【物理】2020届一轮复习人教版电容器带电粒子在匀强电场中的运动作业

【物理】2020届一轮复习人教版电容器带电粒子在匀强电场中的运动作业

‎1.在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与静电计相接，极板B接地。若极板B稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化，做出平行板电容器电容变小的结论的依据是(　　)‎ A．极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大 B．极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变小 C．两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小 D．两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大 解析：选A　极板A与静电计相连，电荷量几乎不变，极板B与极板A带等量异种电荷，电荷量也几乎不变，故电容器的电荷量Q几乎不变；若极板B稍向上移动一点，会发现静电计指针张角变大，即电压U变大，由公式C＝知电容C变小；故B、C、D错误，A正确。‎ ‎2.两个较大的平行金属板A、B相距为d，连接在如图所示的电路中，电源电压不变，这时质量为m、带电荷量为－q的油滴恰好静止在两极板之间。在其他条件不变的情况下，如果将两极板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中(　　)‎ A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向a B．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向b C．油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a D．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b 解析：选D　电容器与电源相连，两极板间电压不变，将两极板非常缓慢地水平错开一些，两极板正对面积减小，而间距不变，由E＝可知，电场强度不变，油滴受到的电场力不变，仍与重力平衡，因此油滴静止不动。由C＝可知，电容减小，由Q＝CU可知，电荷量减小，电容器放电，因此可判断电流计中的电流从a流向b，故D正确。‎ ‎3.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图所示。E表示极板间的场强，U表示极板间的电压，Ep表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则(　　)‎ A．U变小，E变小　　　　 B．E变大，Ep变大 C．U变小，Ep不变 D．U不变，Ep不变 解析：选C　由题意知，电容器的带电荷量Q不变，正极板移动后，极板间距离减小，根据电容的决定式C＝知，电容C增大，由公式U＝知，极板间电压U变小，由推论公式E＝分析，可知极板间电场强度E不变，则由U′＝Ed′知，P与负极板间的电势差不变，则P点的电势不变，正电荷在P点的电势能Ep不变，故C正确，A、B、D错误。‎ ‎4.如图所示电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的震动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。当声源S振动时，下列说法正确的是(　　)‎ A．a振动过程中，a、b板间的电场强度不变 B．a振动过程中，a、b板所带电荷量不变 C．a振动过程中，电容器的电容不变 D．a向右的位移最大时，电容器的电容最大 解析：选D　a、b板与电源相连，电势差恒定，a在声波驱动下沿水平方向振动，a、b板间的距离发生变化，根据E＝，电场强度发生变化，选项A错误；根据C＝，电容器的电容随a、b板间距离变化而变化，根据Q＝UC，a、b板所带电荷量随电容变化而变，选项B、C错误；当a、b板间距离最近(即a向右的位移最大)时，电容最大，选项D正确。‎ ‎5．有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示．其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符．已知偏移量越小打在纸上的字迹越小，现要缩小字迹，下列措施可行的是(　　)‎ A．增大墨汁微粒的比荷 B．减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能 C．减小偏转极板的长度 D．增大偏转极板间的电压 解析：已知偏移量越小，打在纸上的字迹越小，因偏移量y＝，现要缩小字迹，可行的措施可减小墨汁微粒的比荷，增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能mv，减小偏转极板的长度L，减小偏转极板间的电压U，故选C.‎ 答案：C ‎6．一带负电粒子在电场中仅受静电力作用沿x轴正方向做直线运动的v－t图象如图所示，起始点O为坐标原点，下列关于电势φ、粒子的动能Ek、电场强度E、粒子加速度a与位移x的关系图象中可能合理的是(　　)‎ 解析：由v－t图象可知速度减小，且加速度逐渐减小，电场力做负功，动能逐渐减小，而电场强度E＝＝，所以沿＋x方向场强逐渐减小，则电势不是均匀减小，所以A、B、D错误，C可能合理．‎ 答案：C ‎7．[2018·江苏卷，5]如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态．现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴(　　)‎ A．仍然保持静止 B．竖直向下运动 C．向左下方运动 D．向右下方运动 解析：开始时油滴处于静止状态，有mg＝q，‎ B板右端下移时，U不变，d变大，‎ 电场力F＝q变小，mg>F.‎ 受力分析如图所示，mg与F 的合力方向为右下方，故油滴向右下方运动．‎ 答案：D ‎8．为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心．当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的．假设尘埃向收尘极运动过程中所带电荷量不变，下列判断正确的是(　　)‎ A．金属圆筒内存在匀强电场 B．金属圆筒内越靠近收尘极电势越低 C．带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大 D．带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小 解析：根据题图可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷形成的电场，电场线方向由收尘极指向电晕极，并不是匀强电场，A错误；逆着电场线方向，电势升高，故越靠近收尘极，电势越高，B错误；尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动，电场力做正功，电势能越来越小，C错误；离电晕极越远，场强越小，因尘埃带电荷量不变，故其所受电场力越小，D正确．‎ 答案：D ‎9．[2019·江苏南京一模](多选)如图所示，在竖直方向上固定了两个等量的同种点电荷＋Q，相距为l，在两电荷连线的中点O所在的水平线上，对称固定放置了一长为2d的绝缘细管，有一带电荷量为＋q、质量为m的小球以初速度v从细管的左端管口射入，恰好在细管的最右端停止运动．重力加速度为g，静电力常量为k，则(　　)‎ A．小球在运动过程中，受到的摩擦力先增大后减小 B．小球加速度的大小一定是先增大、后减小 C．小球克服摩擦力所做的功为mv2‎ D．在运动过程中小球的电势能先增大后减小 解析：小球在细管中运动时，竖直方向上只受重力与管对它的支持力，所以小球所受的滑动摩擦力不变，A错误；在细管左右两边，电场强度各有一个最大值，如果左边电场强度最大值的位置在小球出发点的右边，则小球加速度先增大后减小，再增大，再减小，B错误；由于对称性，小球在细管的左右两端点的电势能相等，所以克服摩擦力做的功等于初动能，C正确；小球在O点的左侧运动时克服电场力做功，电势能增大，在O点右侧运动时，电场力做正功，电势能减小，D正确．‎ 答案：CD ‎10．[2016·天津卷]‎ 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则(　　)‎ A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不变 C．θ减小，Ep增大 D．θ减小，E不变 解析：若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，根据C＝可知，C变大；根据Q＝CU可知，在Q一定的情况下，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角θ减小；根据E＝，Q＝CU，C＝联立可得E＝，可知E不变；P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，故Ep不变；由以上分析可知，选项D正确．‎ 答案：D ‎11.‎ 如图所示，将质量m＝‎0.1 kg、带电荷量为q＝＋1.0×10－‎5C的圆环套在绝缘的固定圆柱形水平直杆上．环的直径略大于杆的截面直径，环与杆间的动摩擦因数μ＝0.8.当空间存在着斜向上的与杆夹角为θ＝53°的匀强电场E时，环在电场力作用下以a＝‎4.4 m/s2的加速度沿杆运动，求电场强度E的大小．(取sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g＝‎10 m/s2)‎ 解析：在垂直杆方向上，由平衡条件得：‎ qE0sin θ＝mg，‎ 解得E0＝1.25×105 N/C 当E<1.25×105 N/C时，杆对环的弹力方向竖直向上，‎ 根据牛顿第二定律可得：‎ qEcos θ－μFN＝ma qEsin θ＋FN＝mg 解得：E＝1.0×105 N/C 当E>1.25×105 N/C时，杆对环的弹力方向竖直向下，‎ 根据牛顿第二定律可得：‎ qEcos θ－μFN＝ma qEsin θ＝mg＋FN 解得：E＝9.0×105 N/C 答案：1.0×105 N/C或9.0×105N/C ‎12．如图所示，在正交坐标系xOy的第一、四象限内分别存在两个大小相等、方向不同的匀强电场，两组平行且等间距的实线分别表示两个电场的电场线，每条电场线与x轴所夹的锐角均为60°.一质子从y轴上某点A沿着垂直于电场线的方向射入第一象限，仅在电场力的作用下第一次到达x轴上的B点时速度方向正好垂直于第四象限内的电场线，之后第二次到达x轴上的C点．求：‎ ‎(1)质子在A点和B点的速度之比；‎ ‎(2)OB与BC长度的比值．‎ 解析：(1)质子的运动轨迹如图所示，设在A、B两点的速率分别为v0、v，由题意知，v与v0的夹角为60°，所以＝cos60°＝.‎ ‎(2)设质子在电场中运动的加速度为a，从A运动到B经历的时间为t1.‎ OB＝ON＋ NB，‎ 由几何关系有ON＝AMsin30°，‎ NB＝MBcos30°，‎ 沿垂直于v0方向上AM＝at，沿平行于v0方向上MB＝v0t1，在B点vsin60°＝at1，v0＝vcos60°，联立解得OB＝，‎ 设质子从B到C经历时间为t2，添加如图的辅助线，‎ 沿CP方向BCsin60°＝vt2，‎ 沿BP方向BCcos60°＝at，‎ 联立解得BC＝，所以＝.‎ 答案：(1)1：2　(2)27：64‎