2014高三物理一轮复习-第六章-第3讲-电容器与电容、带电粒子在电场中的运动2.doc

第六章 第3讲 电容器与电容、带电粒子在电场中的运动2一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1(2013届陕西师大附中检测)冬天当脱毛线衫时，静电经常会跟你开开小玩笑下列一些相关的说法中正确的是()A在将外衣脱下的过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷B如果内外两件衣服可看作是电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电荷量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小C在将外衣脱下的过程中，内外两衣间隔增大，衣物上电荷的电势能将增大(若不计放电中和)D脱衣时如果人体带上了正电，当手接近金属门把时，由于手与门把间空气电离会造成对人体轻微的电击2.图6317三个分别带有正电、负电和不带电的质量相同的颗粒，从水平放置的平行带电金属板左侧以相同速度v0垂直电场线方向射入匀强电场，分别落在带正电荷的下板上的a、b、c三点，如图6317所示，下面判断正确的是()A落在a点的颗粒带正电，c点的带负电，b点的不带电B落在a、b、c点的颗粒在电场中的加速度的关系是aaabacC三个颗粒在电场中运动的时间关系是tatbtcD电场力对落在c点的颗粒做负功3.图6318(2013届石家庄一中检测)如图6318所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，指出下列对电子运动的描述中错误的是(设电源电动势为U)()A电子到达B板时的动能是U(eV)B电子从B板到达C板动能变化量为零C电子到达D板时动能是3U(eV)D电子在A板和D板之间做往复运动4.图6319(2013届西安一中模拟)一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图6319所示以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，W表示正电荷在P点的电势能若保持负极板不动，将正极板移动到图中虚线所示的位置，则下列判断正确的是()AU变小，E不变BE变大，W变大CU变小，W不变 DU不变，W不变5.图6320(2013届榆林一中模拟)如图6320所示，矩形区域ABCD内存在竖直向下的匀强电场，两个带正电的粒子a和b以相同的水平速度射入电场，粒子a由顶点A射入，从BC的中点P射出，粒子b由AB的中点O射入，从顶点C射出若不计重力，则a和b的比荷(即粒子的电荷量与质量之比)是()A12 B21C18 D816(2013届安康中学抽样测试)如图6321甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在下图中，反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是()甲乙图63217.图6322(2013届山西省实验中学质检)如图6322所示，在xOy竖直平面内存在着水平向右的匀强电场有一带正电的小球自坐标原点沿着y轴正方向以初速度v0抛出，运动轨迹最高点为M，与x轴交点为N，不计空气阻力，则小球()A做匀加速运动B从O到M的过程动能增大C到M点时的动能为零D到N点时的动能大于mv8.图6323如图6323所示，MPQO为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E，ACB为光滑固定的半圆形轨道，圆轨道半径为R，AB为圆水平直径的两个端点，AC为圆弧一个质量为m、电荷量为q的带电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是()A小球一定能从B点离开轨道B小球在AC部分可能做匀速圆周运动C若小球能从B点离开，上升的高度一定小于HD小球到达C点的速度可能为零9(2013届太原一中检测)如图6324所示，光滑的水平轨道AB，与半径为R的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点，AB水平轨道部分存在水平向右的匀强电场，半圆形轨道在竖直平面内，B为最低点，D为最高点一质量为m、带正电的小球从距B点x的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动，恰能通过最高点，则()图6324AR越大，x越大BR越大，小球经过B点后瞬间对轨道的压力越大Cm越大，x越大Dm与R同时增大，电场力做功增大10(2013届海口模拟)如图6325甲所示，三个相同的金属板共轴排列，它们的距离与宽度均相同，轴线上开有小孔，在左边和右边两个金属板上加电压U后，金属板间就形成匀强电场；有一个比荷1.0102 C/kg的带正电的粒子从左边金属板小孔轴线A处由静止释放，在电场力作用下沿小孔轴线射出(不计粒子重力)，其vt图象如图6325乙所示，则下列说法正确的是()图6325A右侧金属板接电源的正极B所加电压U100 VC乙图中的v2 2 m/sD通过极板间隙所用时间比为1(1)二、非选择题(本题共2小题，共30分计算题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)11(15分)如图6326所示，AB是一倾角为37的绝缘粗糙直轨道，滑块与斜面间的动摩擦因数0.30，BCD是半径为R0.2 m的光滑圆弧轨道，它们相切于B点，C为圆弧轨道的最低点，整个空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E4.0103 N/C，质量m0.20 kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下已知斜面AB对应的高度h0.24 m，滑块带电荷量q5.0104 C，取重力加速度g10 m/s2，sin 370.60，cos 370.80.求：图6326(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端B点时的速度大小；(2)滑块滑到圆弧轨道最低点C时对轨道的压力12(15分)(2013届西安三校联考)如图6327，直流电源的路端电压U182 V，金属板AB、CD、EF、GH相互平行、彼此靠近它们分别和变阻器上的触点a、b、c、d连接变阻器上ab、bc、cd段电阻之比为123.孔O1正对B和E，孔O2正对D和G.边缘F、H正对一个电子以初速度v04106 m/s沿AB方向从A点进入电场，恰好穿过孔O1和O2后，从H点离开电场金属板间的距离L12 cm，L24 cm，L36 cm.电子质量me9.11031 kg，电荷量q1.61019 C正对的两平行板间可视为匀强电场，求：图6327(1)各相对两板间的电场强度；(2)电子离开H点时的动能；(3)四块金属板的总长度(ABCDEFGH)答案与解析1【解析】摩擦起电实质是电子的转移，则两物体应带异种电荷，故A项错；由U知，Q不变，C减小，U增大，故B项错；因内外衣带异种电荷，将它们间隔增大时，克服电场力做功，电势能增大，故C项正确；人体带上正电，与金属门把接近时会放电，D项正确【答案】CD2.【解析】由于带电粒子都打在极板上，所以沿电场方向匀加速运动的时间t，垂直电场方向匀速运动由xv0t，得tatbtc，所以aaabac，再由牛顿第二定律可推出，a带负电，b不带电，c带正电，故答案为B、D.【答案】BD3.【解析】由电路图可得，电子在A、B板间加速运动，电场力做正功U(eV)，在B、C板间匀速运动，在C、D板间减速运动，电场力做负功U(eV)，所以电子在D板处速度为零，电子在A板和D板之间做往复运动，所以答案为C.【答案】C4.【解析】与电源断开后，电容器两极板所带电荷量一定，则：E，U，所以E.对于平行板电容器有：C.所以E4k，与d无关，故E不变当正极板向下移动时，d减小，U减小，A项正确因极板间场强没变，正电荷P相对负极板的位置没变，所以，W不变，C项正确【答案】AC5.【解析】设AB长为2h，BC长为2l，对a粒子得2h()2，对b粒子得h()2，由两式得，故选D项【答案】D6【解析】在平行金属板之间加上如题图乙所示的交变电压时，因为电子在平行金属板间所受的电场力F，所以电子所受的电场力大小不变由牛顿第二定律Fma可知，电子在第一个内向B板做匀加速直线运动，在第二个内向B板做匀减速直线运动，在第三个内反向做匀加速直线运动，在第四个内向A板做匀减速直线运动，所以at图象如图D所示，vt图象如图A所示；又因匀变速直线运动位移xv0tat2，所以xt图象应是曲线【答案】AD7.【解析】带正电的小球自坐标原点沿着y轴正方向以初速度v0抛出后受到恒定的合力作用做匀变速运动，在运动开始的一段时间内合力与速度的夹角为钝角，速度减小，A、B都错；小球自坐标原点到M点，y方向在重力作用下做速度减小到零的匀变速运动，x方向在电场力作用下做初速度为零的匀加速运动，所以到M点时的动能不为零，C错；由动能定理有：qExmvmv0，D正确【答案】D8.【解析】若电场力大于重力，则有可能不从B点离开轨道，选项A错误；若电场力等于重力，小球在AC部分做匀速圆周运动，选项B正确；因电场力做负功，则机械能损失，上升的高度一定小于H，选项C正确；由圆周运动知识可知，若小球到达C点的速度为零，则在此之前就已脱轨了，选项D错误【答案】BC9【解析】小球在BCD部分做圆周运动，在D点，mgm，小球由B到D的过程中有：2mgRmvmv，vB，R越大，小球经过B点时的速度越大，则x越大，选项A正确；在B点有：FNmgm，FN6mg，选项B错误；由Eqxmv，知m越大，小球在B点的动能越大，x越大，电场力做功越多，选项C、D正确【答案】ACD10【解析】带正电的粒子在电场力作用下由左极板向右运动，可判断左侧金属板接电源正极，A选项错误由vt图象可知，带电粒子的加速度a2 m/s2，两极板间距d0.25 m，由qEma得E200 V/m，U2Ed100 V，B选项正确可将粒子在两个间隙间的运动看成是初速度为零的连续的匀加速运动，两间隙距离相等，则有t1t21(1)，D选项正确v1v21，将v11.0 m/s代入，得v2 m/s，C选项错误【答案】BD11【解析】(1)滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦力f(mgqE)cos 370.96 N设到达斜面底端时的速度为v1，根据动能定理得(mgqE)hfmv解得v12.4 m/s(2)滑块从B到C，由动能定理可得：(mgqE)R(1cos 37)mvmv当滑块经过最低点时，有FN(mgqE)m由牛顿第三定律：FNFN解得：FN11.36 N【答案】(1)2.4 m/s(2)11.36 N12【解析】(1)三对正对极板间电压之比U1U2U3RabRbcRcd123板间距离之比L1L2L3123故三个电场场强相等E1 516.67 N/C(2)根据动能定理qUmev2mev电子离开H点时的动能EkmevqU3.641017 J(3)由于板间场强相等，则电子在竖直方向所受电场力不变，加速度恒定，可知电子做类平抛运动：竖直方向：L1L2L3t2水平方向：xv0t消去t解得x0.12 m四块金属板的总长度ABCDEFGH2x0.24 m【答案】(1)见解析(2)3.641017 J(3)0.24 m9