1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升作业二十电容器与电容带电粒子在电场中的运动(建议用时40分钟)1.水平放置的平行板电容器与一电池相连,现将电容器两板间的距离增大,则()A.电容器电容变大B.电容器电容变小C.电容器两板间的电场强度增大D.电容器两板间的电场强度不变【解析】选B。当两极板间的距离增大时,根据电容的决定式C=分析得知,电容C减小,选项A错误,B正确;由于与电池保持连接,U不变,因E=,所以电容器两板间的电场强度减小,选项C、D错误。2.(2019杭州模拟)如图所示是“研究影响平行板电
2、容器电容大小的因素”的实验示意图,在A、B两板间插入介质而保持其他条件不变的情况下,下列说法正确的是()A.图中静电计的作用是显示电容器电容的大小B.插入介质过程,电容器的电容逐渐变小C.插入介质过程,静电计指针偏角逐渐变大D.插入介质过程,静电计指针偏角逐渐变小【解析】选D。静电计测定平行板电容器两极间的电压,两者并联,静电计指针间电压等于平行板电容器两极间的电压,故A错误;插入介质过程,依据电容的决定式,C=可知,电容器的电容逐渐变大,故B错误;插入介质过程,电容变大,由于极板的电量Q不变,根据C=,则有极板间的电压U减小,因此静电计指针偏角逐渐变小,故C错误,D正确。【加固训练】(201
3、8北京高考)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是()A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大【解析】选A。当用带电玻璃棒与电容器a板接触,由于静电感应,从而在b板感应出等量的异种电荷,从而使电容器带电,故选项A正确;根据电容的决定式:C=,将电容器b板向上平移,即正对面积S减小,则电容C减小,根据C=可知, 电量Q不变,则电压U增大,则静电计指针的张角变大,故选项B错误;
4、根据电容的决定式:C=,只在极板间插入有机玻璃板,则介电系数r增大,则电容C增大,根据C=可知, 电量Q不变,则电压U减小,则静电计指针的张角减小,故选项C错误;根据电容决定式C=可知,电容C的变化与电量并无关系,因此电量的改变并不会导致电容的变化,故选项D错误。3.(2017浙江4月选考真题)如图所示,在竖直放置间距为d的平行板电容器中,存在电场强度为E的匀强电场。有一质量为m,电荷量为+q的点电荷从两极板正中间处静止释放,重力加速度为g。则点电荷运动到负极板的过程世纪金榜导学号()A.加速度大小为a=+gB.所需的时间为t=C.下降的高度为y=D.电场力所做的功为W=Eqd【解析】选B。点
5、电荷受到重力、电场力,所以a=,选项A错误;根据运动独立性,水平方向点电荷的运动时间为t,则=t2,t=,选项B正确;下降高度y=gt2=,选项C错误;电场力做功W=,选项D错误。4.三个质量相等的带电微粒(重力不计)以相同的水平速度沿两极板的中心线方向从O点射入,已知上极板带正电,下极板接地,三微粒的运动轨迹如图所示,其中微粒2恰好沿下极板边缘飞出电场,则()A.三微粒在电场中的运动时间有t3t2t1B.三微粒所带电荷量有q1q2q3C.三微粒所受电场力有F1=F2F3D.微粒2和3出电场时动能相等【解析】选B。因三微粒均只受竖直向下的恒定电场力作用而做类平抛运动,水平方向做速度大小相同的匀
6、速直线运动,由图中水平射程知三微粒在电场中运动时间有t3=t2t1,A错误;竖直方向由h=at2知三微粒的加速度大小有a1a2a3,又只受电场力,所以三微粒所受电场力有F1F2F3,C错误;而F=qE,即三微粒所带电荷量有q1q2q3,B正确;电场力对微粒2做的功比对微粒3做的功多,即微粒2的动能增加多,所以出电场时微粒2的动能大于微粒3的动能,D错误。5.有两个平行板电容器,它们的电容之比为54,它们所带电荷量之比为51,两极板间距离之比为43,则两极板间电压之比和电场强度之比分别是()A.4113B.1431C.4131D.4143【解析】选C。由U=得:=,又由E=得:=,所以选项C正确
7、。6.如图所示,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。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,该微粒将世纪金榜导学号()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。两平行金属板水平放置时,微粒恰好保持静止状态,其合力为零,对其受力分析,如图甲所示,设电容器两板间的电场强度为E,微粒受到竖直向下的重力G和竖直向上的电场力qE,且G=qE;两平行金属板逆时针旋转45后,对微粒受力分析,如图乙所示,由平行四边形定则可知,微粒所受合力方向斜向左下方,且为
8、恒力,故微粒向左下方做匀加速运动,选项D正确。7.(多选)(2018全国卷) 如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平,两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。现同时释放a、b,它们由静止开始运动,在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。a、b间的相互作用和重力可忽略,下列说法正确的是世纪金榜导学号()A.a的质量比b的大B.在t时刻,a的动能比b的大C.在t时刻,a和b的电势能相等D.在t时刻,a和b的动量大小相等【解析】选B、D。由于平行板电容器连接在直流电源上,U不变,E不变,两微粒a、b所带
9、电荷量大小相等,则电场力大小相等,经过相同时间,据动量定理Ft=mv-0可知,在t时刻a和b的动量大小相等,D正确;因为经过时间t,在下半区域的同一水平面,因此vavb,则maEkb,B正确;在同一水平面电势相等,由于a、b所带电荷量大小相等,符号相反,电势能不等,C错误;故选B、D。8.平行板电容器中有一带电液滴P处于静止状态,若把滑动变阻器R的滑动触头向下移动,则带电粒子将世纪金榜导学号()A.向上加速运动B.向下减速运动C.向下加速运动D.仍然静止不动【解析】选A。把滑动变阻器R的滑动触头向下移动,电路的电阻增大,电流减小,R1和内阻上的电压减小,路端电压增大,那么电容器两端电压增加,因
10、此液滴所受的电场力变大,带电液滴向上加速运动,故A正确,B、C、D错误。9.如图所示,从炽热的金属丝漂出的电子(速度可视为零),经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场。电子的重力不计。在满足电子能射出偏转电场的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是()A.仅将偏转电场极性对调B.仅增大偏转电极间的距离C.仅增大偏转电极间的电压D.仅减小偏转电极间的电压【解析】选C。设加速电场电压为U0,偏转电压为U,极板长度为L,间距为d,电子加速过程中,由U0q=,得v0=,电子进入极板后做类平抛运动,时间t=,a=,vy=at,tan=,由此可判断C正确。10.某公司为了测试其智能玩具
11、汽车性能,设计了以下实验。让质量m=160 kg的玩具汽车带上Q=2 C的电荷量后,穿越如图甲所示的直线跑道。该直线跑道长l=32 m,由两部分组成:其中第一部分为普通道路,已知车轮与道路的动摩擦因数=0.5;第二部分为电场区域道路,在该区域加以竖直向下的大小E=200 N/C的匀强电场,其长度距离终点l=10 m。玩具汽车内部装有牵引力传感器可以反馈整个过程中牵引力F随时间t的变化,图象如图乙所示。t=11 s时,玩具小车恰好到达终点且速度刚好减为零。空气阻力不计,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,玩具小车看作质点,g取10 m/s2,求:世纪金榜导学号(1)玩具小车在电场区域加速度大小a。(2
12、)玩具车在加速过程中的平均速度大小。【解析】(1)对在电场中小车受力分析,由牛顿第二定律得:a=1.25 m/s2(2)小车在普通道路上所受摩擦力f=mg=800 N,对小车在电场中的运动过程分析,有a=l2al=v2得t3=4 s,v=5 m/s。由图象可知,57 s内小车受的摩擦力等于牵引力,小车做匀速直线运动,x=vt=52 m=10 m。故加速距离x1=32 m-10 m-10 m=12 m。25 s内小车所受的牵引力大于阻力,则小车加速运动,加速时间为t1=3 s,故加速过程中的平均速度大小=4 m/s。答案:(1)1.25 m/s2(2)4 m/s11.(2019天津高考)2018
13、年,人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生,这种引擎不需要燃料,也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示,进入电离室的气体被电离成正离子,而后飘入电极A、B之间的匀强电场(初速度忽略不计),A、B间电压为U,使正离子加速形成离子束,在加速过程中引擎获得恒定的推力。单位时间内飘入的正离子数目为定值,离子质量为m,电荷量为Ze,其中Z是正整数,e是元电荷。(1)若引擎获得的推力为F1,求单位时间内飘入A、B间的正离子数目N为多少。(2)加速正离子束所消耗的功率P不同时,引擎获得的推力F也不同,试推导的表达式。(3)为提高能量的转换效率,要使尽量大,请提出增大的三条建议。【解析】(1)设正离子经过电极B时的速度为v,根据动能定理,有ZeU=mv2-0设正离子束所受的电场力为F1,根据牛顿第三定律,有F1=F1设引擎在t时间内飘入电极间的正离子个数为N,由牛顿第二定律,有F1=Nm联立式,且N=得N=(2)设正离子束所受的电场力为F,由于正离子束在电场中做匀加速直线运动,有P=Fv考虑到牛顿第三定律得到F=F,联立式得=(3)为使尽量大,分析=得到三条建议:用质量大的离子;用带电量少的离子;减小加速电压。答案:(1)(2)=,过程见解析(3)用质量大的离子;用带电量少的离子;减小加速电压。关闭Word文档返回原板块
