全国I卷高考物理一轮复习第6章静电场基础课时18电容器带电粒子在电场中的运动Word下载.docx
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全国I卷高考物理一轮复习第6章静电场基础课时18电容器带电粒子在电场中的运动Word下载.docx
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解析由C^-t±
S,知C减小,C=QU不变,Q减小,E=U,E减小,选项B正确。
4nkdUd
答案B
3.(2020•浙江效实中学期中)图3a为示波管的原理图。
如果在电极Y之间所加的电压按图b所示的规律变化,在电极XX之间所加的电压按图c所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是()
图3
11
解析在t=0时刻,UY=0知竖直位移为0,故A、C错误;
在t=—时刻,UY正向
最大知竖直位移正向最大,故B正确,D错误。
4.(2020•杭州二中期中)在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的匀强电
场,电场线如图4中实线所示。
一带正电、初速度不为零的小球从桌面上的A
点开始运动,到C点时,突然受到一个外加的水平恒力F作用而继续运动到B点,其运动轨迹如图中虚线所示,v表示小球经过C点时的速度,贝U()
图4
A.小球在A点的电势能比在B点小
B.恒力F的方向可能水平向左
C.恒力F的方向可能与v方向相反
D.在A、B两点小球的速率不可能相等
解析小球带正电,电场力向右,从A到B,电场力做正功,电势能减少,故A错误;
从C到B小球做曲线运动,小球所受的合力应该指向曲线弯曲的内侧,故恒力F的方向可能水平向左,B正确;
从C到B小球做曲线运动,若恒力F的方向与v方向相反,则合力不可能指向曲线弯曲的内侧,故C错误;
从A到B电场力做正功,拉力F做负功,合力的功可能为零,故小球在A、B两点的速率可能相等,D错误。
5.为了测定一个水平向右的匀强电场的场强大小,小明所在的物理兴趣小组做了如
下实验:
用长为L的绝缘轻质细线,上端固定于0点,下端拴一质量为m带电荷量为+q的小球(可视为质点),如图5所示,开始时,将线与小球拉成水平,然后释放,小球由静止开始向下摆动,摆到B点时速度恰好为零,然后又从B
点向A点摆动,如此往复。
小明用测量工具测量与水平方向所成的角度刚
好为60°
。
不计空气阻力,下列说法中正确的是()
图5
A.在B点时小球受到的合力为0
B.电场强度E的大小为亠哑
q
C.小球从A运动到B,重力势能减小mgL
D.小球在下摆的过程中,小球的机械能和电势能之和先减小后增大
解析小球摆到B点时速度恰好为零,故若小球在B点没有加速度,则小球将静止
在B点,不会再从B点返回到A点,所以小球在B点时所受合外力不为零,选项A错误;
小球从A点运动到B点的过程,由动能定理,有mgLsin60°
-qEL(1—cos60°
)=0,解得E^3mg选项B正确;
小球从A点运动到B点重力势能
减少了mgLsin60°
,选项C错误;
小球下摆的过程中,小球的机械能和电势能相互转化,由能量守恒定律可知,机械能与电势能之和保持不变,选项D错误。
6.(2020•山西运城一模)真空中的某装置如图6所示,其中平行金属板A、B之间有加速电场,CD之间有偏转电场,M为荧光屏。
今有质子、氘核和a粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场,最后打在荧光
屏上。
已知质子、氘核和a粒子的质量之比为1:
2:
4,电荷量之比为1:
1:
2,则下列判断中正确的是()
图6
A.三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同
B.三种粒子打到荧光屏上的位置相同
C.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1:
2:
2
D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1:
4
解析设加速电压为U,偏转电压为U,偏转极板的长度为L,板间距离为d,在加速电场中,由动能定理得qU=如丘,解得Vo=、y2qU,三种粒子从B板运动到荧光屏的过程,水平方向做速度为V0的匀速直线运动,由于三种粒子的比荷不
同,则V0不同,所以三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间不同,故A错误;
种粒子偏转距离相同,打到荧光屏上的位置相同,故B正确;
偏转电场的电场力做功为WqEy,则W与q成正比,三种粒子的电荷量之比为1:
2,则有电场力对三种粒子做功之比为1:
2,故C、D错误。
二、多项选择题
7.(2020•江苏扬州测试)如图7所示,一半径为R的均匀带正电圆环水平放置,环
心为O点,质量为m的带正电的小球从O点正上方h高的A点由静止释放,并穿过带电环,关于小球从A到A关于O的对称点A过程加速度(a)、重力势能(EpG)、机械能(E)、电势能(Ep电)随位置变化的图象一定正确的是(取O点为坐标原点且重力势能为零,竖直向下为正方向,无限远处电势为零)()
*
H
图7
解析圆环中心的场强为零,无穷远处场强也为零,则小球从A点到圆环中心的过
程中,场强可能先增大后减小,则小球所受的电场力先增大后减小,方向竖直向上,由牛顿第二定律得知,重力不变,则加速度可能先减小后增大;
小球穿过圆环后,小球所受的电场力竖直向下,加速度方向向下,为正值,根据对称性可知,电场力先增大后减小,则加速度先增大后减小,故A正确;
小球从A点到圆环中心的过程中,重力势能Ep护mgh小球穿过圆环后,Ep护—mgh重力势能与高度是线性变化的,故B正确;
小球从A点到圆环中心的过程中,电场力做负功,机械能减小,小球穿过圆环后,电场力做正功,机械能增大,故C正确;
由于圆
环所产生的是非匀强电场,小球下落的过程中,电场力做功与下落的高度之间是非线性关系,电势能变化与下落高度之间也是非线性关系,故D错误。
答案ABC
8.如图8所示,是一个由电池、电阻R开关S与平行板电容器组成的串联电路,
开关闭合,在增大电容器两极板间距离的过程中()
B"
图8
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变小
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
解析题图中电容器被充电,A极板带正电,B极板带负电。
根据平行板电容器电容
£
S
大小的决定因素洁才可知,当增大电容器两极板间距离d时,电容C变小。
由于电容器始终与电池相连,电容器两极板间电压UAb保持不变;
根据电容的定
义式C=QQ知,当C减小时,电容器两极板所带电荷量Q都要减少,即电阻R中有从a流向b的电流。
所以选项B、C正确。
答案BC
9.如图9所示,带电荷量之比为qA:
qB=1:
3的带电粒子AB以相等的速度Vo从同一点出发,沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中,分别打在C、D
点,若0C=CD忽略粒子重力的影响,则()
图9
A.A和B在电场中运动的时间之比为1:
B.A和B运动的加速度大小之比为4:
1
C.A和B的质量之比为1:
12
D.A和B的位移大小之比为1:
解析粒子A和B在匀强电场中做类平抛运动,水平方向由x=vot及OC=CD得,
12h
tA:
t=1:
2;
竖直方向由h=2at得a=,它们沿竖直方向下落的加速度大小
之比为aA:
aB=4:
1;
根据a=得,故叫=乔,A和B的位移大小不相等,
mamB12
故选项A、B、C正确。
三、非选择题
10.在绝缘水平面上放有一带正电的滑块、质量为m带电荷量为q,水平面上方虚线左侧空间有水平向右的匀强电场,场强为E,qE>卩mg虚线右侧的水平面光滑。
一轻弹簧右端固定在墙上,处于原长时,左端恰好位于虚线位置,把滑块放到虚线左侧L处,并给滑块一个向左的初速度vo,已知滑块与绝缘水平面间的动摩擦因数为卩,求:
(1)弹簧的最大弹性势能;
(2)滑块在整个运动过程中产生的热量。
一12
解析⑴设滑块向左运动x时减速到零,由动能定理有—(qE+卩mg)x=—2mv①
滑块从虚线处压缩弹簧至最短的过程,机械能守恒,动能全部转化为弹性势能,所以弹簧的最大弹性势能为
l,l、,m(qE—卩mgv心
曰尸(qE-卩mg)L+2皿+卩0^⑤
(2)滑块往返运动,最终停在虚线位置,整个过程电场力做正功,为WqEL,电势
能减少量为qEL,由能量守恒定律,整个过程产生的热量等于滑块机械能的减少
12
量与电势能的减少量之和,即Q=qEL+qmvi⑥
(2)qEL+fmV
11.(2020•安徽理综,23)在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为
E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m,带电量为+q的粒子,B和C是粒子运动轨迹上的两点,如图11所示,其中10为常数。
粒子所受重力忽略不计。
求:
由运动学公式得yD=1aT④
从D到C做类平抛运动,沿y轴方向:
y°
+3l0=1a(2T)2⑤
⑶粒子由D到C过程中
x轴方向:
210=VD-2T⑧
VC=;
Vd+Vcy⑩
12.
如图12所示,一质量为m电荷量为q的带正电小球(可看作质点)从y轴上的A点以初速度V。
水平抛出,两长为L的平行金属板MN倾斜放置且与水平方向间
图12
(1)若带电小球恰好能垂直于M板从其中心小孔B进入两板间,试求带电小球在y
轴上的抛出点A的坐标及小球抛出时的初速度V0;
(2)若该平行金属板MN间有如图所示的匀强电场,且匀强电场的电场强度大小与
小球质量之间的关系满足E=4mg试计算两平行金属板MN之间的垂直距离d
5q
至少为多少时才能保证小球不打在N板上。
解析
(1)设小球由y轴上的A点运动到金属板M的中点B的时间为t,由题意,在
与x轴平行的方向上,有geos9=Vot
Vo
tan0=—
gt
带电小球在竖直方向上下落的距离为h=ggt
所以小球抛出点A的纵坐标为y=h+gsin0
以上各式联立并代入数据可解得
2L4L
—h=—15g'
15
一17
所以小球抛出点A的坐标为(0,30L),小球抛出时的初速度大小为
11
⑵设小球进入电场时的速度大小为V,贝U由动能定理可得mgh=qmV—qmV
解得v=
带电小球进入匀强电场后的受力情况如图所示
因为E=45mg所以qE=mgcos0
因此,带电小球进入该匀强电场之后,将做类平抛运动。
其加速度大小为
设带电小球在该匀强电场中运动的时间为t'
,欲使小球不打在N板上,由平抛运
动的规律,可得d=vt'
联立以上各式并代入数据可得d=晋L
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