1、课时作业20电容器与电容带电粒子在电场中的运动时间：45分钟满分：100分一、选择题(8864)1下列关于实验中使用静电计的说法中正确的是()A使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况B使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况C静电计可以用电压表替代D静电计可以用电流表替代解析：静电计是用来测量电容器两极板的电势差，从而研究电容器电容随电容器正对面积、两板距离、介电常数等因素的变化如果用电压表、电流表来替代则构成电容器的放电回路，两电表都没有示数，故答案为A.答案：A2如下图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S.当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极
2、板间场强E的变化情况是()AQ变小，C不变，U不变，E变小BQ变小，C变小，U不变，E不变CQ不变，C变小，U变大，E不变DQ不变，C变小，U变小，E变小解析：充电以后的电容器所带电荷量Q保持不变，故选项A、B错误；根据平行板电容器的电容公式C，d增大，C减小；又由CQ/U得，UQ/C，故U增大；再由公式C、C和E可得E，所以E不变，答案为C.答案：C3如下图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是()A两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D以上解
3、释都不正确解析：设电子质量为m，电荷量为e，两板间距为d，则t2d，解得td，即td又eUmv20得v与d无关答案：C4如下图所示，L为竖直、固定的光滑绝缘杆，杆上O点套有一质量为m、带电荷量为q的小环，在杆的左侧固定一电荷量为Q的点电荷，杆上a、b两点到Q的距离相等，Oa之间距离为h1，ab之间距离为h2，使小环从图示位置的O点由静止释放后，通过a点的速率为.则下列说法正确的是()A小环通过b点的速率为B小环从O到b，电场力做的功可能为零C小环在Oa之间的速度是先增大后减小D小环在ab之间的速度是先减小后增大解析：由动能定理：Oa，mgh1Uqmv，Ob，mg(h1h2)Uqmv，解得vb.
4、答案：A5如下图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2v1)若小物体电荷量保持不变，OMON，则()A小物体上升的最大高度为B从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小C从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小解析：本题综合考查库仑力、电场力做功与电势能变化的关系、动能定理，意在考查考生的推理能力和分析综合能力M、N两点在同一等势面上从M至N的过程中，根据动能定理，mghWf0mv，从N至M的过程中，mghWfm
5、v，由两式联立可得h，A项正确；从N至M，点电荷周围的电势先增大后减小，故小物体的电势能先增大后减小，B项错误；从M到N的过程中，电场力对小物体先做正功后做负功，C项错误；根据库仑定律，从N到M的过程中，小物体受到的库仑力先增大后减小，受力分析知，小物体受到的支持力先增大后减小，因而摩擦力也是先增大后减小，D项正确答案：AD6如下图所示，质子(H)和粒子(He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为()A1:1 B1:2C2:1 D1:4解析：由y 和Ek0mv，得y可知，y与q成正比，B正确答案：B7如图所示，空间有竖直向下的匀强电场，电场强度
6、为E，在电场中P处由静止下落一质量为m、带电量为q的小球(可视为质点)在P的正下方h处有一水平弹性绝缘挡板S(挡板不影响电场的分布)，小球每次与挡板相碰后电量减小到碰前的k倍(k1)，而碰撞过程中小球的机械能不损失，即碰撞前后小球的速度大小不变，方向相反设在匀强电场中，挡板S处的电势为零，则下列说法正确的是()A小球在初始位置P处的电势能为EqhB小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度大于hC小球第一次与挡板相碰后所能达到最大高度时的电势能小于EqhD小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度小于h解析：因S处的电势为0，故PEh，小球在初始位置P处的电势能为PqEhq，A正确，设小球第一次与
7、挡板碰前的速度大小为v0，由动能定理得，mghqEhmv，设反弹后上升的高度为H，由动能定理得(mgEkq)Hmv，由以上两式可得Hh，因kh，B正确，D错误；因EqkHEqh0，D正确答案：D二、计算题(31236)9如下图所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U1.5103 V(仅在两板间有电场)，现将一质量m1102 kg、电荷量q4105C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h20 cm的地方以初速度v04 m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，求：(1)金属板的长度L.(2)小球飞出电场时的动能Ek.解析：(1)小球到达
8、左板上边缘时的竖直分速度：vy2 m/s设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为，则tan2小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d，则：tan，L，解得L0.15 m.(2)进入电场前mghmvmv电场中运动过程qUmgLEkmv解得Ek0.175 J.答案：(1)0.15 m(2)0.175 J10为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘透明的有机玻璃，它的上下底面是面积A0.04 m2的金属板，间距L0.05 m，当连接到U2500 V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如下图所示现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有
9、烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q1.01017 C，质量为m2.01015 kg，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求合上开关后：(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？(3)经过多长时间容器里烟尘颗粒的总动能达到最大？解析：(1)当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被全部吸附，烟尘颗粒受到的电场力F，Lat2，tL0.02 s.(2)WNALqU2.5104J.(3)设烟尘颗粒下落距离为xEkmv2NA(Lx)，当x时，Ek达到最大，xat.t1L0.014 s.答案：(1)
10、0.02 s(2)2.5104J(3)0.014 s11(2012大纲全国理综)如下图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为Q和Q，此时悬线与竖直方向的夹角为.再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到，且小球与两极板不接触求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量解析：设电容器电容为C.第一次充电后两极板之间的电压为U两极板之间电场的场强为E式中d为两极板间的距离按题意，当小球偏转角1时，小球处于平衡位置设小球质量为m，所带电荷量为q，则有Tcos1mgTsin1qE式中T为此时悬线的张力联立式得tan1设第二次充电使正极板上增加的电荷量为Q，此时小球偏转角2，则tan2联立式得代入数据解得Q2Q答案：2Q
