1、二十一电容器带电粒子在电场中的运动(B)卷(学生用书对应页码P301)1如图所示为一平行板电容器，两板之间的距离d和两板正对面积S都可以调节，电容器两极与电池相连接Q表示电容器的电量，E表示两板间的电场强度则()A当d增大，S不变时，Q减小，E减小B当S增大，d不变时，Q增大，E增大C当d减小，S增大时，Q增大，E增大D当S减小，d增大时，Q不变，E增大解析：板间距d增大，正对面积S不变，由C可知，电容C减小，由于电容器与电源相连接，两板间的电势差U不变，由C可知，带电量Q减小，由E可知，板间电场的场强E减小，A正确；同理可知S增大，d不变时，C增大，Q增大，E不变，B错误；而d减小，S增大，
2、则C增大，Q增大，E增大，C正确；当d增大，S减小时，C减小，Q减小，E减小，D错误答案：AC2某同学设计了一种静电除尘装置，如图甲所示，其中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下面板为金属材料图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒为U的高压直流电源相连带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为v0，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值，称为除尘率不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用要增大除尘率，则下列措施可行的是()A只增大电压U B只增大长度LC只增大高度d D只增大尘埃被吸入水平速度v0解析：在水平方向有Lv0t
3、，在竖直方向有xat2，其中a，所以x()2，除尘率()2，显然只有A、B正确答案：AB3如图所示，平行板电容器通过一滑动变阻器R与直流电源连接，G为一零刻度在表盘中央的灵敏电流计，闭合开关S后，下列说法正确的是()A若只在两板间插入电介质，电容器的两板间电压将增大B若只在两板间插入电介质，电容器的电容将保持不变C若只将电容器下极板向下移动一小段距离，此过程电流计中有从a到b方向的电流D若只将滑动变阻器滑片P向上移动，电容器储存的电量将增加解析：电容器两个极板间的电压等于滑动变阻器接入电路部分的电压，滑片P不动则其两端电压是不变的，选项A错误；根据C，插入电介质后，电容器的电容变大，选项B错误
4、；根据C，增大d，电容器的电容变小，即QCU变小，电容器放电，电流方向应该是从b到a，选项C错误；将滑动变阻器的滑片向上移动，电容器两极板间的电压变大，即QCU变大，电容器存储的电量将增加，选项D正确答案：D4如图所示，在竖直方向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b.不计空气阻力，则()A小球带负电B电场力跟重力平衡C小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减小D小球在运动过程中机械能守恒解析：由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动，速率不变化，由动能定理，合外力做功为零，绳子拉力不做功，电场力和重力做
5、的总功为零，所以电场力和重力的合力为零，电场力跟重力平衡，B正确由于电场力的方向与重力方向相反，电场方向又向上，所以小球带正电，A不正确小球在从a点运动到b点的过程中，电场力做负功，由功能关系得，电势能增加，C不正确在整个运动过程中，除重力做功外，还有电场力做功，小球在运动过程中机械能不守恒，D不正确答案：B5如图所示，两极板间距为d的平行板电容器与一电源相连，距上极板d处有一质量为m，带电荷量为q的小球自由释放，穿过上极板的小孔后，恰好能到达下极板，若将下极板向上平移，小球仍从同一位置释放，则下列说法正确的是()A仍能到达下极板，且速度恰好为0B仍能到达下极板，且速度大于0C不能到达下极板，
6、距离上极板最大距离为D不能到达下极板，距离上极板最大距离为解析：开始由动能定理，有2mgdqEd0，下极板平移后，设小球在平行板电容器中下降高度为x，则有md(dx)qEx0，又UEdEd，联立解得xd，选项C正确，选项A、B、D错误答案：C6(2014南阳模拟)如图所示，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(不计两带电小球之间的电场影响)，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两极板正中央由静止开始释放，两小球沿直线运动都打到右极板上的同一点，则从开始释放到打到右极板的过程中()A它们运动时间的关系为tPtQB它们的电荷量之比为qPqQ21C它
7、们的竖直分速度增量之比为v1v221D它们的电势能减少量之比为EPEQ41解析：由于两球在竖直方向均做自由落体运动，运动时间由hgt2决定，可知tPtQ，A错误两小球的水平位移之比为xPxQ21，据xat2可知，加速度之比为21，故两球的电量之比为21，B正确两小球在竖直方向只受重力作用，位移相同，所以它们在竖直方向上的分速度增量相同，故C错误电势能的减少量等于电场力所做的功，EPEQqPExPqQExQ41，故D正确答案：BD7如图所示，一种射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成放射源O在A极板左端，可以向各个方向发射不同速度、质量为m的粒子，若极板长为L，间距为d.当A、B板加
8、上电压U时，只有某一速度的粒子能从细管C水平射出，细管C离两板等距已知元电荷为e，则从放射源O发射出的粒子的这一速度为()A. BC. D.解析：设所求的速度为v0，与上板A成角在垂直于极板的方向上，粒子做匀减速直线运动，当竖直分速度恰好减为零时，有at2，即dat2.水平位移Lvxt，两式相除得，又vyat，所以vxvy.因此v0.选项C正确答案：C8如图所示，长为L、倾角为30的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为q，质量为m的小球，以初速度v0由斜面底端的A点开始沿斜面上滑，到达斜面顶端的速度仍为v0，则()A小球在B点的电势能一定大于小球在A点的电势能BA、B两点的电势差大小一定为C若电
9、场是匀强电场，则该电场的场强的最大值一定是D若该电场是AC边中垂线上某点的点电荷Q产生的，则Q一定是正电荷解析：从A到B，初末动能相同，则电场力做的功等于克服重力做的功，电场力做正功，电势能减小，A错误；由qUABmg可得UAB，B正确；设AB与电场线的夹角为，则电场强度E，可知电场强度有最小值而没有最大值，C错误；A点电势高于B点电势，若该电场是AC边中垂线上某点的点电荷Q产生的，画图可知此点距离A、B点的长度不能确定，则Q不一定是正电荷，D错误答案：B9如图甲所示，两个平行金属板P、Q竖直放置，两板间加上如图乙所示的电压，t0时，Q板比P板电势高5 V，此时在两板的正中央M点有一个电子，速
10、度为零，电子在电场力作用下运动，使得电子的位置和速度随时间变化假设电子始终未与两板相碰在0t81010 s的时间内，这个电子处于M点的右侧，速度方向向左且大小逐渐减小的时间是()A0t21010 sB21010 st41010 sC41010 st61010 sD61010 st81010 s解析：分析电子的受力可知，电子从M点开始先向右加速，再向右减速，41010 s末速度为零，然后再向左加速至61010 s，在6101081010 s向左减速，速度图象如图所示，由此可知电子在M点右侧，速度方向向左且大小减小的时间为6101081010 s，D正确答案：D10如图所示，两个带等量异种电荷、竖
11、直正对放置、电容为C、间距为d的平行金属板，两板间的电场可视为匀强电场将一个质量为m、电荷量为q的带电小球，用长度为L(Ld)的、不可伸长的绝缘细线悬挂于两板间电场中的O点此外在两板之间还存在着一种特殊物质(图中未画出)，这种物质能使处于电场中的小球受到一个大小为Fkv(k为常数，v为小球的速率)、总是背离圆心方向的力现将小球拉至细线刚好伸直但不绷紧的位置M，某时刻由静止释放小球，当小球向下摆过60到达N点时，小球的速度恰好为零若在小球下摆过程中，细线始终未松弛，重力加速度取g，不考虑空气阻力的影响，试求：(1)两板间的电场强度E是多少？(2)左侧金属板所带的电荷量Q是多少？(3)小球到达N点
12、时的加速度大小是多少？解析：(1)由题意可知，电场力方向水平向右，由M到N，对小球应用动能定理得：mgLsin 60EqL(1cos 60)0可得：E(2)由QCUUEd可得：Q(3)小球在N点的加速度沿切线方向，由牛顿第二定律得：Eqsin 60mgcos 60ma解得：ag答案：(1)(2)(3)g11如图所示，在E103 V/m的竖直匀强电场中，有一光滑的半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径R40 cm，N为半圆形轨道最低点，P为QN圆弧的中点，一质量m10 g，带负电荷量q104 C的小滑块，与水平轨道间的动摩擦因数0.15，位于N点右侧1.5 m的M处，取g10 m/s2，求：(1)要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点Q，则滑块应以多大的初速度v0向左运动？(2)这样运动的滑块通过P点时受到轨道的压力是多大？解析：(1)设小球恰能到达Q点时速度为v，则由牛顿运动定律得mg|q|Em滑块从开始运动到达Q点过程中，由动能定理得mg2R|q|E2R(mg|q|E)xmv2mv联立解得v07 m/s(2)设滑块到达P点时速度为v，则从开始运动到P点过程，由动能定理(mg|q|E)R(|q|Emg)xmv2mv在P点时FNm代入数据得FN0.6 N答案：(1)7 m/s(2)0.6 N