2022届高考物理一轮复习课时作业二十五电容器带电粒子在电场中的运动含解析新人教版

word 文档 - 1 - / 14 电容器 带电粒子在电场中的运动 [双基巩固练] 1．一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线 abc 从 a 运动到 c，已知质点的速率是递 减的．关于 b 点电场强度 E 的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在 b 点的切线)( ) 2．如图所示为电子枪的工作原理，金属丝加热后可以发射电子，发射出的电子被加速电 场加速，穿出金属板上的小孔后，形成高速运动的电子束．其中加热电源的电动势为 E，加速 电压为 U.下列说法正确的是( ) A．加热电源的正负极不能接反 B．加速电压的正负极不能接反 C．加速电场的电场线从金属丝发出，终止于金属板 D．电子被加速时，一定是沿着电场线运动的 3．下列关于电容器的相关知识描述正确的是( ) word 文档 - 2 - / 14 A．图甲为电容器充电示意图，充完电后电容器上极板带正电，两极板间的电压 U 等于电 源的电动势 E B．图乙为电容器放电示意图，放电过程中电流大小保持不变 C．图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，两种电容器使用时 都严格区分正负极 4．静电计是用来测量电容器两极板间电势差的仪器，两板之间的电势差越大，则静电计 的指针偏角越大．平行板电容器、滑动变阻器、电源、开关以及静电计按如图所示的电路连 接．当开关闭合时，静电计的指针有偏转．下列做法能使偏角增大的是( ) A．断开开关，增大两极板间的距离 B．保持开关闭合，增大两极板间的距离 C．保持开关闭合，减小两极板间的距离 D．保持开关闭合，使滑动变阻器的滑片向左移动 word 文档 - 3 - / 14 5．(多选)一台正常工作的示波管，突然发现荧光屏上画面的高度缩小(如图)，则产生故障 的原因可能是( ) A．加速电压突然变大 B．加速电压突然变小 C．偏转电压突然变大 D．偏转电压突然变小 6．[2021·某某八中下学期月考]如图所示，OO′为平行板电容器的中线，板间为竖直方向 的匀强电场．在 O 点分别以 v0、 v0 2 的速度水平抛出两质量都为 m 且带同种电荷的小球 A、B， qA qB＝3 1，两小球运动轨迹恰关于 OO′对称，重力加速度为 g，则 A 球受到的电场力大 小为( ) A. 15 7 mgB. 9 5 mgC. 3 2 mgD. 5 7 mg 7．[2021·某某某某诊断考试]如图甲所示，A、B 是一条与光滑斜面平行的电场线上两点， 若在斜面上某点以一定初速度发射一带正电的小球，小球沿电场线从 A 运动到 B，其速度随 时间变化的规律如图乙所示．则( ) word 文档 - 4 - / 14 A．电场是一个匀强电场 B．电场强度 EA>EB C．电势φAEB，选项 A 错误，B 正确；小球从 A 到 B 做加速运动，所受电场力沿斜面向上，则电场线方向为从 A 指向 B，故φA>φB，选项 C 错误； 根据能量守恒定律可知，小球的机械能与电势能之和不变，小球从 A 到 B，动能增大，故小 球的重力势能与电势能之和减小，选项 D 错误． 答案：B 8．解析：由于不知道电场的方向，所以无法确定粒子的电性，选项 A 错误；根据做曲线 运动的物体受的合力指向曲线的凹侧可知，粒子受的电场力方向向上，所以粒子从 A 到 B 过 程中电场力做负功，电势能增大，选项 C 正确；在沿电场线方向 A、B 间的位移大小为 y＝Lcos θ，由动能定理得 qUAB＝－qEy＝ 1 2 mv2 2－ 1 2 mv2 1，所以 E＝ mv2 1－v2 2 2qLcos θ ，选项 B 正确；虽然可 分析出粒子所受的电场力方向向上，但无法确定电场的方向，所以无法确定等势线的电势的 word 文档 - 11 - / 14 高低，选项 D 错误． 答案：BC 9．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 v0 v ＝cos 60°＝ 1 2 . (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＝AMsin 30°， NB＝MBcos 30°， 沿垂直于 v0 方向上 AM＝ 1 2 at2 1，沿平行于 v0 方向上 MB＝v0t1，在 B 点 vsin 60°＝at1， v0＝vcos 60°，联立解得 OB＝ 9v2 0 4a ， 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 BCsin 60°＝vt2， 沿 BP 方向 BCcos 60°＝ 1 2 at2 2， word 文档 - 12 - / 14 联立解得 BC＝ 16v2 0 3a ，所以 OB BC ＝ 27 64 . 答案：(1)1:2 (2)27:64 10．解析：本题考查带电粒子在电场中的偏转问题．根据 E＝ U d ，两极板间电势差不变， 两极板间的距离增大，则两极板间的电场强度变小，选项 A 错误；电子离开电容器时速度的 偏转角的正切值 tan θ＝ vy v0 ＝ Uq dm L v0 v0 ＝ UqL dmv2 0 (L 为两极板长度)，则当 d 变大时 tan θ变小，θ 变小，选项 B 正确；电子离开电容器时的侧移量为 y＝ 1 2 at2＝ 1 2 Uq dm L v0 2，则当 d 变大时，y 变小，选项 C 错误；电子通过电容器的时间为 t＝ L v0 ，不变，选项 D 错误． 答案：B 11．解析：以 A 点为坐标原点，沿 A 点速度方向为 x 轴正方向，垂直 A 点速度方向向下 为 y 轴正方向建立直角坐标系，x 轴方向的速度由 2v0 减为 v0cos 60°，故 Ex 方向向左，y 轴 方向的速度由 0 增加到 v0sin 60°，故 Ey 方向向下，故合电场强度方向斜向左下方，利用运动 学公式以及牛顿第二定律，有(v0cos 60°)2－(2v0)2＝－2 qEx m dcos 30°，(v0sin 60°)2＝2 qEy m dsin 30°，该匀强电场的电场强度为 E＝ E2 x＋E2 y，解得 E＝ 21mv2 0 2qd ，选项 A、B、C 错误，D 正 确． 答案：D 12．解析：本题考查带电粒子在组合场中的运动． (1)小球进入竖直方向的匀强电场后做类平抛运动，小球带正电，受到的电场力方向竖直 word 文档 - 13 - / 14 向上，根据牛顿第二定律，加速度 a＝ mg－qE0 m ， 解得 a＝5 m/s2， 根据平抛运动规律，小球沿水平方向做匀速运动，有 xA＝v0t， 竖直方向有 yP＝ 1 2 at2， 联立得 v0＝xA a 2yP ， 代入数据，解得 v0＝1 m/s. (2)设水平电场的电场强度大小为 E，因未进入水平电场前，带电小球做类平抛运动，所 以进入电场时竖直方向的速度 vy＝ 2yPa， 因为小球在水平电场区域恰好做直线运动，所以合外力的方向与速度方向在一条直线上， 即速度方向与合外力的方向相同，有 qE mg ＝ v0 vy ， 解得 E＝50 N/C， 设小球在水平电场中运动的水平距离为 l， qE mg ＝ l d ， 根据电势差与电场强度的关系有 UAB＝El， 解得 UAB＝5 V. (3)设小球在 B 点的速度大小为 v，对小球运动的全过程，由动能定理，有 1 2 mv2－ 1 2 mv2 0＝ word 文档 - 14 - / 14 mg(yP＋d)＋qUAB－qE0yP， 解得 v＝ 10 m/s. 答案：(1)1 m/s (2)5 V (3) 10 m/s