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1、课时作业20电容器与电容带电粒子在电场中的运动时间：45分钟满分：100分一、选择题(8864)1下列关于实验中使用静电计的说法中正确的是( )图1A使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况B使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况C静电计可以用电压表替代D静电计可以用电流表替代解析：静电计是用来测量电容器两极板的电势差，从而研究电容器电容随电容器正对面积、两板距离、介电常数等因素的变化如果用电压表、电流表来替代则构成电容器的放电回路，两电表都没有示数，故答案为A.答案：A2水平放置的平行电容器与一电池相连在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态现将电容器两板间的距离增大，则()A电容
2、变大，质点向上运动B电容变大，质点向下运动C电容变小，质点保持静止D电容变小，质点向下运动解析：带电质点在电容器中处于静止状态有mgqE，因为电容器与电源连接，电压不变，EU/d，d增大，电容C减小，E减小，质点向下运动，答案为D.答案：D图23如图2所示，先接通S使电容器充电，然后断开S.当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极板间场强E的变化情况是()AQ变小，C不变，U不变，E变小BQ变小，C变小，U不变，E不变CQ不变，C变小，U变大，E不变DQ不变，C变小，U变小，E变小解析：充电以后的电容器所带电荷量Q保持不变，故选项A、B错误；根据平行板电容器
3、的电容公式C，d增大，C减小；又由CQ/U得，UQ/C，故U增大；再由公式C、C和E可得E，所以E不变，答案为C.答案：C图34如图3所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是()A两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D以上解释都不正确解析：设电子质量为m，电荷量为e，两板间距为d，则t2d解得td即td又eUmv20得v与d无关答案：C图45如图4所示，平行金属板内有一匀强电场，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子(不计重力)以v0从A点水平射入电场
4、，且刚好以速度v从B点射出则以下说法正确的是()A若该粒子以速度v从B点射入，它将刚好以速度v0从A点射出B若该粒子以速度v0从B点射入，它将刚好以速度v从A点射出C若将q的反粒子(q，m)以速度v0从B点射入，它将刚好以速度v从A点射出D若将q的反粒子(q，m)以速度v从B点射入，它将刚好以速度v0从A点射出解析：从粒子的运动轨迹可以判断粒子带正电粒子在电场中做类平抛运动，水平方向为匀速直线运动，竖直方向为匀加速直线运动该粒子的反粒子在电场中受到的电场力向上，轨迹将要弯曲向上结合运动的合成与分解，可得正确选项为A、C.答案：AC图56如图5所示，L为竖直、固定的光滑绝缘杆，杆上O点套有一质量
5、为m、带电荷量为q的小环，在杆的左侧固定一电荷量为Q的点电荷，杆上a、b两点到Q的距离相等，Oa之间距离为h1，ab之间距离为h2，使小环从图示位置的O点由静止释放后，通过a点的速率为.则下列说法正确的是()A小环通过b点的速率为B小环从O到b，电场力做的功可能为零C小环在Oa之间的速度是先增大后减小D小环在ab之间的速度是先减小后增大解析：由动能定理：Oa，mgh1Uqmva2，Ob，mg(h1h2)Uqmvb2，解得vb.答案：A7.图6如图6所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2
6、(v2v1)若小物体电荷量保持不变，OMON，则()A小物体上升的最大高度为B从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小C从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小解析：本题综合考查库仑力、电场力做功与电势能变化的关系、动能定理，意在考查考生的推理能力和分析综合能力M、N两点在同一等势面上从M至N的过程中，根据动能定理，mghWf0mv12，从N至M的过程中，mghWfmv22，由两式联立可得：h，A项正确；从N至M，点电荷周围的电势先增大后减小，故小物体的电势能先减小后增大，B项错误；从M到N的过程中，电场力对小物体先做正功后
7、做负功，C项错误；根据库仑定律，从N到M的过程中，小物体受到的库仑力先增大后减小，受力分析知，小物体受到的支持力先增大后减小，因而摩擦力也是先增大后减小，D项正确答案：AD图78(2011安徽理综)如图7(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图7(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上则t0可能属于的时间段是()A0t0B.t0C.t0T DTt0解析：图8设粒子的速度方向、位移方向向右为正依题意得，粒子的速度方向时而为正，时而为负，最终打在A板上时位移为负，速度方向为负作出t
8、00、时粒子运动的速度图象如图8所示由于速度图线与时间轴所围面积表示粒子通过的位移，则由图象可知0t0，t0T时粒子在一个周期内的总位移大于零；t0T时情况类似因粒子最终打在A板上，则要求粒子在每个周期内的总位移应小于零，对照各选项可知只有B正确答案：B二、计算题(31236)图99如图9所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U1.5103 V(仅在两板间有电场)，现将一质量m1102 kg、电荷量q4105C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h20 cm的地方以初速度v04 m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，求：(1)金属
9、板的长度L.(2)小球飞出电场时的动能Ek.解析：(1)小球到达左板上边缘时的竖直分速度：vy2 m/s设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为，则tan2小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d，则：tan L，解得L0.15 m.(2)进入电场前mghmv12mv02电场中运动过程qUmgLEkmv12解得Ek0.175 J.答案：(1)0.15 m(2)0.175 J图1010如图10所示，AB、CD为两平行金属板，A、B两板间电势差为U，C、D始终和电源相接，测得其间的场强为E.一质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)由静止开始，经AB加速后穿过CD发生偏转
10、，最后打在荧光屏上，已知C、D极板长均为x，荧光屏距C、D右端的距离为L，问：(1)粒子带正电还是带负电？(2)粒子打在荧光屏上距O点下方多远处？(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大？解析：(1)粒子向下偏转，电场力向下，电场强度方向也向下，所以粒子带正电(2)设粒子从AB间出来时的速度为v，则有qUmv2设粒子离开偏转电场时偏离原来方向的角度为，偏转距离为y，则在水平方向有vxv，xvt在竖直方向有vyat，yat2其中a，t由此得到tan，y所以粒子打在荧光屏上的位置离开O点的距离为yyLtan(L)(3)由上述关系式得vyEx，所以粒子打在屏上时的动能为：Emvx2mvy2qU.答案：(
11、1)正电(2)(L)(3)图1111为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘透明的有机玻璃，它的上下底面是面积A0.04 m2的金属板，间距L0.05 m，当连接到U2500 V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图11所示现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q1.01017 C，质量为m2.01015 kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力求合上开关后：(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？(3)经过多长时间容器里烟尘颗粒的总动能达到最大？解析：(1)当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被全部吸附，烟尘颗粒受到的电场力F，Lat2，tL0.02 s.(2)WNALqU2.5104J.(3)设烟尘颗粒下落距离为xEkmv2NA(Lx)，当x时，Ek达到最大，xat12.t1L0.014 s.答案：(1)0.02 s(2)2.5104J(3)0.014 s7用心 爱心 专心