1、 A组基础巩固知识点一平行板电容器的动态分析1.(2016高考天津卷)如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一固定在P点的点电荷,以E表示两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,表示静电计指针的偏角若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则()A增大,E增大B增大,Ep不变C减小,Ep增大 D减小,E不变解析:若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离,根据C可知,C变大;根据QCU可知,在Q一定的情况下,两极板间的电势差减小,则静电计指针偏角减小;根据E,QCU,C联立可得E,可知E不变;P点离下极
2、板的距离不变,E不变,则P点与下极板的电势差不变,P点的电势不变,故Ep不变;由以上分析可知,选项D正确答案:D2如图所示,电容器极板间有一可移动的电介质板,介质与被测物体相连,电容器接入电路后,通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置,则下列说法中正确的是()A若电容器极板间的电压不变,x变大,电容器极板上带电荷量增加B若电容器极板上带电荷量不变,x变小,电容器极板间电压变大C若电容器极板间的电压不变,x变大,有电流流向电容器的正极板D若电容器极板间的电压不变,x变大,有电流流向电容器的负极板解析:若x变大,则由C,可知电容器电容减小,在极板间的电压不变的情况下,由QCU知电容器带电荷量减
3、少,此时带正电荷的极板得到电子,带负电荷的极板失去电子,所以有电流流向负极板,A、C错误,D正确若电容器极板上带电荷量不变,x变小,则电容器电容增大,由U可知,电容器极板间电压减小,B错误答案:D知识点二带电粒子在电场中的直线运动3.两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m、电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射出,最远到达A点,然后返回,如图所示,OAh,此电子具有的初动能是()A.BedUhC. D.解析:由动能定理得:ehEk,所以Ek.答案:D4(多选)如图所示,M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场,质量为m、电荷量为q的带电粒子,以初速度v0由小孔进入电场
4、,当M、N间电压为U时,粒子刚好能到达N板,如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回,则下述措施能满足要求的是()A使初速度减为原来的B使M、N间电压提高到原来的2倍C使M、N间电压提高到原来的4倍D使初速度和M、N间电压都减为原来的解析:在粒子刚好到达N板的过程中,由动能定理得qEd0mv,所以d,令带电粒子离开M板的最远距离为x,则使初速度减为原来的,x;使M、N间电压提高到原来的2倍,电场强度变为原来的2倍,x,使M、N间电压提高到原来的4倍,电场强度变为原来的4倍,x;使初速度和M、N间电压都减为原来的,电场强度变为原来的一半,x.答案:BD5.(多选)(2018牡丹江市一中月
5、考)如图所示,纸面内有一匀强电场,带正电的小球(重力不计)在恒力F的作用下沿图中虚线由A匀速运动至B,已知力F和AB间夹角为,AB间距离为d,小球带电量为q,则下列结论正确的是()A电场强度的大小为EFcos /qBAB两点的电势差为UABFdcos /qC带电小球由A运动至B过程中电势能增加了Fdcos D带电小球若由B匀速运动至A,则恒力F必须反向解析:由题,小球的重力不计,只受到电场力与恒力F而做匀速直线运动,则有,qEF,则得场强E,故A错误A、B两点的电势差为UEdcos ,故B正确带电小球由A运动至B过程中恒力做功为WFdcos ,根据功能关系可知,电势能增加了Fdcos ,故C正
6、确,小球所受的电场力恒定不变,若带电小球由B向A做匀速直线运动时,F大小、方向不变,故D错误答案:BC知识点三带电粒子在匀强电场中的偏转6.如图所示,场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd,水平边ab长为s,竖直边ad长为h.质量均为m、带电量分别为q和q的两粒子,由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区域(两粒子不同时出现在电场中)不计重力,若两粒子轨迹恰好相切,则v0等于()A.B.C. D.解析:根据对称性,两粒子轨迹的切点位于矩形区域abcd的中心,则在水平方向有sv0t,在竖直方向有ht2,解得v0,故选项B正确,选项A、C、D错误答案:B7.如图所示
7、,带正电的粒子以一定的初速度v0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内,恰好沿下板的边缘飞出,已知板长为L,板间的距离为d,板间电压为U,带电粒子的电荷量为q,粒子通过平行金属板的时间为t(不计粒子的重力),则()A在前时间内,电场力对粒子做的功为B在后时间内,电场力对粒子做的功为C在粒子下落前和后的过程中,电场力做功之比为12D在粒子下落前和后的过程中,电场力做功之比为21解析:带正电的粒子以一定的初速度v0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内,恰好沿下板的边缘飞出,带电粒子所做的运动是类平抛运动竖直方向上的分运动是初速度为零的匀加速直线运动,由运动学知识可知,前后两段相等时间内竖直方向上
8、的位移之比为13,电场力做功之比也为13.又因为电场力做的总功为,所以在前时间内,电场力对粒子做的功为,A选项错;在后时间内,电场力对粒子做的功为,B选项对;在粒子下落前和后的过程中,电场力做功相等,故C、D选项错答案:BB组能力提升8.(2018浙江省名校联考)为研究静电除尘,有人设计了一个盒状容器,如图所示,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,上下底面是金属板当金属板连接到高压电源正负两极时,在两金属板间产生匀强电场现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,颗粒带负电,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力下列说法正确的是()A烟尘颗粒向下运动B两金属板间电场方向向上C烟
9、尘颗粒在运动过程中电势能减少D烟尘颗粒电荷量可能是电子电量的1.5倍解析:由图可知,极板上端为正极,下端为负极;则带负电的颗粒受电场力向上,故带电颗粒将向上运动,故A错误;极板上端为正极,下端为负极,所以两金属板间电场方向向下,故B错误;烟尘颗粒在运动过程中电场力做正功,电势能减少,故C正确;带电体的带电量只能是元电荷的整数倍,所以烟尘颗粒电荷量不可能是电子电量的1.5倍,故D错误;故选C.答案:C9(2017东北师大附中等五校联考)如图所示,在匀强电场中有四条间距均为d的平行等势线1、2、3、4,各条线上的电势分别为0、0、20、30;有一个带电粒子,质量为m(不计重力),电荷量为q,从A点
10、与等势线4成角以初速度v0射入电场中,到达等势线2上的B点时,速度方向恰好水平向左,则匀强电场场强的大小为()A. B.C. D.解析:带电粒子在匀强电场中做类斜抛运动,水平方向做速度为vxv0cos 的匀速直线运动,竖直方向做初速度为vyv0sin ,加速度为a的匀减速直线运动,对运动过程应用动能定理有Eq2dmvmv,解得E,A正确答案:A10.(2018河北定州中学月考)如图所示,A、B为两块水平放置的金属板,通过闭合的开关S分别与电源两极相连,两极板中央各有一个小孔a和b,在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落,若不计空气阻力,该质点到达b孔时速度恰为零,然后返回现要使带电质点能穿
11、过b孔,则可行的方法是()A保持S闭合,将A板适当上移B保持S闭合,将B板适当下移C先断开S,再将A板适当上移D先断开S,再将B板适当下移解析:设质点距离A板的高度h,A、B两板原来的距离为d,电压为U.质点的电量为q.由质点到达b孔时速度恰为零,根据动能定理得mg(hd)qU0.若保持S闭合,将A板适当上移,设质点到达b时速度为v,由动能定理得mg(hd)qUmv2,v0,说明质点到达b孔时速度恰为零,然后返回,不能穿过b孔,故A错误若保持S闭合,将B板适当下移距离d,由动能定理得mg(hdd)qUmv2,则v0,质点能穿过b孔,故B正确若断开S时,将A板适当上移,板间电场强度不变,设A板上
12、移距离为d,质点进入电场的深度为d时速度为零由动能定理得mg(hdd)qEd0,又由原来情况有mg(hd)qEd0.比较两式得,dd,说明质点在到达b孔之前,速度减为零,然后返回,故C错误若断开S,再将B板适当下移,根据动能定理可知,质点到达b孔原来的位置速度减为零,然后返回,不能到达b孔,故D错误答案:B11反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似如图所示,在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场,一带电微粒从A点由静止开始,在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动已知电场强度的大小分别是E12.0103 N/C和E24.010
13、3 N/C,方向如图所示带电微粒质量m1.01020 kg,带电荷量q1.0109 C、A点距虚线MN的距离d11.0 cm,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应求:(1)B点到虚线MN的距离d2;(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.解析:(1)带电微粒由A运动到B的过程中,由动能定理有|q|E1d1|q|E2d20,E1d1E2d2,解得d20.50 cm.(2)设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2,由牛顿第二定律有|q|E1ma1,|q|E2ma2,设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2,由运动学公式有d1a1t,d2a2t.又tt1t2,解得t1.5108 s
14、.答案:(1)0.50 cm(2)1.5108 s12如图所示,区域、分别存在着有界匀强电场E1、E2,已知区域宽L10.8 m,区域宽L20.4 m,E110 V/m且方向与水平方向成45角斜向右上方,E220 V/m且方向竖直向下带电荷量为q1.6103 C质量m1.6103 kg的带电小球(可视为质点)在区域的左边界由静止释放g取10 m/s2,求:(1)小球在电场区域中运动的加速度大小和时间;(2)小球离开电场区域的速度大小和方向解析:(1)小球在电场区域受到电场力F1qE1,小球在电场区域受到的电场力和重力的合力方向水平向右,大小为F合F1 cos 451.6102 N,则小球向右做匀加速直线运动,其加速度a110 m/s2,小球运动时间t10.4 s.(2)小球离开电场区域的水平速度v0a1t14 m/s,小球在电场区域中受到电场力和重力的合力竖直向下,其加速度a2g30 m/s2,小球在电场区域中做类平抛运动,其运动时间t20.1 s.小球在竖直方向的分速度vya2t23 m/s,小球离开电场区域的速度v5 m/s,设小球离开电场区域的速度方向与水平方向夹角为,则tan ,得37.答案:(1)10 m/s20.4 s(2)5 m/s速度方向与水平方向夹角为37斜向右下方