1、夯基保分练(三)电容器带电粒子在电场中的运动A级保分练1(2016浙江高考)以下说法正确的是()A在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低B外力对物体所做的功越多，对应的功率越大C电容器电容C与电容器所带电荷量Q成正比D在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力发生了变化解析：选A在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低，选项A正确；外力对物体做功越多，但做功所用的时间未知，对应的功率不一定越大，选项B错误；电容器的电容C由电容器本身的构造决定，与其带电荷量无关，选项C错误；不管是处于超重状态还是失重状态，地球对物体的实际作用力是相同的，与运动状态无关，选项D错误。2(2017邯郸中学质检)一平行
2、板电容器充电后，把电源断开，再用绝缘工具将两板距离拉开一些，则()A电容器的带电荷量增加B电容增大C电容器电压增加 D两板间电场强度增大解析：选C由C可知，当d增大时，C变小，故B选项错误；电容器充电后与电源断开，所带电荷量Q不变，故A选项错误；由C，当C减小，Q不变时，U增大，故C选项正确；其间电场强度E不变，故D选项错误。3(2017辽宁师大附中检测)如图所示，平行板电容器在充电后不切断电源，此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止。若正对的平行板左右错开一些，则()A带电尘粒将向上运动B带电尘粒将向下运动C错开过程中，通过电阻R的电流方向为B到AD错开过程中，通过电阻R的电流方向为A到B解析
3、：选D因电容器两极板间的电压一定，则带电尘粒所受电场力Fq没有发生变化，故电场力不变，尘粒仍处于平衡状态，故A、B错误；根据电容器的决定式C，当正对面积S减小时，电容器的电容减小。由于电容器的电容减小，两极板间电压保持不变，故电容器的带电荷量将减小，故电容器放电，流经电阻R电流方向为A到B，故C错误，D正确。4(2017浙江绍兴一中模拟)一个动能为Ek的带电粒子，垂直于电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2Ek。如果使这个带电粒子飞入电容器时的初速度变为原来的两倍，则它飞出电容器时的动能变为()A8Ek B5Ek C4.25Ek D4Ek解析：选C动能为Ek的带电粒子，垂直于电场线方
4、向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2Ek，则电场力做功为WEk；若使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，动能变为4Ek，则在电容器电场中运动的时间减半，根据yat2，可知偏转距离变为原来的，根据WEqy，可知电场力做功变为原来的，即动能增量变为原来的，即它飞出电容器时的动能变为4.25Ek，故C正确。5(2016海南高考)如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45角，上极板带正电。一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大。若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为()A. B. C. D.解析：选B当电场范围足够大时，粒
5、子打到上极板的极限情况为：粒子到达上极板处时速度恰好与上极板平行，粒子的运动为类平抛运动的逆运动。将粒子初速度v0分解为垂直极板的vy和平行极板的vx，根据运动的合成与分解，当vy0时，根据运动学公式有v2 d，vyv0cos 45，Ek0mv，联立得E，故选项B正确。6(2014天津高考)如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么()A若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷B微粒从M点运动到N点电势能一定增加C微粒从M点运动到N点动能一定增加D微粒从M点运动到N点机械能一定增加解析：选C微粒向下偏转，
6、则微粒受到的电场力与重力的合力向下，若微粒带正电，只要电场力小于重力，就不能确定A、B板所带电荷的电性，A项错误；不能确定电场力的方向和微粒所带电荷的电性，因此不能确定电场力做功的正负，不能确定微粒从M点运动到N点电势能的变化，B项错误；由于电场力与重力的合力一定向下，因此微粒受到的合外力做正功，根据动能定理可知，微粒从M到N的过程中动能增加，C项正确；由于不能确定除重力以外的力即电场力做的是正功还是负功，根据功能原理可知，不能确定微粒从M到N过程中机械能是增加还是减少，D项错误。7(2015全国卷)如图，两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态。
7、现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()A保持静止状态B向左上方做匀加速运动C向正下方做匀加速运动D向左下方做匀加速运动解析：选D两板水平放置时，放置于两板间a点的带电微粒保持静止，带电微粒受到的电场力与重力平衡。当将两板逆时针旋转45时，电场力大小不变，方向逆时针偏转45，受力如图，则其合力方向沿二力角平分线方向，微粒将向左下方做匀加速运动。故选项D正确。8(多选)(2017绍兴第一中学检测)如图所示，从灯丝发射的电子经电压为U1的加速电场加速后，进入偏转电场U2，若要使电子在电场中的偏转量增大为原来的2倍，可供选用的方法是()A使U1减
8、为原来的B使U2增大为原来的2倍C使偏转电极板的长度L增大为原来的2倍D使偏转电极板的距离减小为原来的解析：选ABD根据动能定理得，eU1mv，设偏转极板的长度为L，两极板间的距离为h，则偏转位移dat2。使U1减为原来的，则偏转位移变为原来的2倍，故A正确；使U2增大为原来的2倍，则偏转位移变为原来的2倍，故B正确；使偏转电极板的长度增大为原来的2倍，则偏转位移变为原来的4倍，故C错误；使偏转电极板的距离减小为原来的，则偏转位移变为原来的2倍，故D正确。9. (2017浙大附中模拟)如图所示，某一水平面内有一直角坐标系xOy，x0和xL 10 cm的区间内有一沿x轴负方向的有理想边界的匀强电
9、场，且E11.0104 V/m，xL和x3L的区间内有一沿y轴负方向的有理想边界的匀强电场，且E21.0104 V/m，一电子(为了计算简单，比荷取21011 C/kg)从直角坐标系xOy的坐标原点O以很小的速度进入匀强电场，计算时不计此速度且只考虑xOy平面内的运动。求：(1)电子从O点进入电场到离开x3L处的电场所需的时间；(2)电子离开x3L处的电场时对应的纵坐标长度。解析：(1)设电子离开xL的位置为P点，离开x3L的位置为Q点，则mveE1L代入数据得 vP2107 m/s电子从O点运动到P点，所用时间满足Lt代入数据得t1108 s电子从P点运动到Q点，所用时间t2108 s所以总
10、时间为tt1t22108 s。(2)电子运动到Q点时 yQt代入数据得 yQ0.1 m。答案：(1)2108 s(2)0.1 m B级拔高练10. (2017合肥联考)如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD面带正电，EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴a、b、c，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是()A三个液滴在真空盒中都做平抛运动B三个液滴的运动时间不一定相同C三个液滴落到底板时的速率相同D液滴c所带电荷量最多解析：选D三个液滴在水平方向受到电场力作用，水平方向不是做匀速直线运动，所
11、以三个液滴在真空盒中不是做平抛运动，选项A错误；由于三个液滴在竖直方向做自由落体运动，三个液滴的运动时间相同，选项B错误；三个液滴落到底板时竖直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三个液滴到底板时的速率不相同，选项C错误；由于液滴c在水平方向位移最大，说明液滴c在水平方向加速度最大，由牛顿第二定律知，三个液滴所受的电场力大小关系为FcFbFa，由FqE知，液滴c所带电荷量最多，选项D正确。11(多选)(2015天津高考)如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重
12、力及其相互作用，那么()A偏转电场E2对三种粒子做功一样多B三种粒子打到屏上时的速度一样大C三种粒子运动到屏上所用时间相同D三种粒子一定打到屏上的同一位置解析：选AD在加速电场中，根据动能定理有qE1dmv。在偏转电场中，由lv1t2及yt得，带电粒子经偏转电场的侧位移y，则三种粒子在偏转电场中的侧位移大小相等，又因三种粒子带电荷量相同，根据WqE2y得，偏转电场E2对三种粒子做功一样多，选项A正确；根据动能定理，qE1dqE2ymv，由于三种粒子的质量不相等，得到粒子离开偏转电场E2打到屏上时的v2不一样大，选项B错误；粒子打在屏上所用的时间t(L为偏转电场左端到屏的水平距离)，由于v1不一
13、样大，所以三种粒子打在屏上的时间不相同，选项C错误；由题意推得，带电粒子的速度偏转角tan ，及它们的侧位移y都相等，故三种粒子打到屏上的同一位置。选项D正确。12(2016北京高考)如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0。偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离y；(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原
14、因。已知U2.0102 V，d4.0102 m，m9.1 1031 kg，e1.61019 C，g10 m/s2。(3)极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势的定义式。类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”G的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点。解析：(1)根据功和能的关系，有eU0mv电子射入偏转电场的初速度v0 在偏转电场中，电子的运动时间tL偏转距离ya(t)2。(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力Gmg1029 N电场力F1015 N由于FG，因此不需要考虑电子所受重力。(3)电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量q的比值，即由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能EG与其质量m的比值，叫做“重力势”，即G。电势和重力势G都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定。答案：(1) (2)见解析(3)、电势和重力势G都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定