广东2014版高中物理《复习方略》课时提升作业(二十六) 第九章 第3讲电容器的电容　带电粒子在电场中的运动.doc

1、优质文档优质文档温馨提示：此套题为 Word 版，请按住 Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭 Word 文档返回原板块。课时提升作业(二十六)(40分钟 100 分)一、选择题(本大题共 10小题,每小题 7分,共 70分。每小题至少一个答案正确,选不全得 3分)1.根据电容器电容的定义式 C= ,可知 ( )QA.电容器所带的电荷量 Q越多,它的电容就越大,C 与 Q成正比B.电容器不带电时,其电容为零C.电容器两极板之间的电压 U越高,它的电容就越小,C 与 U成反比D.以上说法均不对2.(2013呼伦贝尔模拟)如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒。S 闭

2、合时,该微粒恰好能保持静止。在以下两种情况下:保持 S闭合,充电后将 S断开。下列说法能实现使该带电微粒向上运动到上极板的是( )A.情况下,可以通过上移极板 M实现B.情况下,可以通过上移极板 N实现C.情况下,可以通过上移极板 M实现D.情况下,可以通过上移极板 N实现优质文档优质文档3.如图所示,一个带正电的粒子以一定的初速度垂直进入水平方向的匀强电场,若不计重力,在图中能正确描述粒子在电场中运动轨迹的是 ( )4.(2013淄博模拟)如图所示,用电池对电容器充电,电路 a、b 之间接有一灵敏电流表,两极板间有一个电荷 q处于静止状态。现将两极板的间距变大,则 ( )A.电荷将向上加速运

3、动B.电荷将向下加速运动C.电流表中将有从 a到 b的电流D.电流表中将有从 b到 a的电流5.(2013常州模拟)如图所示,有一带电粒子贴着 A板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为 U1时,带电粒子沿轨迹从两极正中间飞出,当偏转电压为U2时,带电粒子沿轨迹落到 B板中间,设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为 ( )A.U1U 2=18 B.U1U 2=14C.U1U 2=12 D.U1U 2=116.如图所示,质量相等的两个带电液滴 1和 2从水平方向的匀强电场中 O点静止释放后,分别抵达 B、C 两点,若AB=BC,则它们带电荷量之比 q1q 2等于 ( )优质文档优质

4、文档A.12 B.21C.1 D. 12 27.如图所示,A、B 两导体板平行放置,在 t=0时将电子从 A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计)。分别在 A、B两板间加四种电压,它们的 UAB-t图线如下列四图所示,其中可能使电子到不了 B板的是 ( )8.(2013临沂模拟)如图所示,平行板电容器的两个极板竖直放置,并接直流电源。若一带电粒子恰好能沿图中轨迹穿过电容器,a 到 c是直线,由于电极板边缘效应,粒子从 c到d的运动轨迹是曲线,重力加速度为 g,则该粒子 ( )A.在 ac段受重力与电场力平衡并做匀速运动,cd 段电场力大于重力B.从 a到 c粒子做匀加速直线运动,加速度是gC.

5、从 a到 d粒子的重力势能减小,电势能增加优质文档优质文档D.从 a到 d粒子所受合力一直沿轨迹的切线方向9.(2013昆明模拟)如图所示,C 是中间插有电介质的电容器,a 和 b为其两极板,a 板接地,P 和 Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球;P 板与 b板用导线相连,Q 板接地。开始时悬线静止在竖直方向,在 b板带电后,悬线偏转角度 变大的是 ( )A.缩小 a、b 间的正对面积B.减小 a、b 间的距离C.取出 a、b 两极板间的电介质,换一块形状大小相同的导体D.取出 a、b 两极板间的电介质10.光滑水平面上有一边长为 l 的正方形区域处在场强为 E的匀强电

6、场中,电场方向与正方形一边平行。一质量为 m、带电荷量为+q 的小球由某一边的中点,以垂直于该边的水平初速度 v0进入该正方形区域。当小球再次运动到该正方形区域的边缘时,具有的动能可能为 ( )A.0 B. m + qEl12v2012C. m D. m + qEl12v20 12v2023二、计算题(本大题共 2小题,共 30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)优质文档优质文档11.(15分)如图所示,在两条平行的虚线内存在着宽度为 L、场强为 E的匀强电场,在与右侧虚线相距也为 L处有一与电场平行的屏。现有一电荷量为+q、质量为m的带电粒子(重力不计),以垂直于电场线

7、方向的初速度 v0射入电场中,v 0方向的延长线与屏的交点为 O。试求:(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间;(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值 tan;(3)粒子打到屏上的点 P到 O点的距离 x。12.(能力挑战题)(15 分)如图所示为密立根油滴实验示意图。在电介质为空气的电容器中,观测以某一速度滴入的油滴。当开关 S断开时,从上板小孔飘入的带电油滴能以稳定的速率 v1下降。合上 S,过一会儿油滴由下降转为上升,稳定时速率为 v2。设油滴的质量为 m,电源电压为 U,板间距离为 d,油滴受到空气的黏滞阻力的大小与速度成正比,即 Ff=kv(式中 k为未知量)。(1

8、)求油滴所带的电荷量 q。(2)设两板间距 d=0.5 cm,板间电压 U=150V,测得油滴的直径 D=1.1010-6m,油滴的密度 =1.0510 3kg/m3,若实验中观察到油滴向下和向上匀速运动的速率相等,试由此计算油滴的电荷量并说明电性。优质文档优质文档答案解析1.【解析】选 D。电容器的电容的大小与其本身因素有关 ,与带电量的多少、两极板电压的大小无关,故 A、B、C 错误,D 正确。2.【解析】选 B。保持 S 闭合时,电容器电压不 变,板间电场强度 E= ,当 d 减小时 EU变大,可使电场力大于重力,从而使微粒向上运动,故 A 错 B 对。充电后断开 S 时,电容器带电量不

9、变,则板间电场强度 E= = ,C= ,所以 E= ,E 不随 d 而U Q 4 4变化,故 C、D 均错。3.【解析】选 C。粒子在电场中做类平抛运动,受力方向总是沿电场线方向指向轨迹的凹侧,C 正确。4.【解析】选 B、D。充 电 后电容器的上极板 A 带正电。不断开电源,增大两板间距,U 不变、d 增大。由 E= 知两极板间场强减小。场强减小会使电荷 q 受到的电场U力减小,电场力小于重力,合力向下,电荷 q 向下做加速运动。由 C= 知 d 增大4时,电容 C 减小。由 Q=CU 知极板所带电荷量减少,会有一部分电荷返回电源,形成逆时针方向的电流。电流表中将会有由 b 到 a 的电流,

10、选项 B、D 正确。优质文档优质文档5.【解析】选 A。两种情况下带电粒子的运动时间 之比 t1t2=21,偏转距离之比y1y2=12,由 y= at2得两种情况下粒子的加速度之比 = = ,由于 a= ,12 a12y12t222118 qUa1,故 U1U2=18,A 正确。【变式备选】(2013 济南模拟)a 、b、c 三个 粒子由同一点同时垂直场强方向进入偏转电场,其轨迹如图所示,其中 b 恰好飞出电场,由此可以肯定( )A.在 b 飞离电场的同时,a 刚好打在负极板上B.b 和 c 同时飞离电场C.进 入 电场时,c 的速度最大,a 的速度最小D.动能的增量相比,c 的最小,a 和

11、b 的一样大【解析】选 A、C、D。由 = t2可知,t a=tb,A 正确; 而 yc= ,tcvbva,C 正确; 由 Ek=Eqy 可知,E kb=EkaEkc,故 D 正确。L6.【解析】选 B。竖直方向有 h= gt2,水平方向有 l= t2,联立可得 q= ,所以有12 12 m= ,B 对。q12217.【解析】选 B。在 A 选项所加电压下,电子将一直向 B 板加速运动; 在 C 选项所加电压下,电子是先加速再减速至 0,再加速再减速至 0,一直向 B 板运动;D 选项和C 选项一样,只不过电子的加速度发生变化;只有在 B 选项所加电压下,电子先向B 板加速再减速,再向 A 板

12、加速再减速至初始位置,且速度变为 0,如此往复运动,故选 B。优质文档优质文档8.【解析】选 B。由粒子在电场中的运动轨迹可判断粒子受力如图,合力 F 必沿 ac 方向 ,由几何知识可求得加速度大小 a= ,故 A 错 B 对。此过程中由于电场力做正功,所以电势F g能减小,故 C 错。从 a 到 c 过程粒子所受合力沿 ac 方向,在 cd段受合力斜向右上方,故 D 错。9.【解析】选 A、D。欲使偏转角度 变大,应使 P、Q 板间的电势差变大,由于 a 板、Q 板接地,b 板、P 板连接在一起,所以应使 a、b 板间的电势差增大,再据 U= 可知,在QQ 不变时,应使 C 减小,由电容的决

13、定式 C= 可知,应使 S 减小或 r减小或 d4增大,故选项 A 和 D 正确。10.【解析】选 A、B、C。如题图所示。(1)当它从 bc 边中点垂直该边以水平初速度 v0进入电场时,由动能定理得:qEl=Ek- m12 v20即 Ek=qEl+ m 。12 v20(2)当它从 ab 边中点垂直该边进入,则可能沿 ad 边射出,也可能沿 cd 边射出。若从 ad 边射出,则 =Ek- m ,即q2 12 v20Ek= + m ,则选项 B 正确;q2 12 v20若从 cd 边射出,设射出点与射入点沿场强方向的距离为 x,0 m ,则未出电场区,之后做反向匀加速运动,返回 ad 边时,动能

14、仍为12 v20m ,故选项 C 正确。12 v20若 qEl m ,则到达 bc 边动能 Ek= m -qEl。故答案为 A、B、C。12 v20 12 v20【总结提升】求解电场中的多解问题的方法技巧(1)首先根据物体做直线运动和曲线运动的条件分析带电粒子在电场中运动的可能轨迹:是直线还是曲线;轨迹的形状和位置等。(2)再由 电场 范围和题目要求分析带电粒子在电场中运动的所有可能入射点和出射点,并进行分析和归纳;若运动过程复杂要善于用分段分析。(3)灵活运用牛顿运动定律、运动学公式、运动的合成与分解或动能定理、能量守恒定律归类分析、分类解答。11.【解析】(1)根据题意,粒子在垂直于电场线

15、的方向上做匀速直线运动,所以粒子从射入到打到屏上所用的时间 t= . (3 分)20(2)设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为 vy,根据牛顿第二定律,粒子在电场中的加速度为:a= (1 分)E优质文档优质文档所以 vy=a = (2 分)L0q0所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为 tan= =v0。 (2 分)q20(3)设粒子在电场中的偏转距离为 y,则y= a( )2= (2 分)12 L0 12q220又 x=y+Ltan, (3 分)解得:x= (2 分)32220答案：(1) (2) (3)20 q20 3222012.【解题指南】解答本题时应注意以下三点:(1)正确分析油滴的受力情况和运动状态;(2)阻力大小 Ff=kv 中的 k 是未知数,答案中不能有 k;(3)正确表达出油滴质量与直径的关系式。【解析】(1) 设 向下为正方向,S 合上前,油滴以速率 v1匀速下降,受重力 mg 和向上的空气黏滞阻力 kv1作用,有:mg=kv 1 (3 分)S 合上后油滴以速率 v2匀速上升时,电场力 qE 必向上,重力 mg 和空气阻力 kv2均向下,有:qE=mg+kv 2又 E= (3 分)U