2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)20 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（含解析）

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)20 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（含解析） 一、單項(xiàng)選擇題 1．物理關(guān)系式不僅反映了物理量之間的數(shù)值關(guān)系，也確定了單位間的關(guān)系．對(duì)于單位的分析是幫助我們檢驗(yàn)研究結(jié)果正確性的一種方法．下面是同學(xué)們?cè)谘芯科叫邪咫娙萜鞒潆姾髢?chǔ)存的能量EC與哪些量有關(guān)的過程中得出的一些結(jié)論，式中C為電容器的電容，U為電容器充電后其兩極板間的電壓，E為兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，d為兩極板間的距離，S為兩極板正對(duì)面積，ε為兩極板間所充介質(zhì)的相對(duì)電介電常數(shù)(沒有單位)，k為靜電力常量．請(qǐng)你分析下面給出的關(guān)于EC的表達(dá)式可能正確的是(　　) A．EC＝C2U B．EC＝CU3 C．E

2、C＝E2Sd D．EC＝ESd 解析：能量的單位是焦耳，因此表示電容器充電后儲(chǔ)存的能量的物理量EC的單位是焦耳，電容的單位是庫(kù)侖每伏特，電場(chǎng)強(qiáng)度的單位為伏特每米，故C2U、CU3以及ESd的單位都不是焦耳，選項(xiàng)C通過推導(dǎo)，單位為J，因此只有選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 答案：C 2．圖甲為示波管的原理圖，如果在電極YY′之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按圖丙所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會(huì)看到的圖形應(yīng)為(　　) 解析：由圖乙及圖丙知，當(dāng)UY為正時(shí)，Y板電勢(shì)高，電子向Y偏，當(dāng)UX為負(fù)時(shí)，X′板電勢(shì)高，電子向X′板偏，B正確． 答案：B 3．

3、如圖所示，從F處釋放一個(gè)無初速度的電子向B板方向運(yùn)動(dòng)，指出下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的描述中錯(cuò)誤的是(設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為U)(　　) A．電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是eU B．電子從B板到達(dá)C板動(dòng)能變化量為零 C．電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能是3eU D．電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 解析：由電路圖可得，電子在A、B板間加速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功eU，A正確；在B、C板間勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能變化量為零，B正確；在C、D板間減速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功－eU，所以電子在D板處速度為零，C錯(cuò)誤；電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，D正確． 答案：C 4．如圖所示，矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩個(gè)帶正電的粒子a和b以

4、相同的水平速度射入電場(chǎng)，粒子a由頂點(diǎn)A射入，從BC的中點(diǎn)P射出，粒子b由AB的中點(diǎn)O射入，從頂點(diǎn)C射出．若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是(　　) A．12 B．21 C．18 D．81 解析：設(shè)AB長(zhǎng)為2h，BC長(zhǎng)為2l，對(duì)a粒子有 2h＝aat＝t① l＝v0ta② 解得2h＝2③ 對(duì)b粒子有h＝abt＝t④ 2l＝v0tb⑤ 解得h＝2⑥ 由③⑥兩式得＝，D正確． 答案：D 5．如圖所示，A、B為水平正對(duì)放置的平行金屬板，板間距離為d，一質(zhì)量為m的帶電油滴在兩金屬板之間，油滴運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比．將油滴由靜止釋放，若兩金屬板間的電壓為零

5、，一段時(shí)間后油滴以速率v勻速下降．若兩金屬板間加電壓U，一段時(shí)間后油滴以速率2v勻速上升．由此可知油滴所帶電荷量的大小為(　　) A. B. C. D. 解析：板間電壓為零，油滴勻速下降時(shí)，mg＝kv，當(dāng)兩板間電壓為U，油滴勻速上升時(shí)，q＝mg＋2kv，解得q＝，C正確． 答案：C 二、多項(xiàng)選擇題 6．三個(gè)電子從同一地點(diǎn)同時(shí)沿同一方向垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，出現(xiàn)如圖所示的軌跡，則可以判斷(　　) A．它們?cè)陔妶?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 B．A、B在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，C先飛離電場(chǎng) C．C進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度最大，A最小 D．電場(chǎng)力對(duì)C做功最小 解析：三電子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的加速度a

6、相同，在垂直于極板方向，yA＝y(tǒng)B>yC，由y＝at2知在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tA＝tB>tC，A錯(cuò)誤，B正確；B、C水平位移相同，tB>tC，故vC>vB，而A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，但xAvA，故C進(jìn)入電場(chǎng)的速度最大，A最小，C正確；電場(chǎng)力做功W＝Eqy，而yA＝y(tǒng)B>yC，故電場(chǎng)力對(duì)C做功最小，D正確． 答案：BCD 7．如圖所示，斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)、傾角為θ＝30°的光滑絕緣斜面處于電場(chǎng)中，一帶電量為＋q，質(zhì)量為m的小球，以初速度v0由斜面底端的A點(diǎn)開始沿斜面上滑，到達(dá)斜面頂端的速度仍為v0，則(　　) A．小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能 B．A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差

7、一定為 C．若電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值一定是 D．若該電場(chǎng)是AC邊中垂線上某點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的，則Q一定是正電荷 解析：小球初、末速度均為v0，從A到B，由動(dòng)能定理得qUAB－mgLsin30°＝0，解得A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為UAB＝，qUAB＝，電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少，EpB

8、電壓U后，金屬板間就形成勻強(qiáng)電場(chǎng)；有一個(gè)比荷＝1.0×10－2 C/kg的帶正電的粒子從左邊金屬板小孔軸線A處由靜止釋放，在靜電力作用下沿小孔軸線射出(不計(jì)粒子重力)，其v－t圖象如圖乙所示，則下列說法正確的是(　　) A．右側(cè)金屬板接電源的正極 B．所加電壓U＝100 V C．乙圖中的v2＝2 m/s D．通過極板間隙所用時(shí)間比為1(－1) 解析：帶正電的粒子在靜電力作用下由左極板向右運(yùn)動(dòng)，可判斷左側(cè)金屬板接電源正極，A錯(cuò)誤；由v－t圖象可知，帶電粒子的加速度a＝2 m/s2，相鄰兩極板間距d＝at2＝0.25 m，由qE＝ma得E＝200 V/m，U＝2Ed＝100 V，B

9、正確；可將粒子在兩個(gè)間隙間的運(yùn)動(dòng)看成是初速度為零的連續(xù)的勻加速運(yùn)動(dòng)，兩間隙距離相等，則有t1t2＝1(－1)，D正確；v1v2＝t1(t1＋t2)＝1，將v1＝1.0 m/s代入，得v2＝ m/s，C錯(cuò)誤． 答案：BD 三、非選擇題 9．實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子．在下圖中，從熾熱金屬絲射出的電子流，經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．已知加速電極間的電壓U1＝2 500 V，偏轉(zhuǎn)電極間的電壓U2＝2.0 V，偏轉(zhuǎn)電極極板長(zhǎng)l＝6.0 cm，板間距d＝0.2 cm.電子的質(zhì)量是m＝0.91×10－30 kg，帶電量大小為e＝1.6×10－19C，電子重力不計(jì)，未打到極板上．求：

10、 (1)電子離開加速電場(chǎng)時(shí)的速度v的大??； (2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的豎直方向速度v⊥的大??； (3)電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)豎直方向移動(dòng)的距離y. 解析：(1)電子加速時(shí)由動(dòng)能定理知eU1＝mv2－0 解得v＝≈3.0×107 m/s (2)設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度為a，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，有 v⊥＝at a＝＝ t＝ 解得v⊥＝at＝≈3.5×105 m/s (3)由y＝at2，t＝，a＝得 y＝≈3.5×10－4 m 答案：(1)3.0×107 m/s　(2)3.5×105 m/s (3)3.5×10－4 m 10．如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一表面光滑、

11、與水平面成45°角的絕緣直桿AC，其下端(C端)距地面高度h＝0.8 m．有一質(zhì)量為500 g的帶電小環(huán)套在直桿上，正以某一速度沿桿勻速下滑．小環(huán)離桿后正好通過C端的正下方P點(diǎn)處．(g取10 m/s2)求： (1)小環(huán)離開直桿后運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向； (2)小環(huán)從C運(yùn)動(dòng)到P過程中的動(dòng)能增量； (3)小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動(dòng)速度的大小v0. 解析：(1)結(jié)合題意分析知： qE＝mg F合＝mg＝ma a＝g＝10 m/s2， 方向垂直于桿向下． (2)設(shè)小環(huán)從C運(yùn)動(dòng)到P的過程中動(dòng)能的增量為 ΔEk＝W重＋W電 其中W重＝mgh＝4 J，W電＝0，所以ΔEk＝4 J. (3)

12、環(huán)離開桿做類平拋運(yùn)動(dòng)， 平行桿方向勻速運(yùn)動(dòng)： h＝v0t 垂直桿方向勻加速運(yùn)動(dòng)：h＝at2，解得v0＝2 m/s. 答案：(1)10 m/s2　垂直于桿向下　(2)4 J (3)2 m/s 11．如圖所示，A、B為兩塊平行金屬板，A板帶正電、B板帶負(fù)電．兩板之間存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩板間距為d、電勢(shì)差為U，在B板上開有兩個(gè)間距為L(zhǎng)的小孔．C、D為兩塊同心半圓形金屬板，圓心都在貼近B板的O′處，C帶正電、D帶負(fù)電．兩板間的距離很近，兩板末端的中心線正對(duì)著B板上的小孔，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度可認(rèn)為大小處處相等，方向都指向O′.半圓形金屬板兩端與B板的間隙可忽略不計(jì)．現(xiàn)從正對(duì)B板小孔緊靠A

13、板的O處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的帶正電微粒(微粒的重力不計(jì))，問： (1)微粒穿過B板小孔時(shí)的速度多大？ (2)為了使微粒能在CD板間運(yùn)動(dòng)而不碰板，CD板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小應(yīng)滿足什么條件？ (3)從釋放微粒開始，經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間微粒通過半圓形金屬板間的最低點(diǎn)P點(diǎn)？ 解析：(1)設(shè)微粒穿過B板小孔時(shí)的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理，有 qU＝mv2① 解得v＝ (2)微粒進(jìn)入半圓形金屬板后，電場(chǎng)力提供向心力，有 qE＝m＝m② 聯(lián)立①②，得E＝ (3)微粒從釋放開始經(jīng)t1射出B板的小孔，則 t1＝＝＝2d③ 設(shè)微粒在半圓形金屬板間運(yùn)動(dòng)經(jīng)過t2第一次到達(dá)最低點(diǎn)P點(diǎn)，則 t2＝＝④ 所以從釋放微粒開始，經(jīng)過(t1＋t2)＝ 微粒第一次到達(dá)P點(diǎn)； 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，易知再經(jīng)過2(t1＋t2)微粒再一次經(jīng)過P點(diǎn)； …… 所以經(jīng)過時(shí)間t＝(2k＋1) ，k＝0,1,2，…微粒經(jīng)過P點(diǎn)． 答案：(1)　(2) (3)(2k＋1) ，k＝0,1,2，…