（講練測(cè)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題29 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（練）（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

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1、專(zhuān)題29 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（練） 1．（多選）如圖所示，在開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，質(zhì)量為m的帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列判斷正確的是： （ ） G a b A．保持S閉合，將上極板稍向左平移，液滴將會(huì)向上運(yùn)動(dòng) B．保持S閉合，將上極板稍向下平移，電流表中會(huì)有a→b的電流 C．將S斷開(kāi)，將上極板稍向左平移，液滴仍保持靜止 D．將S斷開(kāi)，將上極板稍向下平移，液滴仍保持靜止 【答案】BD 【名師點(diǎn)睛】本題考查電容器的動(dòng)態(tài)分析，要注意正確應(yīng)用電容的決定式、定義式的正確應(yīng)用;分析場(chǎng)強(qiáng)的兩種形式：和． 2．（多選）如圖所示，A、B為平行板電容器的

2、金屬板，G為靜電計(jì)．開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合，靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度．下列操作可使指針張開(kāi)角度增大一些的是： （ ） A．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將R上的滑片向右移動(dòng) B．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S后，將A、B兩極板分開(kāi)一些 C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S后，將A、B兩極板的正對(duì)面積減小一些 D．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開(kāi)一些 【答案】BC 【名師點(diǎn)睛】本題考查電容器的動(dòng)態(tài)分析，關(guān)鍵抓住斷開(kāi)電鍵，電容器所帶的電量不變，電鍵閉合，電容器兩端的電勢(shì)差不變；靜電計(jì)測(cè)量的是電容器兩端的電勢(shì)差，斷開(kāi)電鍵，電容器所帶的電量不變，根據(jù)電容的變化判斷電勢(shì)差的變化．閉合電鍵，電容器兩端的電勢(shì)差等于電源的電動(dòng)勢(shì)。

3、3．（多選）如圖所示為密立根實(shí)驗(yàn)示意圖，兩水平放置的金屬板，充電后與電源斷開(kāi)連接，其板間距為d，電勢(shì)差為U，現(xiàn)用一噴霧器把許多油滴從上板中間的小孔噴入板間，若其中一質(zhì)量為m的油滴恰好能懸浮在板間，重力加速度為ｇ，則下列說(shuō)法正確的是： （ ） A．該油滴所帶電荷量大小為B．密立根通過(guò)該實(shí)驗(yàn)測(cè)出了電子的電荷量 C．該油滴所帶電荷量可能為-2．0×10-18C D．若把上金屬板向下平移一段距離，該油滴將向上運(yùn)動(dòng) 【答案】AB 【解析】根據(jù)平衡條件，有：，故，然后發(fā)現(xiàn)q總是某個(gè)最小值的整數(shù)倍，可估算出電子的電量，故選項(xiàng)AB正確；不同油滴的所帶電荷量雖不相同，但都是最小電

4、荷量（元電荷）的整數(shù)倍，故C錯(cuò)誤；若把上金屬板向下平移一段距離，根據(jù)，Q=CU，可得，，因兩板帶電量一定，故若把上金屬板向下平移一段距離，兩板場(chǎng)強(qiáng)不變，故油滴將不動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選AB． 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是明確密立根油滴實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，液體所受的重力與電場(chǎng)力平衡，并且要知道任何帶電體所帶電量都是元電荷的整數(shù)倍；密立根通過(guò)該實(shí)驗(yàn)測(cè)量出電子的電荷量而獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。 4．（多選）如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電路中的分別為總阻值一定的滑動(dòng)變阻器，為定值電阻，為光敏電阻（其電阻隨光照強(qiáng)度增大而減小），電壓表為理想表，當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電容器C中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，有關(guān)下列說(shuō)法

5、中正確的是： （ ） A、只逐漸增大的光照強(qiáng)度的過(guò)程中，電阻消耗的電功率變大，電阻中有向上的電流 B、只調(diào)節(jié)電阻的滑動(dòng)端向上移動(dòng)的過(guò)程中，電源消耗的功率變大，中有向上的電流 C、若斷開(kāi)電鍵S，電容器C所帶電荷量不變，帶電微粒仍然處于靜止?fàn)顟B(tài) D、只調(diào)節(jié)電阻的滑動(dòng)端向下移動(dòng)的過(guò)程中，電壓表示數(shù)不變，帶電微粒將向上運(yùn)動(dòng) 【答案】AD 【名師點(diǎn)睛】做電路動(dòng)態(tài)變化時(shí)，一般都是根據(jù)局部電路的變化，推導(dǎo)整個(gè)電路的整體變化，然后再根據(jù)整體變化，推導(dǎo)另外部分電路的變化，題中穩(wěn)定時(shí)電容器與電路部分是相對(duì)獨(dú)立的．分析油滴是否運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵分析電場(chǎng)力是否變化。 5．如右圖所

6、示，是研究平行板電容器電容的實(shí)驗(yàn)裝置，其中極板A接地，極板B與靜電計(jì)相接，靜電計(jì)外殼也接地。在實(shí)驗(yàn)中，若將A極板稍向左移動(dòng)一些，增大電容器兩極板間的距離，電容器所帶的電量可視為不變，這時(shí)可觀察到靜電計(jì)金屬箔張角會(huì)_________；兩極板間的距離增大后，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度_________。（填“變大”“變小”或“不變”） 【答案】變大、 不變 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵根據(jù)，判斷電容的變化，根據(jù)判斷電勢(shì)差的變化，根據(jù)判斷兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化。 1．平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源，電阻R、電鍵k連接成如圖所示的電路，下極板接地，一帶電油滴位于電容器中的p點(diǎn)且恰好處于

7、靜止?fàn)顟B(tài)，斷開(kāi)電鍵k，若將下極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則： （ ） A．油滴將豎直向上運(yùn)動(dòng)B．油滴的電勢(shì)能減小 C． p點(diǎn)的電勢(shì)將降低D．電容器極板帶電量增大 【答案】C 【解析】斷開(kāi)電鍵前，粒子受電場(chǎng)力和重力平衡，故電場(chǎng)力向上，故粒子帶負(fù)電；斷開(kāi)電鍵后，電容器的帶電量Q不變，根據(jù)公式、和U=Ed，有：，故極板距離變化不會(huì)引起板間場(chǎng)強(qiáng)的變化，故電場(chǎng)力不變；故粒子保持靜止；故A錯(cuò)誤；斷開(kāi)電鍵后，改變極板間距，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，根據(jù)U=Ed，AP間的電勢(shì)差減小，由于UAP=φp，故P點(diǎn)的電勢(shì)減??；粒子帶負(fù)電，根據(jù)Ep=qφp，由于油滴帶負(fù)電荷，所以油滴的電勢(shì)能增加，故

8、C正確，B錯(cuò)誤；斷開(kāi)電鍵K后，電容器的帶電量不變；故D錯(cuò)誤； 故選C． 【名師點(diǎn)睛】本題考查電容器的動(dòng)態(tài)分析；要知道當(dāng)電容器與電源相連接時(shí)，電容器兩端的電壓不變，而電容器充電后斷開(kāi)，則電容器兩板上的電量不變；同時(shí)本題中電勢(shì)能為易錯(cuò)點(diǎn)，應(yīng)注意電勢(shì)能與電勢(shì)及電荷量均有關(guān)系。 2．如圖所示，一帶電粒子以速度v0垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向沿上板邊緣射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，剛好貼下邊緣飛出，已知產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng)，如果帶電粒子的速度為2v0時(shí)，當(dāng)它的豎直位移等于板間距d時(shí)，它距上板左側(cè)邊緣的水平射程x為： （ ） A．1．5LB．2LC．2．5LD．3L 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題考查

9、了帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題；解答此題要熟練運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法研究類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，即從水平方向和豎直方向考慮，對(duì)于本題也可以根據(jù)三角形相似法求出水平射程，即粒子離開(kāi)電場(chǎng)后速度反向延長(zhǎng)線交上板的中點(diǎn)。 3．如圖所示豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，P小球從緊靠左極板處由靜止開(kāi)始釋放， Q小球從兩板正中央由靜止開(kāi)始 釋放，兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置，則從開(kāi)始釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過(guò)程中它們的： （ ） A．運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tP＞tQB． 電勢(shì)能減少量之比EP:EQ=2:1 C．電荷量之比：tP:tQ=2:1

10、 D．動(dòng)能增加量之比：EkP:EkQ=4:1 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題是帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，關(guān)鍵是知道兩小球在水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)水平位移和豎直位移的關(guān)系列方程解答；注意動(dòng)能定理的靈活運(yùn)用；此題難度中等，考查學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力． 4．（多選）如圖所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略。平行板電容器C的極板水平放置。閉合電鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間的a點(diǎn)靜止不動(dòng)。 如果僅改變下列某一個(gè)條件，能使油滴豎直向下運(yùn)動(dòng)的是： （ ） A． 減小R1的阻值 a B．減小R2的

11、阻值 C．增大兩板間的距離 D．將兩板繞過(guò)a點(diǎn)的軸（垂直于紙面）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度 【答案】AC 【解析】電路穩(wěn)定時(shí)，電容器的電壓等于可變電阻的電壓，當(dāng)減小的阻值，導(dǎo)致總電流增大，則外電壓減小，因此電容器的電壓減小，板間場(chǎng)強(qiáng)增弱，油滴將向下運(yùn)動(dòng)．故A正確；電路穩(wěn)定時(shí)，當(dāng)增大的阻值，不改變電路中的電流，因此電容器的電壓不變，板間場(chǎng)強(qiáng)不變，油滴將不運(yùn)動(dòng)．故B錯(cuò)誤；增大兩板間的距離，因電容器的電壓不變，則電場(chǎng)強(qiáng)度減小，導(dǎo)致油滴向下運(yùn)動(dòng)，故C正確；設(shè)初狀態(tài)極板間距是d，場(chǎng)強(qiáng)為E，兩板繞過(guò)a點(diǎn)的軸（垂直于紙面）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度θ，旋轉(zhuǎn)角度后，極板間距變?yōu)?，板間電壓不變，根據(jù)公式分析得

12、知，板間場(chǎng)強(qiáng)變化為，而且電場(chǎng)強(qiáng)度的方向也旋轉(zhuǎn)了，由受力分析可知，電場(chǎng)力在豎直方向的分力為仍與重力平衡，水平方向電場(chǎng)力有向左的分力，所以油滴向左勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤 【名師點(diǎn)睛】電路穩(wěn)定時(shí)，電容器的電壓等于可變電阻的電壓，改變，對(duì)電容器的電壓沒(méi)有影響．減小R1分擔(dān)的電壓增大，電容器的電壓減小，油滴將向下運(yùn)動(dòng)．當(dāng)接通開(kāi)關(guān)S，電容器的電壓仍不變，只有間距變化才會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)強(qiáng)度變化，從而確定油滴是否運(yùn)動(dòng)。 5．一電子以4×106m/s的速度沿與電場(chǎng)垂直的方向從A點(diǎn)沿垂直于電場(chǎng)強(qiáng)度方向飛入，并從B點(diǎn)沿與場(chǎng)強(qiáng)方向成150°角的方向飛出該電場(chǎng)，如圖所示．則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為V（電子質(zhì)量為9．1×10

13、-31kg，電量為1．6×10-19C） 【答案】 【名師點(diǎn)睛】電子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，作出電子經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度的分解圖，求出經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度，根據(jù)動(dòng)能定理求解A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；本題運(yùn)用動(dòng)能定理求電勢(shì)差，也可以根據(jù)類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合求解。 1．【2016·全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ卷】一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上，若將云母介質(zhì)移出，則電容器： （ ） A．極板上的電荷量變大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大 B．極板上的電荷量變小，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大 C．極板上的電荷量變大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 D．

14、極板上的電荷量變小，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 【答案】D 【解析】電容器接在恒壓直流電源上，兩極板的電壓不變，若將云母介質(zhì)移出，相對(duì)介電常數(shù)減小，電容器的電容減小，所以極板上的電荷量變小，極板間的距離不變，所以極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查平行板電容器的動(dòng)態(tài)平衡，要注意正確應(yīng)用電容的決定式、定義式，板間場(chǎng)強(qiáng)公式。 2．【2016·天津卷】如圖所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板間有一個(gè)固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角。若

15、保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置，則： （ ） A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不變 C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】此題是對(duì)電容器的動(dòng)態(tài)討論；首先要知道電容器問(wèn)題的兩種情況：電容器帶電荷量一定和電容器兩板間電勢(shì)差一定；其次要掌握三個(gè)基本公式：，，Q=CU；同時(shí)記住一個(gè)特殊的結(jié)論：電容器帶電荷量一定時(shí)，電容器兩板間的場(chǎng)強(qiáng)大小與兩板間距無(wú)關(guān)。 3．【2015·海南·5】如圖所示，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)，在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q（q＞0）的粒子，在負(fù)極板附

16、近有另一質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子，在電場(chǎng)力的作用下，兩粒子同時(shí)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過(guò)一平行于正極板且與其相距的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略，不計(jì)重力，則M：m為： （ ） A．3:2 B．2：1 C．5:2 D．3:1 【答案】A 【解析】設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，兩粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，對(duì)M有，，；對(duì)m有，，聯(lián)立解得，A正確。 【方法技巧】做此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是把粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分解為垂直電場(chǎng)方向上和沿電場(chǎng)方向上兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，兩分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性。 4．【2015·天津·7】（多選）如圖所示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無(wú)初速

17、度地飄入電場(chǎng)線水平向右的加速電場(chǎng)，之后進(jìn)入電場(chǎng)線豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上，整個(gè)裝置處于真空中，不計(jì)粒子重力及其相互作用，那么： （ ） A．偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)三種粒子做功一樣多 B．三種粒子打到屏上時(shí)速度一樣大 C．三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同 D．三種粒子一定打到屏上的同一位置， 【答案】AD 【名師點(diǎn)睛】帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)是在考綱中屬于II級(jí)要求，利用動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決電場(chǎng)中加速、偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的基本方法，熟記一些二級(jí)結(jié)論有助于提升答題速度，如不同粒子在同一電場(chǎng)中先加速再偏轉(zhuǎn)時(shí)，偏移量與比荷無(wú)關(guān)、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做功與粒子質(zhì)量無(wú)關(guān)等。 5

18、．【2014·海南·4】如圖，一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連，極板水平放置，極板間距為d；在下極板上疊放一厚度為l的金屬板，其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中。當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，粒子P開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g。粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為： （ ） A． B． C． D． 【答案】A 【方法技巧】解決電容器動(dòng)態(tài)變化的問(wèn)題時(shí)，要把握住兩個(gè)關(guān)鍵前提：一是要看電容器有沒(méi)有接入電路，是電壓不變還是電荷量不變；二是要看電容器的結(jié)構(gòu)有沒(méi)有發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)決定電容器電容的大小。明確了這兩點(diǎn)，就可以運(yùn)用電容器的基本關(guān)系式來(lái)解決問(wèn)題了。另外需要注意，電場(chǎng)中的導(dǎo)體是靜電平衡狀態(tài)，上題中的金屬板就是“吃掉”了一部分電場(chǎng)空間，在計(jì)算的時(shí)候去掉這部分空間就可以了。