(新课标安徽专版)高三物理一轮复习-电容器与电容-带电粒子在电场中的运动随堂检测

〔新课标安徽专版〕?金版新学案?2021高三物理一轮复习 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动随堂检测(本栏目内容，学生用书中以活页形式分册装订成册！)1．某空间内有高度为d、宽度足够宽、方向水平向左的匀强电场．当在该空间内建立如右图所示的坐标系后，在x轴上的P点沿y轴正方向连续射入质量和电荷量均相同、且带电性质也相同的带电粒子(粒子重力不计)，由于粒子的入射速率v(v＞0)不同，有的粒子将在电场中直接通过y轴，有的将穿出电场后再通过y轴．设粒子通过y轴时，离坐标原点的距离为h，从P到y轴所需的时间为t，那么(　　)A．由题设条件不能判断出粒子的带电性质B．对h≤d的粒子，h越大，t越大C．对h≤d的粒子，在时间t内，电场力对粒子做的功不相等D．h越大的粒子，进入电场时的速率v也越大【解析】　由题设条件，粒子必定受到向左的电场力，电场方向向左，故粒子必带正电荷，A错误．h≤d的粒子，都没有飞出电场，电场方向上的加速度a＝，因粒子的带电荷量和质量都相等，故加速度相等，到达y轴的时间也相等，该过程电场力做功W＝qExo相等，所以B、C错误．而初速度越大的粒子在粒子到达y轴的时间内，竖直向上的位移越大，所以D正确．【答案】　D2．如右图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿下板边缘飞出．假设下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，那么带电小球(　　)A．将打在下板中央B．仍沿原轨迹由下板边缘飞出C．不发生偏转，沿直线运动D．假设上板不动，将下板上移一段距离，小球不可能打在下板的中央【解析】　将电容器上板或下板移动一小段距离，电容器带电荷量不变，由公式E＝＝＝，可知，电容器产生的场强不变，以相同速度入射的小球仍将沿原轨迹运动．下板不动时，小球沿原轨迹由下板边缘飞出；当下板向上移动时，小球可能打在下板的中央．综上所述选项B正确．【答案】　B3．(2021年海门模拟)如右图所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体．灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏．如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，那么(　　)A．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在增大B．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在增大C．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在减小D．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在减小【解析】　电流计指针向左偏转，说明流过电流计G的电流由左→右，那么导体芯A所带电荷量在减小，由Q＝CU可知，芯A与液体形成的电容器的电容减小，那么液体的深度h在减小，故D正确．【答案】　D4．一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电荷量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比．假设两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降；假设两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升．假设两极板间电压为－U，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是(　　)A．2v、向下　　　　　　 B．2v、向上C．3v、向下 D．3v、向上【解析】　以油滴为研究对象，根据共点力平衡条件：不加电压时，mg－kv＝0所加电压为U时，mg＋kv－＝0所加电压为－U时，mg＋－kv′＝0由以上各式得：v′＝3v，方向竖直向下．【答案】　C5．如右图所示，M、N是竖直放置的两平行金属板，分别带等量异种电荷，两极间产生一个水平向右的匀强电场，场强为E，一质量为m、电荷量为＋q的微粒，以初速度v0竖直向上从两极正中间的A点射入匀强电场中，微粒垂直打到N极上的C点，AB＝BC.不计空气阻力，那么可知正确的选项是(　　)A．微粒在电场中作直线运动B．微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等C．MN板间的电势差为2mv/qD．MN板间的电势差为Ev/2g【解析】　因电场力、重力均为恒力，其合力也为恒力，且和初速度方向不共线，故微粒做变速曲线运动—即抛物线运动．A项错误；因AB＝BC，即·t＝·t可见vC＝v0.故B项正确；由q·＝mv，得U＝＝，故C项错误；又由mg＝qE得q＝代入U＝，得U＝，故D项错误．【答案】　B6．如右图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场E和竖直向下的重力场g，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示直线由A向B直线前进．那么(　　)A．微粒带正、负电荷都有可能B．微粒做匀减速直线运动C．微粒做匀速直线运动D．微粒做匀加速直线运动【解析】　由带电微粒恰能沿图示直线由A向B直线前进可知微粒所受的合外力一定沿图示直线方向，微粒所受的重力方向竖直向下，那么所受电场力方向一定向左，所以微粒一定带负电，且合外力方向与初速度方向相反，微粒做匀减速直线运动，B正确．【答案】　B.7．如右图所示，竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场，在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始释放，两小球最后都能打在右极板上的同一点．那么从开始释放到打到右极板的过程中(　　)A．它们的运行时间tP>tQB．它们的电荷量之比qP∶qQ＝2∶1C．它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝4∶1D．它们的电势能减少量之比ΔEP∶ΔEQ＝2∶1【解析】　此题考查必修2运动的合成与分解、选修3－1电场．在竖直方向加速度均为g，位移相等，所以它们运行时间相等，A项错误；水平位移xP＝2xQ，aPt2＝2×aQt2，FP＝2FQ，qP＝2qQ，qP∶qQ＝2∶1，B项正确；ΔEkP＝mgh＋FPx，ΔEkQ＝mgh＋FQ，所以ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1，C项错误；ΔEP∶ΔEQ＝FPx∶FQ＝4∶1，D项错误．【答案】　B8．如右图所示，在粗糙的斜面上固定一点电荷Q，在M点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块，小物块在Q的电场中沿斜面运动到N点静止，那么从M到N的过程中(　　)A．小物块所受的电场力增大B．小物块的电势能可能增加C．小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功D．M点的电势一定高于N点的电势【解析】　Q为点电荷，由于M点距点电荷Q的距离比N点小，所以小物块在N点受到的电场力小于在M点受到的电场力，选项A错误．由小物块的初、末状态可知，小物块从M到N的过程先加速再减速，而重力和摩擦力均为恒力，所以电荷间的库仑力为斥力，电场力做正功，电势能减小，选项B错误．由功能关系可知，克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和，应选项C正确．因不知Q和物块的电性，无法判断电势上下，选项D错误．【答案】　C9．如右图所示，处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角，AB直线与匀强电场E互相垂直．在A点以大小为v0的初速度水平抛出一质量为m，带电荷量为＋q的小球，经时间t，小球下落一段距离过C点(图中未画出)时速度仍为v0，在小球由A点运动到C点的过程中，以下说法中正确的选项是(　　)A．电场力对小球做功为零B．小球的电势能增加C．小球的机械能减少量为mg2t2D．C可能位于AB直线的左侧【解析】　由动能定理，得mgh＋W电＝0，可知W电＝－mgh＜0，即电场力对小球做负功，电势能增加，C位置应位于AB直线的右侧；由于小球运动到C点时的动能未变，重力势能的减少量为ΔEp＝mgh＝mg·at2＝mg··t2＞mg2t2.选项B正确．【答案】　B10．(2021年宁德质检)如右图所示，半径为R的环形塑料管竖直放置，AB为该环的水平直径，且管的内径远小于环的半径，环的AB及以下局部处于水平向左的匀强电场中，管的内壁光滑．现将一质量为m，带电荷量为＋q的小球从管中A点由静止释放，qE＝mg.求：(1)小球释放后，第一次经过最低点D时的速度和对管壁的压力；(2)小球释放后，第一次经过最高点C时管壁对小球的作用力．【解析】　(1)小球从A至D点，由动能定理mgR＋qER＝mvv1＝2由牛顿第二定律FN－mg＝mFN＝5mg由牛顿第三定律FN＝F′N小球对管壁的压力为5mg，方向向下．(2)小球第一次经过C点时，由动能定理－mgR＋qE·2R＝mv设在C点管壁对小球的作用力方向向下mg＋FC＝m解得FC＝mgFC的方向向下．【答案】　(1)2　5mg　方向向下(2)mg　方向向下11．如右图所示，平行板电容器A、B间的电压为U，两板间的距离为d，一质量为m、带电荷量为q的粒子，由两板中央O点以水平速度v0水平射入，落在C处，BC＝l.假设将B板向下拉开，初速度v0不变，那么粒子将落在B板的C′点，求BC′为多长．(粒子的重力忽略不计)【解析】　根据牛顿第二定律，带电粒子在落到C点之前，有q＝ma，所以a＝.而带电粒子运动的情况为l＝v0t.d＝at2＝·t2.带电粒子落在C′点之前，根据牛顿第二定律得q＝ma′.所以a′＝，得l′＝v0t′.d＋d＝a′t′2＝··t′2.解方程组得BC′的长为l′＝l.【答案】　l12．(2021年浙江卷)如右图所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板．有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止．假设某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB＝－，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为－q，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回．小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ，假设不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间．那么(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？【解析】　(1)加电压后，B板电势高于A板，小物块在电场力与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动．电场强度为E＝小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，那么合外力为F合＝qE－μmg故小物块运动的加速度为a1＝＝＝μg设小物块与A板相碰时的速度为v1，那么v＝2a1l解得v1＝.(2)小物块与A板相碰后以与v1大小相等的速度反弹，因电荷量及电性改变，电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块做匀减速直线运动．小物块所受的合外力大小为F合＝μmg－加速度大小为a2＝＝μg设小物块碰后到停止的时间为t，注意到末速度为零，有0－v1＝－a2t解得t＝＝4设小物块碰后停止时距离A板的距离为x，注意到末速度为零，有0－v＝－2a2x那么x＝＝2l或距离B板为d－2l.【答案】　(1)　(2)4　2l或d－2l。