曲線。某興趣小組要測定一個電容器的電容，選用器材如下：待測電容器（標(biāo)稱電壓為16V）、電流傳感器、計算機、直流穩(wěn)壓電源、定值電阻R0＝100Ω、單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線若干。實驗過程如下：①按照圖甲正確連接電路；②將開關(guān)S與1端連接，電源給電容器充電；③將開關(guān)S擲向2端，測得電流隨時間變化的i－t圖線如圖乙中的實線a所示；④利用計算機軟件測出i－t曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積。（1）測出i－t曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積為42.3mA·s，則電容器的電容C＝___________F。（2）若將定值電阻換為R1，R1＝180Ω，重復(fù)上述實驗步驟，則電流隨時間變化的i－t圖線應(yīng)該是圖丙中的虛線___________（選填“b”“c”或“d”）。帶電粒子在勻強電場中的直線運動9．如圖所示，在絕緣的水平面上，一帶正電的滑塊以5m/s的速度從A點經(jīng)時間t1到達(dá)B點時的速度為3m/s，再經(jīng)時間t2到達(dá)C點時的速度為0，平面上方的空間有水平向左的勻強電場，下列說法正確的是（

）A．A、B間的距離與B、C間的距離之比為5:3B．A、B間的距離與B、C間的距離之比為3:1C．t1與t2之比為2:3D．t1與t2之比為3:210．如圖所示，水平放置的充電平行金屬板相距為d，其間形成勻強電場，一帶正電的油滴從下極板左邊緣射入，并沿直線從上極板右邊緣射出，油滴質(zhì)量為m，帶電荷量為q，現(xiàn)僅將上極板上移少許，其他條件保持不變，重力加速度為g，則下列分析正確的是（）A．上移后油滴的運動軌跡是曲線B．上移后電場強度大小小于，方向豎直向上C．上移后下極板和上極板之間的電勢差為D．上移后油滴穿越兩板之間的電場時電勢能減少了11．如圖所示，光滑絕緣的水平面上，在寬度的區(qū)域內(nèi)存在一水平向左的勻強電場（除此之外其余位置均無電場），電場強度。在電場區(qū)域內(nèi)某一位置P處有一質(zhì)量、帶電荷量的小滑塊，其以初速度向右運動，空氣阻力忽略，重力加速度。（1）求小滑塊在電場中運動的加速度的大小和方向；（2）P處距勻強電場的右邊界多遠(yuǎn)時，小滑塊可獲得最大速度？并求出該最大速度。12．在光滑絕緣的水平面上，長為2L的絕緣輕質(zhì)細(xì)桿的兩端各連接一個質(zhì)量均為m的帶電小球A和B（均可視為質(zhì)點）組成一個帶電系統(tǒng)，球A所帶的電荷量為+2q，球B所帶的電荷量為3q?，F(xiàn)讓A處于如圖所示的有界勻強電場區(qū)域MNPQ內(nèi)，已知虛線MN位于細(xì)桿的中垂線，MN和PQ的距離為4L，勻強電場的電場場強大小為E，方向水平向右。釋放帶電系統(tǒng)，讓A、B從靜止開始運動，不考慮其它因素的影響。求：（1）釋放帶電系統(tǒng)的瞬間，兩小球加速度的大??；（2）帶電系統(tǒng)從開始運動到速度第一次為零所需的時間；（3）帶電系統(tǒng)運動過程中，B球電勢能增加的最大值。帶電粒子在交變電場中的直線運動13．如圖甲所示，在兩距離足夠大的平行金屬板中央有一個靜止的質(zhì)子（不計重力），時刻，板電勢高于板電勢，當(dāng)兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后，下列圖象中能正確反映質(zhì)子速度、位移、加速度和動能四個物理量隨時間變化規(guī)律的是（）A． B．C． D．14．如圖甲所示，在平行板電容器A、B兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓，t＝0時刻A板電勢比B板高，兩板中間靜止一電子，設(shè)電子在運動過程中不與兩板相碰，而且電子只受靜電力作用，規(guī)定向左為正方向，則下列敘述正確的是（）A．在t＝0時刻釋放電子，則電子運動的v－t圖像如圖丙圖線一所示，該電子一直向B板做勻加速直線運動B．若t＝時刻釋放電子，則電子運動的v－t圖像如圖線二所示，該電子一直向B板做勻加速直線運動C．若t＝時刻釋放電子，則電子運動的v－t圖像如圖線三所示，該電子在2T時刻在出發(fā)點左邊D．若t＝T時刻釋放電子，在2T時刻電子在出發(fā)點的左邊15．平行板電容器兩極板間電壓隨時間變化的圖像如圖所示。當(dāng)時，在極板中間位置由靜止釋放一個帶電粒子，忽略帶電粒子所受重力，則下列說法中正確的是（）A．帶電粒子始終做勻變速運動B．時刻帶電粒子速度為零C．時刻，帶電粒子速度為零D．時刻，帶電粒子回到點16．圖甲是近年來興起的一種靜電耳機，圖乙是其原理圖，A、B為兩片平行固定金屬薄板，M是位于金屬板之間的極薄帶電振膜，音頻信號加在金屬板上，板間將形成隨音頻信號變化的電場，在靜電力作用下振膜振動從而發(fā)出聲音。若兩金屬板可看作間距為d、電容為C的平行板電容器，振膜質(zhì)量為m且均勻帶有+q電荷，其面積與金屬板相等，振膜只能沿垂直金屬板方向平行移動，不計重力和阻力。（1）當(dāng)金屬板充電至電荷量為Q時，求振膜的加速度a。（2）若兩板所加電壓信號UAB如圖丙所示，在t=0時刻振膜從兩板正中間位置由靜止開始運動，為了使振膜做周期為T的重復(fù)運動并且始終不碰到金屬板，求電壓u1和u2的最大值。帶電粒子在勻強電場中的拋體運動17．如圖所示，在空間中水平面MN的下方分布著方向豎直向上的勻強電場，質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點以一定的初速度水平拋出，從B點進入電場，到達(dá)C點時速度方向恰好水平。已知A、B、C三點在同一直線上，，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．小球所受電場力大小為3mgB．小球帶負(fù)電C．小球從A到B與從B到C的運動時間之比為D．小球從A到B與從B到C的合外力沖量的大小相等18．如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子以速度v0從MN連線上的P點水平向右射入大小為E、方向豎直向下的勻強電場中，經(jīng)過一段時間后粒子到達(dá)MN連線上的Q點（圖中未畫出），已知MN與水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，下列說法正確的是（）A．粒子從P點運動到Q點的過程中，電場力的沖量為3mv0B．粒子經(jīng)過Q點時的動能為2mC．P點與Q點之間的距離為D．粒子經(jīng)過Q點時的速度方向與豎直方向的夾角為30°19．如圖裝置是由粒子加速器和平移器組成，平移器由兩對水平放置、間距為的相同平行金屬板構(gòu)成，極板間距離和板長均為L。加速電壓為，兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等均為，電場方向相反。質(zhì)量為m，電荷量為＋q的粒子無初速地進入加速電場，被加速器加速后，從平移器下板邊緣水平進入平移器，最終從平移器上板邊緣水平離開，不計重力。下列說法正確的是（）A．粒子離開加速器時速度B．粒子通過左側(cè)平移器時，豎直方向位移C．與2L相等D．只增加加速電壓，粒子將不能從平移器離開20．示波器是一種多功能電學(xué)儀器，它是由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場組成的。如圖所示，不同的帶負(fù)電粒子（不計重力）在電壓為的電場中由靜止開始加速，從M孔射出，然后射入電壓為的平行金屬板間的電場中，入射方向與極板平行，在滿足帶負(fù)電粒子能射出平行板電場區(qū)域的條件下，則（

）A．若電荷量q相等，則帶負(fù)電粒子在加速電場的加速度大小相等B．若比荷相等，則帶負(fù)電粒子從M孔射出的速率相等C．若電荷量q相等，則帶負(fù)電粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時的動能相等D．若不同比荷的帶負(fù)電粒子由O點射入，偏轉(zhuǎn)角度相同帶電粒子在交變電場中的拋體運動21．如圖甲所示，真空中水平放置兩塊長度為2d的平行金屬板P、Q，兩板間距為d，兩板間加上如圖乙所示最大值為U0的周期性變化的電壓。在兩板左側(cè)緊靠P板處有一粒子源A，自t=0時刻開始連續(xù)釋放初速度大小為v0，方向平行于金屬板的相同帶電粒子，t=0時刻釋放的粒子恰好從Q板右側(cè)邊緣離開電場。已知電場變化周期，粒子質(zhì)量為m，不計粒子重力及相互間的作用力。則（）A．在t=0時刻進入的粒子離開電場時速度大小仍為v0B．粒子的電荷量為C．在時刻進入的粒子離開電場時在豎直方向的位移大小為D．在時刻進入的粒子剛好從P板右側(cè)邊緣離開電場22．如圖甲所示，在空間中建立xOy坐標(biāo)系，α射線管由平行金屬板A、B和平行于金屬板的細(xì)管C組成，放置在第II象限，細(xì)管C到兩金屬板距離相等，細(xì)管C開口在y軸上。放射源P在A板左端，可以沿特定方向發(fā)射某一初速度的α粒子。若金屬板長為L、間距為d，當(dāng)A、B板間加上某一電壓時，α粒子剛好能以速度從細(xì)管C水平射出，進入位于第I象限的靜電分析器中。靜電分析器中存在著輻向電場，α粒子在該電場中恰好做勻速圓周運動，該電場的電場線沿半徑方向指向圓心O，