(人教版)2012届高三物理一轮复习同步测试电容器带电粒子在电场中的运动

第1页共8页（人教版）2012届高三物理一轮复习同步测试：电容器、带电粒子在电场中的运动一、选择题1、传感器是采集信息的重要器件.如图所示是一种测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器.可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容.现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转.当待测压力增大时（）A．电容器的电容将减小B．灵敏电流表指针指在正中央零刻度处C．灵敏电流表指针向左偏转D．灵敏电流表指针向右偏转2、如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两极中央各有一个小孔a和b.在a孔正上方某处有一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回.现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是（）A．保持S闭合，将A板适当上移B．保持S闭合，将B板适当下移C．先断开S，再将A板适当上移D．先断开S，再将B板适当下移3、如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中（）A．它们运动的时间tQtPB．它们的电势能减小量之比△EP∶△EQ=1∶2C．它们所带的电荷量之比qP∶qQ=1∶2D．它们的动量增量之比△pP∶△pQ=2∶14、两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电（）A．保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B．保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D．断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大5、如图一种测定电液体深度的装置：包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情况（）第2页共8页A．电容增大反映h增大B．电容增大反映h减小C．将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h减小D．将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h增大6、三个质量相等的微粒，其中一个带正电荷，一个带负电荷，一个不带电荷，以相同初速度v0沿中央轴线进入水平放置的平行金属板间，最后分别打在正极板上的A、B、C处，如图所示，则（）A．打在极板A处的微粒带负电荷，打在极板B处的微粒不带电，打在极板C处的微粒带正电荷B．三个微粒在电场中的运动时间相等C．三个微粒在电场中运动时的加速度aAaBaCD．三个微粒打到极板上时的动能EkAEkBEkC7、如图所示，为一方向水平向右的匀强电场.一个质量为m、带电量为＋q的小球以初速度v0从a点竖直向上射入电场中.小球通过电场中b点时速度为2v0，方向与电场方向一致.则a、b两点的电势差为（）A．B．C．D．8、一个电荷量为－q的油滴，从坐标原点O以速度v0射入匀强电场，v0的方向与电场方向的夹角为θ，如图所示.已知油滴质量为m，测得它在电场中运动到最高点P时的速率恰好为v0，设P点的坐标为(xP、yP)，则（）A．xP0B．xP0C．xP=0D．条件不足，不能确定9、如图所示，水平固定的小圆盘A，带电量为Q，电势为零，从盘心O处静止释放一质量为m、带电量为＋q的小球，由于电场的作用，小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点，OC=h，又知道过竖直线上的b点时，小球速度最大，则在Q所形成的电场中，可确定的物理量是（）A．b点场强B．c点场强C．b点电势D．c点电势二、综合题第3页共8页10、半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场.如图所示，珠子所受静电力是其重力的倍.将珠子从环上最低位置A点静止释放，则珠子所能获得的最大动能Ek=________.11、下述为一个观察带电粒子在平行板电容器板间电场中运动状况的实验.现进行下述操作：第一步，给如图所示真空中水平放置的平行板电容器充电，让A、B两极板带上一定的电荷量，使得一个带电油滴P在两板间的匀强电场中恰能保持静止状态.第二步，给电容器继续充电使其电荷量突然增加△Q1，让油滴开始竖直向上运动t秒.第三步，在上一步基础上使电容器突然放电△Q2，观察到又经2t秒后，油滴刚好回到原出发点.设油滴在运动过程中未与极板接触.(1)说明在上述第二步和第三步两个过程中，带电油滴各做什么性质的运动？(2)求△Q1和△Q2的比值12、一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角θ=30°.已知带电微粒的质量m=1.0×10－7kg，电量q=1.0×1010C，A、B相距L=20cm.(取g=10m/s2，结果要求二位有效数字)求：(1)试说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由.(2)电场强度大小、方向？(3)要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？13、在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端固定于O点，把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速释放.已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ(如图所示).第4页共8页14、如图(a)所示，A、B是一对平行放置的金属板，中心各有一小孔P、Q，PQ连线垂直金属板，两板间距为d，从P点处连续不断地有质量为m、电荷量为＋q的带电粒子(重力不计)沿PQ方向放出，初速度可忽略，在A、B间某时刻t=0开始加有如图(b)所示的交变电压，其电压大小为U，周期为T，带电粒子在A、B间运动过程中，粒子相互作用力可忽略不计.(1)如果只有在每个周期的时间内放出的带电粒子才能从小孔Q中射出，则上述物理量之间应满足怎样的关系？(2)如果各物理量满足(1)问的关系，求每个周期内从小孔Q中有粒子射出的时间与周期T的比值.15、如图甲所示，真空中的电极K连续不断地发出电子(设电子的初速度为零)，经电压为U1的电场加速，加速电压U1随时间t变化的图象如图乙所示，电子在电场U1中加速时间极短，可认为加速时电压不变，电子被加速后由小孔S穿出，沿两个彼此靠近的水平金属板A、B间中轴线从左边缘射入偏转电场，A、B极板长均为L=0.2m，两板之间距离d=0.05m，A板的电势比B板电势高，A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P之间的距离b=0.10m，荧光屏的中心O与A、B板的中心轴线在同一水平线上，求：第5页共8页(1)当A、B板间所加电压U2为多少时，电子恰好打不到荧光屏上；(2)当A、B板间所加电压U′2=U2/2时，可看到屏幕上电子条距中心O多远的范围.答案：1-9D;B;C;BC;AC;A;D;B;AD提示：1、当待测压力增大时，可动电极B发生形变，使两极板间距离d减小，由可知，在ε、S不变的情况下，d减小，则C增大，即电容器的电容将增大.由于电容器两极始终与电源两极相连，故电容器两极板间电压U保持不变，由可知，在U不变的情况下，C增大，则Q增大，即电容器应不断充电，通过电流表的电流应从正接线柱流入，指针向右偏转.2、设带电质点到a孔的距离为h，A、B两极板间距离为d，两板间电压为U，带电质点由静止释放运动到b孔的过程中，根据动能定理mg(h＋d)－qU=Ekb依题意知，未移动极板时，Ekb=0开关S闭合时，A、B两极板始终跟电源两极相连，电压U=E保持不变.若将A板上移，(h＋d)保持不变，则E′kb=0，带电质点不能穿过b孔.若将B板下移，(h＋d)增大，而U不变，则E′kb0，带电质点能穿过b孔.开关S断开时，极板上的电荷量Q保持不变.若将A板上移，由可知，d增大，则C减小；由可知，C减小，则U增大，而(h＋d)保持不变，故E′kb0，即带电质点不能到达b孔.若将B板下移，设下移△d，电场强度不变，则下移前mg(h＋d)－qEd=0①下移后mg(h＋d＋△d)－qE(d＋△d)=E′kb②由以上两式可得，E′kb=mg△d－qE△d由①式得mgqE所以，E′kb0，即带电质点不能到达b孔.6、微粒在电场中同时受到重力和电场力的作用而做类平抛运动，水平方向上：x=v0t，可知tAtBtC，竖直分运动，因y一定，则aAaBaC.第6页共8页7、带电小球受到电场力和重力作用，考察水平分运动，根据动能定理有：则8、油滴从O点到最高点P，由动能定理可知WAO=0.10、答案：．11、解：①在第二步过程中，油滴竖直向上做匀加速直线运动，在第三步过程中，油滴先竖直向上匀减速直线运动，然后反向做初速度为零的匀加速直线运动。②设油滴质量为m，带电量为q，电容器板间距离为d，电容为C。在第一步过程中，设电容器的充电量为Q，板间电压为U0，场强为E。受力如图1所示，由题意得E0q=mg①解①②③得第二步过程中，设板间电压为U1，场强为E1，油滴加速度的大小为a1，ts末的速度为v1，位移为S，受力如图2所示：在第三步过程中，设板间电压为U2，场强为E2，油滴加速度大小为a2，受力如图3所示：12、解：(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB直线运动，在垂直AB方向上重力和电场力的分力必等大反向，可知电场力的方向水平向左，如图所示.微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度VA方向相反，微粒做匀减速直线运动.(2)在垂直于AB方向上有：qEsinα－mgcosα=0电场强度E=mg/qtgα=1.7×104N/C电场强度方向水平向左.(3)微粒由A运动到B的速度vB=0微粒进入电场中的速度最小，由动能定理有：mgLsinα＋qELcosα=mvA2解得vA=2.8m/s第7页共8页13、解：设细线长为l，球的电量为q，场强为E，若电量q为正，则场强方向水平向右，反之水平向左，从释放点到左侧最高点，重力势能的减少等于电势能的增加，mgLcosα=qEL(1＋sinα)若小球运动到最低点的速度为v，此时线的拉力为T，由能量关系得由牛顿第二定律得解上面各式得．14、解：(1)在t=0时刻和时刻进入电场的粒子运动的v—t图如图所示，因此满足题意的临界条件：时刻进入的粒子恰能从Q孔射出，(2)从v—t图可知，时刻进入的粒子在时刻射出，设t=0时刻射入的粒子在t1时刻从Q孔中射出，显然.则所以，每个周期从Q孔有粒子射出的时间△t与T的比值.15、解：(1)电子在加速电场U1中加速，根据动能定理：电子在偏转电场中偏转，若能射出，则：由①②③得由④可知，Ld一定时，侧移y取决于U1，U2，要电子都打不到屏上，其临界条件是第8页共8页U1=800V(最大时)(2)由④可知，对于相同的偏转电压U2，U1=800v时，其侧移y最小.而U1越小，侧移y就越大，因此，打在屏上的电子的侧移y值在之间.设电子打在屏上的点与中心O点的距离为y′，由几何关系得：代入数据可得y′为：2.5cm～5cm.