高中物理人教版 阶段检测题选修3-1　电容器　带电粒子在电场中的运动 Word版含解析

1．(2019·江西上饶四校联考)如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M、N间有两个等高的金属体A、B，A为尖头、B为圆头．将金属板M、N接在高压电源上，逐渐升高电源电压，将首先观察到(　　)
A．A放电　　　　　　　　 B．B放电
C．A、B一起放电 D．A、B之间放电
解析：选A.当金属板M、N接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故首先观察到A放电．
2．如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则下列说法中正确的是(　　)
A．若电容器极板间的电压不变，x变大，电容器极板上带电荷量增加
B．若电容器极板上带电荷量不变，x变小，电容器极板间电压变大
C．若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的正极板
D．若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的负极板
解析：选D.若x变大，则由C＝，可知电容器电容减小，在极板间的电压不变的情况下，由Q＝CU知电容器带电荷量减少，此时带正电荷的极板得到电子，带负电荷的极板失去电子，所以有电流流向负极板，A、C错误，D正确；若电容器极板上带电荷量不变，x变小，则电容器电容增大，由U＝可知，电容器极板间电压减小，B错误．
3.(2019·辽师大附中模拟)如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°，上极板带正电．一电荷量为q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出．不计重力，极板尺寸足够大．若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为(　　)
A. B.
C. D.
解析：选B.当电场足够大时，粒子打到上极板的极限情况为：粒子到达上极板处时速度恰好与上极板平行，粒子的运动为类平抛运动的逆运动．将粒子初速度v0分解为垂直极板的vy和平行极板的vx，根据运动的合成与分解，当vy＝0时，根据运动学公式有v＝2d，vy＝v0cos 45°，Ek0＝mv，联立得E＝，故B正确．
4．(多选)(2018·高考江苏卷)如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80 V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电．放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电．这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光．该电路(　　)
A．充电时，通过R的电流不变
B．若R增大，则充电时间变长
C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大
D．若E减小为85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
解析：选BCD.充电时，通过R的电流逐渐减小，选项A错误；若R增大，充电的最大电流减小，充电时间变长，选项B正确；若C增大，电容器充满电后带的电荷量增多，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大，选项C正确；若E减小为85 V，电容器充满电后电压仍然大于闪光灯导通需要的电压，所以闪光灯闪光一次通过的电荷量不变，选项D正确．
5．(多选)(2019·宁夏罗平中学模拟)如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，断开电源后一带电小球以速度v0水平射入电场 ，且沿下板边缘飞出，若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球(　　)
A．将打在下板中央
B．仍沿原轨迹由下板边缘飞出
C．不发生偏转，沿直线运动
D．若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央
解析：选BD.将电容器上板向上移动一段距离，电容器所带的电量Q不变，由于：E＝＝＝，由公式可知当d减小时，场强E不变，以相同的速度入射的小球仍按原来的轨迹运动，故B正确，A、C错误；若上板不动，将下板上移一段距离时，根据推论可知，板间电场强度不变，粒子所受的电场力不变，粒子轨迹不变，小球可能打在下板的中央，故D正确．
6．(多选)(2019·湖北重点高中联考)如图所示，美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，准确地测定了电子的电荷量．平行板电容器两极板与电压为U的恒定电源两极相连，板的间距为d，现有一质量为m的带电油滴在极板间静止不动，则(　　)
A．此时极板间的电场强度E＝
B．油滴带电荷量q＝
C．减小极板间电压，油滴将向下加速运动
D．将下极板向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上加速运动
解析：选AC.由E＝知A正确；带电油滴静止，则mg＝Eq＝q，解得q＝，B错误；减小两板的电压，电场强度减小，则mg＞Eq，油滴将向下加速运动，C正确；将下极板向下移动一小段距离，板间距离增大，电场强度减小，油滴将向下加速运动，D错误．
【B级　能力题练稳准】
7．(多选)(2019·湖北六校联合体联考)一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，只受重力、电场力和空气阻力三个力的作用．若重力势能增加5 J，机械能增加1.5 J，电场力做功2 J，则小球(　　)
A．重力做功为5 J B．电势能减少2 J
C．空气阻力做功0.5 J D．动能减少3.5 J
解析：选BD.小球的重力势能增加5 J，则小球克服重力做功5 J，故A错误；电场力对小球做功2 J，则小球的电势能减小2 J，故B正确；小球共受到重力、电场力、空气阻力三个力作用．小球的机械能增加1.5 J，则除重力以外的力做功为1.5 J，电场力对小球做功2 J，则知，空气阻力做功为－0.5 J，即小球克服空气阻力做功0.5 J，故C错误；重力、电场力、空气阻力三力做功之和为－3.5 J，根据动能定理，小球的动能减小3.5 J，D正确．
8.(多选)(2019·河北衡水中学模拟)如图所示，水平放置的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个质量相等的电荷M和N同时分别从极板A的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇．若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是 (　　)
A．电荷M的电荷量大于电荷N的电荷量
B．两电荷在电场中运动的加速度相等
C．从两电荷进入电场到两电荷相遇，电场力对电荷M做的功大于电场力对电荷N做的功
D．电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同
解析：选AC.从轨迹可以看出：yM＞yN，故·t2>·t2解得：> ，qM＞qN，故A正确，B错误；根据动能定理，电场力做的功为：W＝ΔEk＝mv，质量m相同，M电荷竖直分位移大，竖直方向的末速度vy＝也大，故电场力对电荷M做的功大于电场力对电荷N做的功，故C正确；从轨迹可以看出：xM＞xN，故vMt＞vNt，故vM＞vN，故D错误．
9.(2019·广东揭阳调研)如图，空间有一竖直向下沿x轴方向的静电场，电场的场强大小按 E＝x分布(x是轴上某点到O点的距离)．x轴上，有一长为L的绝缘细线连接均带负电的两个小球A、B，两球质量均为m，B球带电荷量大小为q，A球距O点的距离为L.两球现处于静止状态，不计两球之间的静电力作用．求：
(1)A球的带电荷量大小qA；
(2)剪断细线后，B球下落速度达到最大时，B球距O点距离x0；
(3)剪断细线后，B球下落最大高度h.
解析：(1)对A、B由整体法得：2mg－qAL－q×2L＝0，解得：qA＝6q.
(2)当B球下落速度达到最大时，由平衡条件得
mg＝qE＝qx0，解得：x0＝4L.
(3)运动过程中，电场力大小线性变化，所以由动能定理得：
mgh－h ＝0
解得： h＝4L.
答案：(1)6q　(2)4L　(3)4L
10．竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场．其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，如图所示，请问：
(1)小球的电性及所带电荷量是多少？
(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？
解析：(1)由于小球处于平衡状态，对小球受力分析如图所示，小球带正电；
Fsin θ＝qE①
Fcos θ＝mg②
由上述两式得
tan θ＝，
故q＝.
(2)由第(1)问中的方程②知F＝，而剪断丝线后，小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于.小球的加速度a＝＝，小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时，它经过的位移为s＝，又由s＝at2，
t＝ ＝ ＝ .
答案：(1)正电　　(2)
11．(2019·河南南阳一中模拟)如图所示，质量为m，电荷量为e的电子，从A点以速度v0垂直于电场方向射入一个电场强度为E的匀强电场中，从B点射出电场时的速度方向与电场线成120°角，电子重力不计．求：
(1)电子在电场中的加速度大小a及电子在B点的速度大小vB；
(2)A、B两点间的电势差UAB；
(3)电子从A运动到B的时间tAB.
解析：(1)电子在电场中受电场力作用，根据牛顿第二定律可得a＝①
将电子在B点的速度分解可知(如图)
vB＝＝v0.②
(2)由动能定理可知：－eUAB＝mv－mv③
解②③式得UAB＝－.
(3)设电子在B点沿电场方向的速度大小为vy，则有：vy＝v0tan 30°④
vy＝atAB⑤
解①④⑤式得：tAB＝.
答案：(1)　v0　(2)－　 (3)