2019年高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器和电容带电粒子在电场中的运动练习

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2019高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动练习

丰富丰富纷繁第 3 讲电容器与电容、带电粒子在电场中的运动1．(2017 ·高考江苏卷 ) 如下图，三块平行搁置的带电金属薄板A 、B 、C 中央各有一小孔，小孔分别位于 O 、M 、P 点．由 O 点静止开释的电子恰巧能运动到P 点．现将 C 板向右平移到 P ′点，则由 O 点静止开释的电子()A ．运动到 P 点返回B ．运动到 P 和 P ′点之间返回C ．运动到 P ′点返回D ．穿过 P ′点分析：选 A. 电子在 A 、B 板间的电场中加快运动，在 B 、C 板间的电场中减速运动，设 A 、B 板间的电压为 U ， B 、C 板间的电场强度为 E ， M 、P 两点间的距离为 d ，则有 eU － eEd ＝ 0，若将 C 板向右平移到 P ′点， B 、 C 两板所带电荷量不变，由U Q 4π kQC 板向右平移到′时，、两板间的电场强度不变，由此＝＝＝可知，EdCdε SPBC能够判断，电子在 A 、B 板间加快运动后，在 B 、C 板间减速运动，抵达 P 点时速度为零，而后返回， A 项正确， B 、 C 、D 项错误．2． ( 多项选择 )(2018 ·四川绵阳模拟 ) 如图甲所示，两平行金属板 A 、 B 放在真空中，间距为 d ， P 点在 A 、 B板间， A 板接地，B 板的电势 φ 随时间 t 的变化状况如图乙所示， t ＝0 时，在 P 点由静止开释一质量为、电m 荷量为 e 的电子，当 t ＝ 2T 时，电子回到 P 点．电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，则以下说法正确的是 ( )A ． φ ∶ φ ＝1∶212B ． φ ∶ φ ＝1∶312C ．在 0～ 2T 时间内，当 t ＝T 时电子的电势能最小2 2 2D ．在 0～ 2T 时间内，电子的电势能减小了2e T φ12mdφ 1 E 1eeφ 1分析：选 BCD.0～ T 时间内平行板间的电场强度为E 1＝ d ，电子以 a 1＝ m ＝ dm 向上做匀加快直线运动，当 t ＝T 时电子的位移 x ＝ 1 2φ 2φ 2 e 2a T ，速度 v ＝ a T T ～2T 时间内平行板间的电场强度E ＝d，加快度 a ＝dm ，1 1 1 12212电子以 v 1 的初速度向上做匀减速直线运动，速度变成0 后开始向下做匀加快直线运动，位移x 2＝v 1T －2a 2T ，由题意 t ＝ 2T 时电子回到 P 点，则 x 1＋ x 2＝ 0，联立可得 φ2 ＝3φ 1，选项 A 错误， B 正确．当速度最大时，动能最大，电势能最小，而 0～ T 时间内电子做匀加快直线运动，以后做匀减速直线运动，后又做方向向下的匀加快直线运动，因此在 T 时辰电势能最小，选项 C 正确．电子在 t ＝ 2T 时回到 P 点，此时速度 v ＝ v － a T ＝2 1 22φ 1 eT12 2 2 221－＝e T φ，依据能量守恒定律，电势能的减少许等于动 dm ( 负号表示方向向下 ) ，电子的动能为 E2mv ＝md k 22能的增添量，选项D 正确．3．(2018 ·湖北孝感模拟 ) 静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如下图，A 、B 是平行板电容器的两个金属板， D 为静电计，开始时开关S 闭合，静电计指针张开必定角度，为了使指针张开的角度减小些，以下采纳的举措可行的是()A ．断开开关 S 后，将 A 、B 两极板分开些B ．断开开关 S 后，增大 A 、B 两极板的正对面积C ．保持开关 S 闭合，将 A 、B 两极板凑近些D ．保持开关 S 闭合，将滑动变阻器的滑片向右挪动分析：选 B. 断开开关 S ，电容器所带电荷量不变，将A 、B 两极板分开些，则 d 增大，依据C ＝ ε rS 知，4π kd 电容 C 减小，依据 U ＝Q知，电势差增大，指针张角增大，选项A 错误；断开开关 S ，增大 A 、B 两极板的正对C面积，即 S 增大，依据＝ ε r S 知，电容 C 增大，依据 QB 正确；＝知，电势差减小，指针张角减小，选项C 4π kd U C保持开关 S 闭合，不论将 A 、 B 两极板分开些，仍是将二者凑近些，电容器两头的电势差都不变，则指针张角不变，选项 C 错误；保持开关 S 闭合，滑动变阻器仅充任导线作用，电容器两头的电势差不变，滑片滑动不会影响指针张角，选项 D 错误．4．(2017 ·高考全国卷Ⅱ ) 如图，两水平面 ( 虚线 ) 之间的距离为 H ，此间的地区存在方向水平向右的匀强电场．自该地区上方的A 点将质量均为 m 、电荷量分别为 q 和－ q ( q >0) 的带电小球 M 、 N 先后以同样的初速度沿平行于电场的方向射出．小球在重力作用下进入电场地区，并从该地区的下界限走开．已知 N 走开电场时的速度方向竖直向下；在电场中做直线运动，刚走开电场时的动能为N 刚走开电场时动能的 1.5 倍．不计空气M阻力，重力加快度大小为g . 求(1) M 与 N 在电场中沿水平方向的位移之比； (2) A 点距电场上界限的高度；(3) 该电场的电场强度大小．分析： (1) 设小球 M 、 N 在 A 点水平射出时的初速度大小为 v 0，则它们进入电场时的水平速度仍旧为 v 0. M 、N 在电场中运动的时间 t 相等，电场力作用下产生的加快度沿水平方向，大小均为 a ，在电场中沿水平方向的位移分别为 s 和 s . 由题给条件和运动学公式得12v 0－ at ＝ 0①s 1＝ 0＋ 12②v t2ats 212③＝ v t － 2at联立①②③式得s 1 ＝ 3.④s 2(2) 设 A 点距电场上界限的高度为h ，小球着落 h 时在竖直方向的分速度为v y ，由运动学公式22gh⑤v y ＝12H ＝ v y t ＋ 2gt⑥进入电场后做直线运动，由几何关系知Mv 0 s 1v y ＝H⑦联立①②⑤⑥⑦式可得1h ＝ 3H .⑧(3) 设电场强度的大小为 E ，小球 M 进入电场后做直线运动，则v 0 qE＝⑨v y mg设 M 、 N 走开电场时的动能分别为 E k1、 E k2，由动能定理得12 2E k1 ＝2m ( v 0＋ v y ) ＋ mgH ＋ qEs 1 ⑩ E k2 1 2 2?＝2m v ＋ v) ＋ mgH － qEs 2y由已知条件k1 ＝1.5 k2?EE联立④⑤⑦⑧⑨⑩ ??式得mgE ＝.2q答案：看法析。

2019届高考物理一轮复习第七章静电场第三节电容器与电容、带电粒子在电场中的运动课后达标新人教版

第三节电容器与电容、带电粒子在电场中的运动(建议用时：60分钟)一、单项选择题1．一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是( )A ．C 和U 均增大B ．C 增大，U 减小 C ．C 减小，U 增大D ．C 和U 均减小解析：选B.由公式C ＝εr S4πkd 知，在两极板间插入一电介质，其电容C 增大，由公式C＝Q U知，电荷量不变时，U 减小，B 正确．2．如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d ；在下极板上叠放一厚度为l 的金属板，其上部空间有一带电粒子P 静止在电容器中．当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P 开始运动．重力加速度为g .粒子运动的加速度为( )A.l dg B ．d －ld g C.ld －lg D ．dd －l g 解析：选A.带电粒子在电容器两极板间时受到重力和电场力的作用，最初处于静止状态，由二力平衡条件可得：mg ＝qUd －l；当把金属板从电容器中快速抽出后，电容器两极板间的电势差不变，但两极板间的距离发生了变化，引起电场强度发生了变化，从而电场力也发生了变化，粒子受力不再平衡，产生了加速度，根据牛顿第二定律ma ＝mg －q U d，两式联立可得a ＝l dg .3．(2018·高考原创猜题卷)如图所示，高为h 的固定光滑绝缘斜面，倾角θ＝53°，将其置于水平向右的匀强电场中，现将一带正电的物块(可视为质点)从斜面顶端由静止释放，其所受的电场力是重力的43倍，重力加速度为g ，则物块落地的速度大小为( )A ．25ghB ．2ghC ．22ghD ．532gh 解析：选D.对物块受力分析知，物块不沿斜面下滑，离开斜面后沿重力、电场力合力的方向运动，F 合＝53mg ，x ＝53h ，由动能定理得F 合·x ＝12mv 2，解得v ＝532gh .4．一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d ，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方d2处的P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移d3，则从P 点开始下落的相同粒子将( )A ．打到下极板上B ．在下极板处返回C ．在距上极板d2处返回D ．在距上极板25d 处返回解析：选D.设粒子质量为m ，带电量为q ，由动能定理得，第一次粒子从P 点下落有mg ⎝⎛⎭⎪⎫d ＋d 2－qU ＝0；设第二次粒子从P 点下落进入电容器后在距上极板距离为x 处返回，有mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋d 2－q x 23dU ＝0，联立解得x ＝25d ，故选项D 正确．5．(2018·湖北黄冈模拟)静电喷漆技术具有效率高、质量好等优点，其装置示意图如图所示，A 、B 为两块水平放置的平行金属板，间距d ＝1.0 m ，两板间有方向竖直向上、电场强度大小为E ＝1.0×103N/C 的匀强电场，在A 板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P ，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为v 0＝1.0 m/s 、质量均为m ＝5.0×10－14kg 、电荷量均为q ＝2.0×10－15C 的带负电的油漆微粒，不计微粒所受空气阻力及微粒间的相互作用，油漆微粒最后都落在金属板B 上，重力加速度g ＝10 m/s 2.下列说法中错误的是( )A ．沿水平方向喷出的微粒运动到B 板所需时间为0.2 sB ．沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达B 板，电场力做功为2.0×10－12JC ．若其他条件均不变，d 增大为原来的2倍，喷涂面积增大为原来的2倍D ．若其他条件均不变，E 增大为原来的2倍，喷涂面积减小为原来的12解析：选D.沿水平方向喷出的微粒做类平抛运动，在竖直方向上，加速度a ＝qE ＋mgm＝2×10－15×103＋5×10－135×10－14m/s 2＝50 m/s 2，根据d ＝12at 2得t ＝2da＝0.2 s ，故A 正确．沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达B 板，电场力做功为W ＝qEd ＝2×10－15×103×1 J ＝2.0×10－12J ，故B 正确．若其他条件均不变，d 增大为原来的2倍，根据d ＝12at 2得，t 变为原来的2倍，则喷涂面积的半径变为原来的2倍，面积变为原来的2倍．故C 正确．若其他条件均不变，E 增大为原来的2倍，则加速度a ′＝2×10－15×2×103＋5×10－135×10－14m/s 2＝90 m/s 2，加速度变为原来的95，时间t 变为原来的53，喷涂面积的半径变为原来的53，面积减小为原来的59，故D 错误．二、多项选择题6．(2018·成都七中高三月考)如图所示，R 0为热敏电阻(温度降低电阻增大)，D 为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)，C 为平行板电容器，C 中央有一带电液滴刚好静止，M 点接地．在开关S 闭合后，下列各项单独操作可能使带电液滴向上运动的是( )A ．将热敏电阻 R 0 加热B ．变阻器 R 的滑动头 P 向上移动C ．开关S 断开D ．电容器 C 的上极板向上移动解析：选AC.液滴受向上的电场力和向下的重力作用；将热敏电阻R 0加热，则阻值减小，滑动变阻器R 上的电压变大，则电容器两端的电压变大，两板间场强变大，则液滴向上运动，选项A 正确；变阻器R 的滑动头 P 向上移动时，R 的阻值减小，则电容器两端的电压减小，电容器放电，但是由于二极管的单向导电性使得电容器上的电量不变，场强不变，则油滴不动，选项B 错误；开关S 断开时，电容器两端的电压等于电源的电动势，则电容器两板间的场强变大，液滴向上运动，选项C 正确；电容器C 的上极板向上移动时，电容器两板间场强减小，液滴向下运动，故选项D 错误．7．如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示．电子原来静止在左极板小孔处(不计重力作用)．下列说法中正确的是( )A ．从t ＝0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B ．从t ＝0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C ．从t ＝T 4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D ．从t ＝T4时刻释放电子，电子必将打到左极板上解析：选AC.根据题中条件作出带电粒子的速度图象，根据速度图象包围的面积分析粒子的运动．由图1知，t ＝0时释放电子，电子的位移始终是正值，说明一直向右运动，一定能够击中右板，选项A 正确、B 错误．由图2知，t ＝T 4时释放电子，电子向右的位移与向左的位移大小相等，若释放后的T2内不能到达右板，则之后往复运动，选项C 正确、D 错误．8．如图所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长L ＝0.4 m ，两极板间距离d ＝4×10－3m ，有一束由相同带电微粒组成的粒子流以相同的速度v 0从两极板中央平行极板射入，开关S 闭合前，两极板间不带电，由于重力作用，微粒能落到下极板的正中央．已知微粒质量m ＝4×10－5kg 、电荷量q ＝＋1×10－8C ，g ＝10 m/s 2，则下列说法正确的是( )A ．微粒的入射速度v 0＝10 m/sB ．电容器上极板接电源正极时微粒有可能从平行板电容器的右边射出电场C ．电源电压为180 V 时，微粒可能从平行板电容器的右边射出电场D ．电源电压为100 V 时，微粒可能从平行板电容器的右边射出电场解析：选AC.开关S 闭合前，两极板间不带电，微粒落到下极板的正中央，由d 2＝12gt 2，L2＝v 0t ，联立得v 0＝10 m/s ，A 对；电容器上极板接电源正极时，微粒的竖直方向加速度更大，水平位移将更小，B 错；设微粒恰好从平行板右边缘下侧飞出时的加速度为a ，电场力向上，则d 2＝12at 21，L ＝v 0t 1，mg －U 1qd＝ma ，联立解得U 1＝120 V ，同理微粒在平行板右边缘上侧飞出时，可得U 2＝200 V ，所以平行板上板带负电，电源电压为120 V ≤U ≤200 V 时，微粒可以从平行板电容器的右边射出电场，C 对、D 错．9．一个质量为m ，电荷量为＋q 的小球以初速度v 0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔，竖直高度相等，电场区水平方向无限长．已知每一电场区的场强大小相等，方向均竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是( )A ．小球在水平方向一直做匀速直线运动B ．若场强大小等于mg q ，则小球经过每一电场区的时间均相同C ．若场强大小等于2mgq，则小球经过每一无电场区的时间均相同D ．无论场强大小如何，小球通过所有无电场区的时间均相同解析：选AC.将小球的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解，水平方向不受外力，以v 0做匀速直线运动，故A 正确；竖直方向，在无电场区只受重力，加速度为g ，竖直向下，有电场区除重力外，还受到竖直向上的恒定的电场力作用，加速度的大小和方向取决于合力的大小和方向．当电场强度等于mgq时，电场力等于mg ，故在电场区小球所受的合力为零，在无电场区小球匀加速运动，故经过每个电场区时，小球的速度均不等，因而小球经过每一电场区的时间均不相等，故B 错误；当电场强度等于2mgq时，电场力等于2mg ，故在电场区小球所受的合力大小等于mg ，方向竖直向上，加速度大小等于g ，方向竖直向上，根据运动学公式有：经过第一个无电场区y ＝12gt 21，v 1＝gt 1，经过第一个电场区，y ＝v 1t 2－12gt 22，v 2＝v 1－gt 2，联立解得t 1＝t 2，v 2＝0.接下来小球的运动重复前面的过程，即在竖直方向上每次通过无电场区都是自由落体运动，每次通过电场区都是末速度为零的匀减速直线运动，故C 正确；通过前面的分析可知，小球通过每个无电场区的初速度不一定相同，所以通过无电场区的时间不同，故D 错误．三、非选择题10．(2016·高考四川卷)中国科学院2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器．加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用．如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极．质子从K 点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变．设质子进入漂移管B 时速度为8×106m/s ，进入漂移管E 时速度为1×107m/s ，电源频率为1×107Hz ，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的12.质子的比荷取1×108C/k g .求：(1)漂移管B 的长度； (2)相邻漂移管间的加速电压．解析：(1)设质子进入漂移管B 的速度为v B ，电源频率、周期分别为f 、T ，漂移管B 的长度为L ，则T ＝1f ① L ＝v B ·T2② 联立①②式并代入数据得L ＝0.4 m ．③(2)设质子进入漂移管E 的速度为v E ，相邻漂移管间的加速电压为U ，电场对质子所做的功为W ，质子从漂移管B 运动到E 电场做功W ′，质子的电荷量为q ，质量为m ，则W ＝qU ④ W ′＝3W⑤W ′＝12mv 2E －12mv 2B⑥联立④⑤⑥式并代入数据得U ＝6×104V. 答案：(1)0.4 m (2)6×104V11．(2016·高考北京卷)如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为m ，电荷量为e ，加速电场电压为U 0.偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U ，极板长度为L ，板间距为d .(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度v 0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy ；(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知U ＝2.0×102V ，d ＝4.0×10－2m ，m ＝9.1×10－31kg ，e ＝1.6×10－19C ，g ＝10 m/s 2.(3)极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势φ的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”φG 的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．解析：(1)根据功和能的关系，有eU 0＝12mv 20电子射入偏转电场的初速度v 0＝2eU 0m在偏转电场中，电子的运动时间Δt ＝L v 0＝L m2eU 0偏转距离Δy ＝12a (Δt )2＝12·eU dm (Δt )2＝UL 24U 0d .(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力G ＝mg ～10－29N 电场力F ＝eU d～10－15N由于F ≫G ，因此不需要考虑电子所受重力．(3)电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能E p 与其电荷量q 的比值，即φ＝E p q由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能E G与其质量m的比值，叫做“重力势”，即φG＝E G m电势φ和重力势φG都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定．答案：(1) 2eU0mUL24U0d(2)见解析(3)见解析。

高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动

2．解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路 (1)根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况．此方法只适用于匀强电场． (2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解．此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．
【典例 2】如图(a)所示，两平行正对的金属板 A、B 间加有如图(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( )
4.如图所示，a、b两个带正电的粒子，电荷量分别为q1与q2，质量分别为m1和m2. 它们以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b 粒子打在B板的b′点，若不计重力，则( )
A．电荷量q1大于q2 B．质量m1小于m2 C．粒子的电荷量与质量之比mq11>mq22 D．粒子的电荷量与质量之比mq11<mq22
A．3∶2
B．2∶1
C．5∶2
D．3∶1
解析：A 因两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距
25l 的平面，电荷量为 q 的粒子通过的位移大小为25l，电荷量为
－q 的粒子通过的位移大小为35l，由牛顿第二定律知它们的加
速度大小分别为 a1＝qME、a2＝qmE，由运动学公式有25l＝12a1t2
＝2qME t2
第3讲电容器带电粒子在电场中的运动
【基础知识必备】一、常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系 1．常见电容器 (1)组成：由两个彼此__绝__缘___又相互_靠__近___的导体组成． (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的_绝__对__值____．

高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动练习(2021年整理)

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第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动板块三限时规范特训时间:45分钟满分：100分一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分。

其中1～6为单选，7～10为多选) 1．如图所示，甲图中电容器的两个极板和电源的两极相连，乙图中电容器充电后断开电源。

在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的小球，小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为θ,将两图中的右极板向右平移时，下列说法正确的是( )A．甲图中夹角减小，乙图中夹角增大B．甲图中夹角减小，乙图中夹角不变C．甲图中夹角不变,乙图中夹角不变D．甲图中夹角减小，乙图中夹角减小答案B解析甲图中的电容器和电源相连,所以电容器两极板间的电压不变,当极板间的距离增大时,根据公式E＝错误!可知，板间的电场强度减小，电场力减小，所以悬线和竖直方向的夹角将减小，C错误;当电容器充电后断开电源，电容器的极板所带的电荷量不变，根据平行板电容器的电容公式C＝错误!,极板间的电压U＝错误!＝错误!,极板间的电场强度E＝错误!＝错误!，当两个极板电荷量不变，距离改变时，场强不变，故乙图中两极板间场强不变，电场力不变，夹角不变,A、D错误；综上分析，选项B正确.2．［2016·商丘高三模拟］如图，一带电粒子从小孔A以一定的初速度射入平行板P和Q之间的真空区域，经偏转后打在Q板上如图所示的位置.在其他条件不变的情况下要使该粒子能从Q板上的小孔B射出，下列操作中可能实现的是（不计粒子重力）( ）A．保持开关S闭合，适当上移P极板B．保持开关S闭合，适当左移P极板C．先断开开关S，再适当上移P极板D．先断开开关S,再适当左移P极板答案A解析如图，粒子在板间做类斜抛运动，将速度分解为水平方向v x和竖直方向v y。

高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件

A.当开关S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大 B.当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角θ增大
√C.当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大
D.当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ减小
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
图1
解析答案
2.(多选)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示.下列说法正确的是
2.偏转 (1)运动情况：如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动，如图1所示.
图1
(2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速运直动线和沿电场力方
向的
匀加速直线运动.根据运动的合的成知与识分解解决有关问题.
(＝3)_基2_mq_本U_d_vl关2_02_系，式偏：转运角动θ时的间正切t＝值vl0：，t加an速θ＝度vv0ya＝＝vamF0t＝＝_qmm_Eq_dU＝_vl_0qm2_Ud. ，偏转量 y＝12at2
O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图2所示，
OA＝h，此电子具有的初动能是
edh A. U
h
eU C. dh
√D.eUd h
解析由动能定理得：－e Ud h＝－Ek，所以 Ek＝eUdh.
图2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
解析答案
4.(2015·新课标全国Ⅱ·14)如图3所示，两平行的带电金属板水平放置.若在两
√ C.θ减小，Ep增大 D.θ减小，E不变
图3
解析答案
变式2 (多选)如图4所示，A、B为两块平行带电金属板，A带负电，B带正电

高考物理一轮复习第7章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件

例3 如图所示，A、B和C、D为两平行金属板，A、B两板间电势差为U，C、D始终与电源相连，测得CD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A、B加速后穿过C、D发生偏转，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)粒子打在荧光屏上的位置距O点多远处？ (3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大？
第七章
静电场
第3讲电容器带电粒子在电场中的运动
1
知识梳理回顾
知识一电容器、电容
1.电容器 (1)组成：由两个彼此__绝__缘____又互相__靠__近____的导体组成． (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的____绝__对__值_______． (3)充、放电： ①充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的 _异__种__电__荷_____的过程．充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来；两极板间有__电__场____存在．充电过程中从电源获得的_电__能_____储存在电容器中．
思维导悟解决电容器问题的两个常用技巧
1．在电荷量保持不变的情况下，由 E＝Ud ＝CQd＝4πεrkSQ知，电场强度与板间距离无关．
2．针对两极板带电量保持不变的情况，还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线，两极板间距离变化时，场强不变；两极板正对面积变化时，如图丙中电场线变密，场强增大．
⑤中点 S 为虚射点：tan θ＝vv0y＝vv02ty/t2＝yl . 2
【小题自测】 2．三个质量相等的带电微粒(重力不计)以相同的水平速度沿两极板的中心线方向从O点射入，已知上极板带正电，下极板接地，三微粒的运动轨迹如图所示，其中微粒2恰好沿下极板边缘飞出电场，则

高考物理一轮复习第七章静电场第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动

第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动[学生用书P145]【基础梳理】提示：异种中和容纳电荷QUεr S4πkd12m v2－12m v2qU类平抛运动合成分解匀速直线匀加速直线电子枪【自我诊断】1．判一判(1)电容是表示电容器储存电荷本领的物理量．()(2)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零．()(3)一个电容器的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6 C时，两板间电压升高10 V，则电容器的电容C＝1.0×10－7 F．()(4)带电粒子在匀强电场中可以做匀加速直线运动．()(5)示波管屏幕上的亮线是由电子束高速撞击荧光屏而产生的．()(6)带电粒子在电场中运动时重力必须忽略不计．()提示：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)√(6)×2．做一做(1)(多选)(人教版选修3－1·P32，T1改编)如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，电容器已带电，则下列判断正确的是()A．增大两极板间的距离，静电计指针张角变大B．将A板稍微上移，静电计指针张角变大C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D．若减小两板间的距离，则静电计指针张角变小提示：选ABD.电势差U变大(小)，指针张角变大(小)．电容器所带电荷量一定，由公式C＝εr S4πkd 知，当d变大时，C变小，再由C＝QU得U变大；当A板上移时，正对面积S变小，C也变小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小；当两板间的距离减小时，C 变大，U变小，A、B、D正确．(2)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()A．C和U均增大B．C增大，U减小C．C减小，U增大D．C和U均减小提示：选B.由公式C＝εr S4πkd知，在两极板间插入一电介质，其电容C增大，由公式C＝QU知，电荷量不变时，U减小，B正确．平行板电容器的动态分析[学生用书P146]【知识提炼】1．平行板电容器的动态分析思路2．平行板电容器动态分析模板【典题例析】(2018·高考北京卷)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示．下列说法正确的是( )A ．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a 板接触，能使电容器带电B ．实验中，只将电容器b 板向上平移，静电计指针的张角变小C ．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D ．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大[解析] 实验前，只用带电玻璃棒与电容器a 板接触，则a 板带电，由静电感应，在b 板上感应出与a 板电性相反的电荷，A 正确；实验中，只将电容器b 板向上平移，正对面积S 变小，由C ＝εr S 4πkd ，可知电容C 变小，由C ＝QU 可知，Q 不变，U 变大，因此静电计指针的张角变大，B 错误；实验中，只将极板间插入有机玻璃板，相对介电常数εr 变大，由C ＝εr S 4πkd，可知电容C 变大，由C ＝QU 可知，Q 不变，U 变小，静电计指针的张角变小，C 错误；实验中，只增加极板带电荷量，电容C 不变，由C ＝QU ，可知静电计指针的张角变大，D 错误．[答案] A【迁移题组】迁移1 Q 不变时电容器的动态分析1.(2020·甘肃西北师大附中模拟)如图所示，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，两板间有一个带负电的试探电荷固定在P 点．静电计的金属球与电容器的负极板连接，外壳接地．以E 表示两板间的场强，φ表示P 点的电势，E p 表示该试探电荷在P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持负极板不动，将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计所带电荷量可忽略不计)，各物理量变化情况描述正确的是( )A ．E 增大，φ降低，E p 减小，θ增大B ．E 不变，φ降低，E p 增大，θ减小C ．E 不变，φ升高，E p 减小，θ减小D ．E 减小，φ升高，E p 减小，θ减小解析：选C.将正极板适当向右水平移动，两板间的距离减小，根据电容的决定式C ＝εr S4πkd可知，电容C 增大，因平行板电容器充电后与电源断开，则电容器的电荷量Q 不变，由C ＝Q U 得知，板间电压U 减小，因此夹角θ减小，再依据板间场强E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQ εr S ，可见E 不变；P 点到正极板距离减小，且正极接地，由公式U ＝Ed 得知，P 点的电势升高；负电荷在P 点的电势能减小，故A 、B 、D 错误，C 正确．迁移2 U 不变时电容器的动态分析2.如图所示电路中，A 、B 是构成平行板电容器的两金属极板，P 为其中的一个定点．将开关S 闭合，电路稳定后将A 板向上平移一小段距离，则下列说法正确的是( )A ．电容器的电容增加B ．在A 板上移过程中，电阻R 中有向上的电流C ．A 、B 两板间的电场强度增大D ．P 点电势升高解析：选B.根据C＝εr S4πkd ，当A 板向上平移一小段距离，间距d 增大，其他条件不变，则导致电容变小，故A 错误；在A 板上移过程中，导致电容减小，由于极板电压不变，那么电荷量减小，因此电容器处于放电状态，电阻R 中有向上的电流，故B 正确；根据E ＝Ud与C ＝εr S4πkd 相结合可得E ＝4πkQ εr S ，由于电荷量减小，场强大小变小，故C 错误；因场强变小，导致P 点与B 板的电势差减小，因B 板接地，电势为零，即P 点电势降低，故D 错误．迁移3 平行板电容器中带电粒子的问题分析3．(多选)(2018·高考全国卷Ⅲ)如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒a 、b 所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等．现同时释放a 、b ，它们由静止开始运动．在随后的某时刻t ，a 、b 经过电容器两极板间下半区域的同一水平面．a 、b 间的相互作用和重力可忽略．下列说法正确的是( )A ．a 的质量比b 的大B ．在t 时刻，a 的动能比b 的大C ．在t 时刻，a 和b 的电势能相等D ．在t 时刻，a 和b 的动量大小相等解析：选BD.两微粒只受电场力qE 作用且两电场力大小相等，由x ＝12a 0t 2，知微粒a的加速度大，由qE ＝ma 0，知微粒a 的质量小，A 错误；由动能定理qEx ＝E k 得，位移x 大的动能大，B 正确；在同一等势面上，a 、b 两微粒电荷量虽相等，但电性相反，故在t 时刻，a 、b 的电势能不相等，C 错误；由动量定理qEt ＝m v 得，在t 时刻，a 、b 的动量大小相等，D 正确．带电粒子(体)在电场中的直线运动[学生用书P147]【知识提炼】1．带电粒子在电场中运动时重力的处理基本粒子如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)带电颗粒如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力(1)做直线运动的条件①粒子所受合外力F合＝0，粒子静止或做匀速直线运动．②粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动．(2)解题步骤【典题例析】如图所示，两平行的带电金属板水平放置．若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态．现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()A．保持静止状态B．向左上方做匀加速运动C．向正下方做匀加速运动D．向左下方做匀加速运动[解析]两板水平放置时，放置于两板间a点的带电微粒保持静止，带电微粒受到的电场力与重力平衡．当将两板逆时针旋转45°时，电场力大小不变，方向逆时针偏转45°，受力情况如图所示，则其合力方向沿二力角平分线方向，微粒将向左下方做匀加速运动．D正确．[答案] D【迁移题组】迁移1 带电粒子在匀强电场中的直线运动1．如图所示，M 、N 是在真空中竖直放置的两块平行金属板．质量为m 、电荷量为q 的带负电的粒子(不计重力)以初速度v 0由小孔水平射入电场，当M 、N 间的电压为U 时，粒子刚好能到达N 板．如果要使这个带电粒子到达M 、N 两板中线位置处即返回，则下述措施能满足要求的是( )A ．使初速度减小为原来的12B ．使M 、N 间的电压提高到原来的4倍C ．使M 、N 间的电压加倍D ．使初速度减小为原来的12，同时M 、N 间的电压加倍解析：选C.粒子从进入到到达N 板的过程中，板间的电场强度为：E ＝Ud ，由动能定理得：－qEd ＝0－12m v 20，解得：d ＝m v 202qE ，设带电粒子离开M 板的最远距离为x ，则使初速度减为原来的12，根据动能定理有：－qEx ＝0－12m ⎝⎛⎭⎫v 022，解得：x ＝d4，故A 错误；若电压提高到原来的4倍，则场强也变为原来的4倍，设带电粒子离开M 板的最远距离为x 1，根据动能定理有：－4qEx 1＝0－12m v 20，解得：x 1＝d4，故B 错误；同理，若电压提高到原来的2倍，则场强也变为原来的2倍，设带电粒子离开M 板的最远距离为x 2，根据动能定理有：－2qEx 2＝0－12m v 20，解得：x 2＝d2，故C 正确；若初速度减少一半，电压加倍，则场强加倍，设带电粒子离开M 板的最远距离为x 3，根据动能定理有：－2qEx 3＝0－12m ⎝⎛⎭⎫v 022，解得：x 3＝d 8，故D 错误．迁移2 带电粒子在电场中的单向直线运动2.如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l .在正极板附近有一质量为M 、电荷量为q (q ＞0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m 、电荷量为－q 的粒子．在电场力的作用下两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距25l 的平面．若两粒子间相互作用力可忽略．不计重力，则M ∶m 为( )A ．3∶2B ．2∶1C ．5∶2D ．3∶1解析：选A.设电场强度为E ，两粒子的运动时间相同，对M 有：a M ＝Eq M ，25l ＝12Eq M t 2；对m 有：a m ＝Eq m ，35l ＝12Eq m t 2，联立解得M m ＝32，A 正确．迁移3 带电粒子在电场中的往返直线运动3．如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A 、B 、C 中央各有一小孔，小孔分别位于O 、M 、P 点．由O 点静止释放的电子恰好能运动到P 点．现将C 板向右平移到P ′点，则由O 点静止释放的电子( )A ．运动到P 点返回B ．运动到P 和P ′点之间返回C ．运动到P ′点返回D ．穿过P ′点解析：选A.电子在A 、B 板间的电场中加速运动，在B 、C 板间的电场中减速运动，设A 、B 板间的电压为U ，B 、C 板间的电场强度为E ，M 、P 两点间的距离为d ，则有eU －eEd ＝0，若将C 板向右平移到P ′点，B 、C 两板所带电荷量不变，由E ＝U d ＝Q C 0d ＝4πkQεr S 可知，C 板向右平移到P ′时，B 、C 两板间的电场强度不变，由此可以判断，电子在A 、B 板间加速运动后，在B 、C 板间减速运动，到达P 点时速度为零，然后返回，A 正确，B 、C 、D 错误．迁移4 带电粒子在交变电场中的直线运动4．如图甲所示，A 板电势为0，A 板中间有一小孔，B 板的电势变化情况如图乙所示，一质量为m 、电荷量为q 的带负电粒子在t ＝T4时刻以初速度为0从A 板上的小孔处进入两极板间，仅在电场力作用下开始运动，恰好到达B 板．则( )A ．A 、B 两板间的距离为qU 0T 28mB ．粒子在两板间的最大速度为qU 0mC ．粒子在两板间做匀加速直线运动D ．若粒子在t ＝T8时刻进入两极板间，它将时而向B 板运动，时而向A 板运动，最终打向B 板解析：选B.粒子仅在电场力作用下运动，加速度大小不变，方向变化，C 错误；粒子在t ＝T 4时刻以初速度为0进入两极板，先加速后减速，在3T 4时刻到达B 板，则12·qU 0md ·⎝⎛⎭⎫T 42＝d2，解得d ＝ qU 0T 216m ，A 错误；粒子在T 2时刻速度最大，则v m ＝qU 0md ·T4＝ qU 0m，B 正确；若粒子在t ＝T 8时刻进入两极板间，在T 8～T 2时间内，粒子做匀加速运动，位移x ＝12·qU 0md ⎝⎛⎭⎫3T 82＝9d 8，所以粒子在T2时刻之前已经到达B 板，D 错误．带电粒子在电场中的偏转[学生用书P148]【知识提炼】1．带电粒子在电场中的偏转规律2．确定粒子经偏转电场后的动能(或速度)的两种方法3．分析带电粒子在匀强电场中偏转的两个关键条件分析不计重力，且带电粒子的初速度v 0与电场方向垂直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动运动分析一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动【典题例析】如图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y 和Y ′长为L ，相距d ，足够大的竖直屏与两板右侧相距b ，一束质量为m 、带电荷量为＋q 的粒子(不计重力)从两板左侧中点A 以初速度v 0沿水平方向射入电场且能穿出．(1)求粒子从射入到打到屏上所用的时间；(2)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O 点； (3)粒子飞出电场后，求粒子可能到达屏上区域的长度．[解析] (1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间t ＝L ＋bv 0.(2)设粒子在运动过程中的加速度大小为a ，离开偏转电场时偏转距离为y ，沿电场方向的速度为v y ，速度偏转角为θ，其反向延长线通过O 点，O 点与板右端的水平距离为x ，则有y ＝12at 2，L ＝v 0t ，v y ＝at ，tan θ＝v y v 0＝y x ，联立以上各式解得x ＝L2，即粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O 点．(3)当y ＝d2时，粒子到达屏上时竖直方向偏移的距离最大，设其大小为y 0，则y 0＝y ＋b tanθ，又tan θ＝v y v 0＝dL ，解得：y 0＝d （L ＋2b ）2L故粒子在屏上可能到达的区域的长度为2y 0＝d （L ＋2b ）L .[答案] 见解析【迁移题组】迁移1 带电粒子在匀强电场中的偏转1.(2019·高考全国卷Ⅱ)如图，两金属板P 、Q 水平放置，间距为d .两金属板正中间有一水平放置的金属网G ，P 、Q 、G 的尺寸相同．G 接地，P 、Q 的电势均为φ(φ>0)．质量为m ，电荷量为q (q >0)的粒子自G 的左端上方距离G 为h 的位置，以速度v 0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计．(1)求粒子第一次穿过G 时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小； (2)若粒子恰好从G 的下方距离G 也为h 的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？解析：(1)PG 、QG 间场强大小相等，均为E .粒子在PG 间所受电场力F 的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a ，有E ＝2φd① F ＝qE ＝ma②设粒子第一次到达G 时动能为E k ，由动能定理有 qEh ＝E k －12m v 20③设粒子第一次到达G 时所用的时间为t ，粒子在水平方向的位移大小为l ，则有 h ＝12at 2④ l ＝v 0t⑤联立①②③④⑤式解得E k ＝12m v 20＋2φd qh l ＝v 0mdhqφ. (2)若粒子穿过G 一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短．由对称性知，此时金属板的长度L 为L ＝2l ＝2v 0mdhqφ. 答案：(1)12m v 20＋2φdqh v 0mdhqφ(2)2v 0mdhqφ迁移2 带电粒子在交变电场中的偏转2．(多选)(2020·山东潍坊二模)如图1所示，长为8d 、间距为d 的平行金属板水平放置，O 点有一粒子源，能持续水平向右发射初速度为v 0，电荷量为＋q ，质量为m 的粒子．在两板间存在如图2所示的交变电场，取竖直向下为正方向，不计粒子重力，粒子撞击金属板时会被吸附静止．以下判断正确的是( )A ．粒子在电场中运动的最短时间为2dv 0B ．射出粒子的最大动能为54m v 20C ．t ＝d2v 0时刻进入的粒子，从O ′点射出D ．t ＝3dv 0时刻进入的粒子，从O ′点射出解析：选AD.由图可知场强大小E ＝m v 202qd ，则粒子在电场中的加速度大小a ＝qE m ＝v 202d ，则粒子在电场中运动的时间最短时满足d 2＝12at 2min ，解得t min ＝2d v 0<2dv 0，A 正确；能从板间射出的粒子在板间运动的时间均为t ＝8dv 0，由图象知任意时刻射入的粒子射出电场时沿电场方向的速度均为0，可知射出电场时的动能均为12m v 20，B 错误；t ＝d 2v 0时刻进入的粒子，在d2v 0～2d v 0时间内，在电场力作用下向下运动，由于电场力作用时间3d 2v 0＞2dv 0，所以粒子会撞击在金属板上，不会从O ′点射出，故C 错误；t ＝3dv 0时刻进入的粒子，在沿电场方向的运动是：先向上加速T 4，后向上减速T 4速度到零；然后继续向下加速T 4，再向下减速T4速度到零……如此反复，则最后从O ′点射出时沿电场方向的位移为零，粒子将从O ′点射出，D 正确．迁移3 带电体在匀强电场中的偏转3．(2019·高考全国卷Ⅲ)空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O 、P 是电场中的两点．从O 点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m 的小球A 、B .A 不带电，B 的电荷量为q (q >0)．A 从O 点发射时的速度大小为v 0，到达P 点所用时间为t ；B 从O 点到达P 点所用时间为t2.重力加速度为g ，求：(1)电场强度的大小； (2)B 运动到P 点时的动能．解析：(1)设电场强度的大小为E ，小球B 运动的加速度为a .根据牛顿定律、运动学公式和题给条件，有mg ＋qE ＝ma ① 12a (t 2)2＝12gt 2 ② 解得E ＝3mg q.③(2)设B 从O 点发射时的速度为v 1，到达P 点时的动能为E k ，O 、P 两点的高度差为h ，根据动能定理有E k －12m v 21＝mgh ＋qEh④ 且有v 1·t2＝v 0t⑤ h ＝12gt 2⑥联立③④⑤⑥式得E k ＝2m (v 20＋g 2t 2)．答案：(1)3mg q(2)2m (v 20＋g 2t 2)[学生用书P149]带电体在电场中的类抛体运动和圆周运动【对点训练】1．(多选)如图所示，一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场中，电场方向水平向左．不计空气阻力，则小球()A．做直线运动B．做曲线运动C．速率先减小后增大D ．速率先增大后减小解析：选BC.对小球受力分析，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向不在同一条直线上，故小球做曲线运动，故A 错误，B 正确；在运动的过程中合外力方向与速度方向间的夹角先为钝角后为锐角，故合外力对小球先做负功后做正功，所以速率先减小后增大，故C 正确，D 错误．2．如图所示，绝缘光滑轨道AB 部分是倾角为30°的斜面，AC 部分为竖直平面上半径为R 的圆轨道，斜面与圆轨道相切．整个装置处于场强为E 、方向水平向右的匀强电场中．现有一个质量为m 的小球，带正电荷量为q ＝3mg3E，要使小球能安全通过圆轨道，则在O 点的初速度应为多大？解析：电场力与重力的合力视为等效重力mg ′，大小为mg ′＝（qE ）2＋（mg ）2＝23mg 3，tan θ＝qE mg ＝33，得θ＝30°，等效重力的方向与斜面垂直指向右下方，小球在斜面上匀速运动，由几何关系知：A 为等效最低点，D 为等效最高点，要使小球安全通过圆轨道，经过D 点时应满足：mg ′≤m v 2DR令小球以最小初速度v 0运动，由动能定理知：－mg ′·2R ＝12m v 2D －12m v 20 解得v 0＝ 103gR3，即v ≥103gR3. 答案：v ≥103gR3[学生用书P349(单独成册)](建议用时：40分钟)一、单项选择题1．一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上．若将云母介质移出，则电容器()A．极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B．极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C．极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D．极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变解析：选D.平行板电容器接在电压恒定的直流电源上，电容器两极板之间的电压U不变．若将云母介质移出，电容C减小，由C＝Q可知，电容器所带电荷量Q减小，即电容器U可知，极板间电场强度E不变，D正极板上的电荷量减小．由于U不变，d不变，由E＝Ud确，A、B、C错误．2.(2020·湖南长沙模拟)利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生；如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体(矿井中含有杂质的水)，A、C构成电容器．已知灵敏电流表G的指针偏转方向与电流方向的关系：电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转．若矿井渗水(导电液体深度增大)，则电流表()A．指针向右偏转，A、C构成的电容器充电B．指针向左偏转，A、C构成的电容器充电C．指针向右偏转，A、C构成的电容器放电D．指针向左偏转，A、C构成的电容器放电解析：选B.由题图可知，液体与芯柱构成了电容器，两板间距离不变；液面变化时只有正对面积发生变化．则由C＝εr S可知，当液面升高时，只能是正对面积S增大；故可4πkd和电势差不变，可知电容器的电荷量增大，因此电容器处于充判断电容增大，再依据C＝QU电状态，因电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转，因此指针向左偏转，故A、C、D错误，B正确．3．(2020·湖北孝感模拟)静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图所示，A 、B 是平行板电容器的两个金属板，D 为静电计，开始时开关S 闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度减小些，下列采取的措施可行的是( )A ．断开开关S 后，将A 、B 两极板分开些 B ．断开开关S 后，增大A 、B 两极板的正对面积C ．保持开关S 闭合，将A 、B 两极板靠近些D ．保持开关S 闭合，将滑动变阻器的滑片向右移动解析：选B.断开开关S ，电容器所带电荷量不变，将A 、B 两极板分开些，则d 增大，根据C ＝εr S 4πkd知，电容C 减小，根据U ＝QC 知，电势差增大，指针张角增大，A 错误；断开开关S ，增大A 、B 两极板的正对面积，即S 增大，根据C ＝εr S4πkd 知，电容C 增大，根据U＝QC 知，电势差减小，指针张角减小，B 正确；保持开关S 闭合，无论将A 、B 两极板分开些，还是将两者靠近些，电容器两端的电势差都不变，则指针张角不变，C 错误；保持开关S 闭合，滑动变阻器仅充当导线作用，电容器两端的电势差不变，滑片滑动不会影响指针张角，D 错误．4.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．在两极板间有一个固定在P 点的点电荷，以E 表示两板间的电场强度，E p 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，E p 不变C ．θ减小，E p 增大D ．θ减小，E 不变解析：选D.平行板电容器带有等量异种电荷，当极板正对面积不变时，两极板之间的电场强度E 不变．保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至题图中虚线位置，由U ＝Ed 可知，两极板之间的电势差减小，静电计指针的偏角θ减小，由于下极板接地(电势为零)，两极板之间的电场强度不变，所以点电荷在P 点的电势能E p 不变．综上所述，D 正确．5．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 ＝εr S4πkd ，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 ＝QC可知，电容器极板间电压减小，B 错误．6．有一种电荷控制式喷墨打印机，它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，此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经过偏转电场后打到纸上，显示出字符，不考虑墨汁的重力，为使打在纸上的字迹缩小(偏转距离减小)，下列措施可行的是( )A ．减小墨汁微粒的质量B ．减小偏转电场两极板间的距离C ．减小偏转电场的电压D ．减小墨汁微粒的喷出速度解析：选C.微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场后做类平抛运动，则在水平方向上有L ＝v 0t ，在竖直方向上有y ＝12at 2，加速度为a ＝qU md ，联立解得y ＝qUL 22md v 20＝qUL 24dE k0，要缩小字迹，就要减小微粒在竖直方向上的偏转量y ，由上式分析可知，可采用的方法：增大墨汁微粒的质量、增大偏转电场两极板间的距离、增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能E k0(增大墨汁微粒的喷出速度)、减小偏转电场的电压U 等，故A 、B 、D 错误，C 正确．7．(2019·高考江苏卷)一匀强电场的方向竖直向上．t ＝0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P ，不计粒子重力，则P －t 关系图象是( )解析：选A.带电粒子所受电场力沿竖直方向，则粒子在电场中做类平抛运动，即沿初速度方向做匀速直线运动，沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，假设电场力大小为F ，则P ＝F v ，其中v 为沿电场力方向的速度，则v ＝at 、a ＝F m ，整理得P ＝F 2m t ，由关系式可知P －t 图象应为一条过原点的倾斜直线，A 正确，B 、C 、D 错误．8．一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d ，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方d2处的P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移d3，则从P 点开始下落的相同粒子将( )A ．打到下极板上B ．在下极板处返回C ．在距上极板d2处返回D ．在距上极板25d 处返回解析：选D.设粒子质量为m ，带电荷量为q ，由动能定理得，第一次粒子从P 点下落有mg ⎝⎛⎭⎫d ＋d2－qU ＝0；设第二次粒子从P 点下落进入电容器后在距上极板距离为x 处返回，有mg ⎝⎛⎭⎫x ＋d 2－q x 23d U ＝0，联立解得x ＝25d ，故D 正确．二、多项选择题9.如图所示，D 是一只理想二极管，电流只能从a 流向b ，而不能从b 流向a .平行板电容器的A 、B 两极板间有一电荷，在P 点处于静止状态．以E 表示两极板间的电场强度，U。

2019年高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器和电容带电粒子在电场中的运动讲义

【解题导思】 (1)微粒是做匀速直线运动，还是变速直线运动？
答：微粒受重力和电场力作用，两力的合力不可能为零，不可能做匀速直线运动，只能是变速直线运动。
(2)带电微粒受到的电场力可能水平向右吗？
答：不可能，微粒做直线运动，合力必沿 AB 直线(合力不为零时)，电场力只能水平向左。
解析微粒做直线运动的条件是速度方向和合力的方向在同一条直线上，只有微粒受到水平向左的电场力才能使得合力方向与速度方向相反且在同一条直线上，由此可知微粒所受的电场力的方向与场强方向相反，则微粒必带负电，且运动过程中微粒做匀减速直线运动，B 项正确。
答案 D
微考点 2 带电体在电场中的直线运动核|心|微|讲
与力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速或减速；是直线还是曲线)；然后选用恰当的规律解题。也可以从功和能的角度分析：带电体的加速(含偏转过程中速度大小的变化)过程是其他形式的能和动能之间的转化过程。解决这类问题，可以用动能定理或能量守恒定律。
答案 B
分析平行板电容器动态变化问题的三个关键点 (1)确定不变量：首先要明确动态变化过程中的哪些量不变，一般情况下是保持电荷量不变或板间电压不变。 (2)恰当选择公式：要灵活选取电容的两个公式分析电容的变化，还要应用 E＝Ud 分析板间电场强度的变化情况。 (3)若两极板间有带电微粒，则通过分析电场力的变化，分析运动情况的变化。
答案 B
题|组|微|练
3．一水平放置的平行板电容器的两极板间距为 d，极板分别与电池两
极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上
方d2处的 P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容

2019届高考物理一轮复习第7章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件新人教版

4．如图所示，矩形区域ABCD内存在竖直向下的匀强电场，两个带正电的粒子a和b以相同的水平速度射入电场，粒子a由顶点A射入，从BC的中点P射出，粒子b由AB的中点O射入，从顶点C射出。若不计重力，则a和b的比荷(即粒子的电荷量与质量之比)之比是导学号 21992493 ( D )
A．1∶2 C．1∶8
3．两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为 m，电返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是导学号 21992492 ( D ) edh A． U eU C． dh B．edUh eUh D． d
[解析] 确。
U Uh eUh E＝ d ，UOA＝Eh＝ d ，由动能定理得：Ek0＝eUOA＝ d ，D正
[解析]
带电微粒处于静止状态，有mg＝Eq，若增大A、B两金属板的间
εrS 距，由C＝知，C减小，U不变，由Q＝CU可知，Q减小，电容器放电，有 4πkd U 向左的电流通过电阻R，A错误；若增大A、B两金属板的间距，由E＝ d 可知， E减小，则P将向下运动，B错误；若紧贴A板内侧插入一块一定厚度的金属片， U 相当于两板间距d减小，由E＝ d 可知，E增大，P将向上运动，C正确；若紧贴A 板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片，C增大，但U不变，E不变，P将仍然保持静止，D错误。
F Eq Uq 加速度：a＝m＝ m ＝ md L a.能飞出平行板电容器：t＝ v0 1 2 1 qU 2 b.打在平行极板上：y＝ at ＝ · t 运动时间 md 2 2 2mdy t＝ qU 2 1 qUL 离开电场时的偏移量：y＝ at2＝ 2 2 2 m v 0d vy qUL 离开电场时的偏转角：tanθ＝＝ 2 v0 mv0 d

高考物理大一轮复习第7章静电场第3节电容器与电容带电粒子在电场中的运动课件.pptx

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3. (多选)如图所示，电子由静止开始从 A 极板向 B 极板运动，当到达 B 极板时速度为 v，保持两板间电压不变，则( )
A．当增大两板间距离时，v 也增大 B．当减小两板间距离时，v 增大 C．当改变两板间距离时，v 不变 D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大
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解析：选 CD.电子从静止开始运动，根据动能定理有 qU＝12 mv2－0 可知，从 A 板运动到 B 板动能的变化量等于电场力做的功，因两极板间电压不变，所以末速度不变，A、B 错误，C 正确；如果增大两板间距离，由 E＝Ud 知 E 变小，由 a＝qmE知 a 变小，由 x ＝12at2 知，t 增大，电子在两板间运动的时间变长，D 正确．
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(5)带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动．( √ )
(6)示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的．( √ )
(7)带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计．( × )
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2．一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和
电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容 C 和两极板间的
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2．电容 (1)定义：电容器所带的电荷量与两个极板间的电势差的比值． (2)定义式： C＝QU. (3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF).1 F＝106 μF＝ 1012 pF. (4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低． (5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关．
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1．(2016·高考全国乙卷) 一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器( )

2019高考物理一轮复习第七章《静电场》第3课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动课时冲关新人教版

第七章第3课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．(68520219)(2016·天津理综)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，E p 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，E p 不变C ．θ减小，E p 增大D ．θ减小，E 不变解析：D [若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据C ＝εr S4πkd 可知，C 变大，Q 一定，则根据Q ＝CU 可知，U 减小，则静电计指针偏角θ减小；根据E ＝U d ，Q ＝CU ，C ＝εr S4πkd 联立可得：E ＝4πkQεr S，可知Q 一定时，E 不变；根据U 1＝Ed 1可知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，则E p 不变，故选项A 、B 、C 错误，D 正确．]2．(2017·山东泰安一模)带等量异种电荷的金属板M 、N 平行正对水平放置，间距为d ，M 板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．一带电微粒从距离M 板上方高d 处的P 点由静止开始下落，穿过M 板的小孔后刚好到达N 板处的Q 点(但未触及N 板)而返回．不计空气阻力，忽略金属板正对部分之外的电场．现将M 板向上平移d2的距离，再让原带电微粒从P 点由静止开始下落．则微粒的运动情况为( )A ．落到N 板上B ．到达与N 板相距d 就返回C ．到达与N 板相距d2就返回D ．仍刚好到达Q 点而返回解析：B [平行板电容器电容C ＝εr S 4πkd ，由U ＝Q C 及E ＝U d 可知，E ＝4πkQεr S，当两板间距离变化时，电场强度不变．M 板移动前，对带电粒子下落过程应用动能定理得mg ·2d －Eq ·d ＝0，M板移动后，设粒子在板间运动的距离为x 时，速度为零，则有mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫d2＋x －Eqx ＝0，两式联立解得x ＝d2，可知该点与N 板的距离为d ，B 正确．]3．(2017·东北师大附中、吉林一中、长春11高、松原实验中学等五校联考)如图所示，在匀强电场中有四条间距均为d 的平行等势线1、2、3、4，各条线上的电势分别为0、－φ0、－2φ0、－3φ0；有一个带电粒子，质量为m (不计重力)，电荷量为q ，从A 点与等势线4成θ角以初速度v 0射入电场中，到达等势线2上的B 点时，速度方向恰好水平向左，则匀强电场场强的大小为( )A.mv 20sin 2θ4qdB.mv 20sin 2θ2qdC.mv 20cos 2θ4qdD.mv 20cos 2θ2qd解析：A [带电粒子在匀强电场中做类斜抛运动，水平方向做速度为v x ＝v 0cos θ的匀速直线运动，竖直方向做初速度为v y ＝v 0sin θ，加速度为a ＝Eqm的匀减速直线运动，对运动过程应用动能定理有－Eq ·2d ＝12mv 2x －12mv 20，解得E ＝mv 20sin 2θ4qd，A 正确．]4．(2017·广东中山一中等七校联考)如图所示，水平放置的平行板电容器，两极板间距为d ，带负电的微粒质量为m 、带电荷量为q ，它从上极板的边缘以初速度v 0射入，沿直线从下极板N 的边缘射出，则( )A ．微粒的加速度不为零B ．微粒的电势能减少了mgdC ．两极板间的电势差为mgd qD ．M 板的电势低于N 板的电势解析：C [由题分析可知，微粒做匀速直线运动，加速度为零，故A 错误．重力做功mgd ，微粒的重力势能减小，动能不变，根据能量守恒定律可知，微粒的电势能增加了mgd ，故B 错误．由上可知微粒的电势能增加量ΔE ＝mgd ，又ΔE ＝qU ，得到两极板间的电势差U ＝mgdq，故C 正确．由题可判断出电场力方向竖直向上，微粒带负电，则电场强度方向竖直向下，M 板的电势高于N 板的电势，故D 错误．]5．(2017·四川德阳一诊)如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，板间距离为d ，有一带电粒子P 静止在电容器中，当下极板快速下移x 后，粒子P 开始运动，重力加速度为g .则下列说法中正确的是( )A ．电容器的电容变大B ．电容器极板上的电荷量增多C ．粒子运动的加速度大小为xd ＋xg D ．粒子在运动过程中其电势能减小解析：C [由C ＝εr S4πkd得，当下极板快速下移x 后，板间距离增大，电容减小，A 错误；由Q ＝CU 知极板上的电荷量Q 减小，B 错误；移动前，mg ＝U d q ，移动后，加速度a ＝mg －U d ＋x qm ＝xd ＋x g ，C 正确；带电粒子向下运动，运动过程中，电场力做负功，电势能增加，D 错误．]二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．全部选对的得6分，部分选对的得3分，有选错或不答的得0分)6．(68520220)(2017·山东烟台期末)如图，A 、B 为水平放置的平行板电容器，两极板间有一个质量为m 的带电粒子静止于P 点．现将下极板向下移动一小段距离，则下列说法正确的是( )A ．电流计指针发生短时间的偏转B ．电容器所带电荷量增大C ．电容器两板间的电场强度变小D ．粒子将向上极板运动解析：AC [带电粒子静止于P 点，mg ＝Eq ，现将下极板向下移动一小段距离，E ＝U d，场强减小，粒子向下运动，C 正确，D 错误；由C ＝εr S4πkd可知C 减小，由Q ＝CU 知电容器所带电荷量Q 减小，B 错误；电容器放电，电流计指针发生短时间的偏转，A 正确．]7．(2017·湖北部分重点高中第一次联考)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 ＝U dB ．油滴带电荷量q ＝mg UdC ．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：AC [由E ＝U d 知A 正确；带电油滴静止，则mg ＝Eq ＝U d q ，解得q ＝mgdU，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．]8．(2017·山东潍坊期末)如图所示，水平面MN 的下方存在竖直向下的匀强电场，一带电小球由MN 上方的A 点以一定初速度水平抛出，从B 点进入电场，到达C 点时速度方向恰好水平，由此可知( )A ．从B 到C ，小球的动能减小 B ．从B 到C ，小球的电势能减小C ．从A 到B 与从B 到C 小球的运动时间一定相等D ．从A 到B 与从B 到C 小球的速度变化量大小一定相等解析：AD [由运动轨迹可知：在MN 上方，带电小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动；在MN 下方，带电小球在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，加速度竖直向上，从B 到C ，合外力做负功，动能减小，A 正确；从B 到C ，电场力做负功，小球电势能增加，B 错误；由于电场力大小不确定，则小球在电场中加速度不确定，故两过程的时间长短不确定，C 错误；由于水平方向做匀速直线运动，所以速度的变化仅发生在竖直方向上，所以从A 到B 与从B 到C 两过程速度的变化量大小一定相等，D 正确．]9．(2017·福建漳州八校第一次联考)a 、b 、c 三个α粒子(不计重力)由同一点垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b 恰好飞出电场，由此可以肯定( )A ．在b 飞离电场的同时，a 刚好打在负极板上B ．b 和c 同时飞离电场C ．进入电场时，c 的速度最大，a 的速度最小D ．动能的增量相比，c 的最小，a 和b 的一样大解析：ACD [三个α粒子进入电场后加速度相同，由图看出，竖直方向a 、b 偏转距离相等，且大于c 的偏转距离，由y ＝12at 2得知，a 、b 运动时间相等，大于c 的运动时间，即t a ＝t b ＞t c ，故在b 飞离电场的同时，a 刚好打在负极板上．而c 比b 先飞出电场，故A 正确，B 错误．三个α粒子水平方向上做匀速直线运动，则有x ＝v 0t .由图看出，b 、c 水平位移相同，大于a 的水平位移，即x b ＝x c ＞x a ，而t a ＝t b ＞t c ，可见，初速度关系为v c ＞v b ＞v a ，故C 正确．由动能定理得ΔE k ＝qEy ，由图看出，a 和b 的偏转距离相等，大于c 的偏转距离，故a 、b 动能增量相等，且大于c 的动能增量，故D 正确．]三、非选择题(本题共2小题，共46分．写出必要的文字说明和重要的演算步骤，有数值计算的要注明单位)10．(68520221)(23分)(2017·河南中原名校第二次联考)如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E ＝1.0×102V/m ，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h ＝0.80 m 的a 处有一粒子源，粒子源以v 0＝2.0×102m/s 的初速度向水平面以下的各个方向均匀射出质量为m ＝2.0×10－15 kg 、电荷量为q ＝＋1.0×10－12C 的带电粒子，粒子最终落在金属板b 上．若不计粒子重力，求：(结果保留两位有效数字)(1)粒子源所在处a 点的电势； (2)带电粒子打在金属板上时的动能；(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积)．解析：(1)题中匀强电场竖直向下，b 板接地，电势为零，因此φa ＝U ab ＝Eh ＝1.0×102×0.8 V＝80 V.(2)不计重力，只有电场力做功，对粒子由动能定理得qU ab ＝E k －12mv 20，可得带电粒子打在金属板上时的动能为E k ＝qU ab ＋12mv 20＝1.2×10－10 J. (3)粒子源射出的粒子打在金属板上的范围以粒子水平射出时的落点为边界，设水平射出后t 时间落在板上，则x ＝v 0t ，h ＝12at 2，a ＝qE m ，S ＝πx 2.联立以上各式得 S ＝2πmv 20h qE＝4.0 m 2.答案：(1)80 V (2)1.2×10－10J (3)4.0 m 211．(68520222)(23分)(2017·湖北八校第一次联考)如图所示，竖直放置的半圆形光滑绝缘轨道半径为R ＝0.2 m ，圆心为O ，下端与绝缘水平轨道在B 点相切并平滑连接．一带正电q ＝5.0×10－3C 、质量为m ＝3.0 kg 的物块(可视为质点)，置于水平轨道上的A 点．已知A 、B 两点间的距离为L ＝1.0 m ，物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ＝0.2，重力加速度g 取10 m/s 2.(1)若物块在A 点以初速度v 0向左运动，恰好能到达轨道的最高点D ，则物块的初速度v 0应为多大？(2)若整个装置处于方向水平向左、场强大小为E ＝2.0×103N/C 的匀强电场中(图中未画出)，现将物块从A 点由静止释放，试确定物块在以后运动过程中速度最大时的位置(结果可用反三角函数表示)．(3)在(2)问的情景中，试求物块在水平面上运动的总路程．解析：(1)对物块由A 至D 过程中由动能定理得－2mgR －μmgL ＝12mv 2D －12mv 20，对物块在D 点有mg ＝m v 2DR，联立解得v 0＝14 m/s.(2)对物块，假设物块可运动到C 点，则由A 至C 过程有qE (L ＋R )－mgR －μmgL ＝12mv 2C －0，可得v C ＝0，故物块始终没有脱离轨道．故物块在运动过程速度最大时位于B 点左侧圆弧上，设其与圆心的连线与OB 的夹角为θ，对物块受力分析，可知tan θ＝qE mg ＝13，θ＝arctan 13.(3)对于物块在水平面上运动的全程有qEL －μmgL 总＝0，解得L 总＝53m.答案：(1)14 m/s (2)见解析 (3)53m。

2019届高考物理一轮复习第七章静电场第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动课后达标新人教版

第三节电容器与电容、带电粒子在电场中的运动(建议用时：60分钟)一、单项选择题1．一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是( )A ．C 和U 均增大B ．C 增大，U 减小 C ．C 减小，U 增大D ．C 和U 均减小解析：选B.由公式C ＝εr S4πkd 知，在两极板间插入一电介质，其电容C 增大，由公式C＝Q U知，电荷量不变时，U 减小，B 正确．2．如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d ；在下极板上叠放一厚度为l 的金属板，其上部空间有一带电粒子P 静止在电容器中．当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P 开始运动．重力加速度为g .粒子运动的加速度为( )A.l dg B ．d －ld g C.ld －lg D ．dd －l g 解析：选A.带电粒子在电容器两极板间时受到重力和电场力的作用，最初处于静止状态，由二力平衡条件可得：mg ＝qUd －l；当把金属板从电容器中快速抽出后，电容器两极板间的电势差不变，但两极板间的距离发生了变化，引起电场强度发生了变化，从而电场力也发生了变化，粒子受力不再平衡，产生了加速度，根据牛顿第二定律ma ＝mg －q U d，两式联立可得a ＝l dg .3．(2018·高考原创猜题卷)如图所示，高为h 的固定光滑绝缘斜面，倾角θ＝53°，将其置于水平向右的匀强电场中，现将一带正电的物块(可视为质点)从斜面顶端由静止释放，其所受的电场力是重力的43倍，重力加速度为g ，则物块落地的速度大小为( )A ．25ghB ．2ghC ．22ghD ．532gh 解析：选D.对物块受力分析知，物块不沿斜面下滑，离开斜面后沿重力、电场力合力的方向运动，F 合＝53mg ，x ＝53h ，由动能定理得F 合·x ＝12mv 2，解得v ＝532gh .4．一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d ，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方d2处的P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移d3，则从P 点开始下落的相同粒子将( )A ．打到下极板上B ．在下极板处返回C ．在距上极板d2处返回D ．在距上极板25d 处返回解析：选D.设粒子质量为m ，带电量为q ，由动能定理得，第一次粒子从P 点下落有mg ⎝⎛⎭⎪⎫d ＋d 2－qU ＝0；设第二次粒子从P 点下落进入电容器后在距上极板距离为x 处返回，有mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋d 2－q x 23dU ＝0，联立解得x ＝25d ，故选项D 正确．5．(2018·湖北黄冈模拟)静电喷漆技术具有效率高、质量好等优点，其装置示意图如图所示，A 、B 为两块水平放置的平行金属板，间距d ＝1.0 m ，两板间有方向竖直向上、电场强度大小为E ＝1.0×103N/C 的匀强电场，在A 板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P ，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为v 0＝1.0 m/s 、质量均为m ＝5.0×10－14kg 、电荷量均为q ＝2.0×10－15C 的带负电的油漆微粒，不计微粒所受空气阻力及微粒间的相互作用，油漆微粒最后都落在金属板B 上，重力加速度g ＝10 m/s 2.下列说法中错误的是( )A ．沿水平方向喷出的微粒运动到B 板所需时间为0.2 sB ．沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达B 板，电场力做功为2.0×10－12JC ．若其他条件均不变，d 增大为原来的2倍，喷涂面积增大为原来的2倍D ．若其他条件均不变，E 增大为原来的2倍，喷涂面积减小为原来的12解析：选D.沿水平方向喷出的微粒做类平抛运动，在竖直方向上，加速度a ＝qE ＋mgm＝2×10－15×103＋5×10－135×10－14m/s 2＝50 m/s 2，根据d ＝12at 2得t ＝2da＝0.2 s ，故A 正确．沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达B 板，电场力做功为W ＝qEd ＝2×10－15×103×1 J ＝2.0×10－12J ，故B 正确．若其他条件均不变，d 增大为原来的2倍，根据d ＝12at 2得，t 变为原来的2倍，则喷涂面积的半径变为原来的2倍，面积变为原来的2倍．故C 正确．若其他条件均不变，E 增大为原来的2倍，则加速度a ′＝2×10－15×2×103＋5×10－135×10－14m/s 2＝90 m/s 2，加速度变为原来的95，时间t 变为原来的53，喷涂面积的半径变为原来的53，面积减小为原来的59，故D 错误．二、多项选择题6．(2018·成都七中高三月考)如图所示，R 0为热敏电阻(温度降低电阻增大)，D 为理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)，C 为平行板电容器，C 中央有一带电液滴刚好静止，M 点接地．在开关S 闭合后，下列各项单独操作可能使带电液滴向上运动的是( )A ．将热敏电阻 R 0加热B ．变阻器 R 的滑动头 P 向上移动C ．开关S 断开D ．电容器 C 的上极板向上移动解析：选AC.液滴受向上的电场力和向下的重力作用；将热敏电阻R 0加热，则阻值减小，滑动变阻器R 上的电压变大，则电容器两端的电压变大，两板间场强变大，则液滴向上运动，选项A 正确；变阻器R 的滑动头 P 向上移动时，R 的阻值减小，则电容器两端的电压减小，电容器放电，但是由于二极管的单向导电性使得电容器上的电量不变，场强不变，则油滴不动，选项B 错误；开关S 断开时，电容器两端的电压等于电源的电动势，则电容器两板间的场强变大，液滴向上运动，选项C 正确；电容器C 的上极板向上移动时，电容器两板间场强减小，液滴向下运动，故选项D 错误．7．如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示．电子原来静止在左极板小孔处(不计重力作用)．下列说法中正确的是( )A ．从t ＝0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B ．从t ＝0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C ．从t ＝T 4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D ．从t ＝T4时刻释放电子，电子必将打到左极板上解析：选AC.根据题中条件作出带电粒子的速度图象，根据速度图象包围的面积分析粒子的运动．由图1知，t ＝0时释放电子，电子的位移始终是正值，说明一直向右运动，一定能够击中右板，选项A 正确、B 错误．由图2知，t ＝T 4时释放电子，电子向右的位移与向左的位移大小相等，若释放后的T2内不能到达右板，则之后往复运动，选项C 正确、D 错误．8．如图所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长L ＝0.4 m ，两极板间距离d ＝4×10－3m ，有一束由相同带电微粒组成的粒子流以相同的速度v 0从两极板中央平行极板射入，开关S 闭合前，两极板间不带电，由于重力作用，微粒能落到下极板的正中央．已知微粒质量m ＝4×10－5kg 、电荷量q ＝＋1×10－8C ，g ＝10 m/s 2，则下列说法正确的是( )A ．微粒的入射速度v 0＝10 m/sB ．电容器上极板接电源正极时微粒有可能从平行板电容器的右边射出电场C ．电源电压为180 V 时，微粒可能从平行板电容器的右边射出电场D ．电源电压为100 V 时，微粒可能从平行板电容器的右边射出电场解析：选AC.开关S 闭合前，两极板间不带电，微粒落到下极板的正中央，由d 2＝12gt 2，L2＝v 0t ，联立得v 0＝10 m/s ，A 对；电容器上极板接电源正极时，微粒的竖直方向加速度更大，水平位移将更小，B 错；设微粒恰好从平行板右边缘下侧飞出时的加速度为a ，电场力向上，则d 2＝12at 21，L ＝v 0t 1，mg －U 1qd＝ma ，联立解得U 1＝120 V ，同理微粒在平行板右边缘上侧飞出时，可得U 2＝200 V ，所以平行板上板带负电，电源电压为120 V ≤U ≤200 V 时，微粒可以从平行板电容器的右边射出电场，C 对、D 错．9．一个质量为m ，电荷量为＋q 的小球以初速度v 0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔，竖直高度相等，电场区水平方向无限长．已知每一电场区的场强大小相等，方向均竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是( )A ．小球在水平方向一直做匀速直线运动B ．若场强大小等于mg q ，则小球经过每一电场区的时间均相同C ．若场强大小等于2mgq，则小球经过每一无电场区的时间均相同D ．无论场强大小如何，小球通过所有无电场区的时间均相同解析：选AC.将小球的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解，水平方向不受外力，以v 0做匀速直线运动，故A 正确；竖直方向，在无电场区只受重力，加速度为g ，竖直向下，有电场区除重力外，还受到竖直向上的恒定的电场力作用，加速度的大小和方向取决于合力的大小和方向．当电场强度等于mgq时，电场力等于mg ，故在电场区小球所受的合力为零，在无电场区小球匀加速运动，故经过每个电场区时，小球的速度均不等，因而小球经过每一电场区的时间均不相等，故B 错误；当电场强度等于2mgq时，电场力等于2mg ，故在电场区小球所受的合力大小等于mg ，方向竖直向上，加速度大小等于g ，方向竖直向上，根据运动学公式有：经过第一个无电场区y ＝12gt 21，v 1＝gt 1，经过第一个电场区，y ＝v 1t 2－12gt 22，v 2＝v 1－gt 2，联立解得t 1＝t 2，v 2＝0.接下来小球的运动重复前面的过程，即在竖直方向上每次通过无电场区都是自由落体运动，每次通过电场区都是末速度为零的匀减速直线运动，故C 正确；通过前面的分析可知，小球通过每个无电场区的初速度不一定相同，所以通过无电场区的时间不同，故D 错误．三、非选择题10．(2016·高考四川卷)中国科学院2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器．加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用．如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极．质子从K 点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变．设质子进入漂移管B 时速度为8×106m/s ，进入漂移管E 时速度为1×107m/s ，电源频率为1×107Hz ，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的12.质子的比荷取1×108C/k g .求：(1)漂移管B 的长度； (2)相邻漂移管间的加速电压．解析：(1)设质子进入漂移管B 的速度为v B ，电源频率、周期分别为f 、T ，漂移管B 的长度为L ，则T ＝1f ① L ＝v B ·T2②联立①②式并代入数据得L ＝0.4 m ．③(2)设质子进入漂移管E 的速度为v E ，相邻漂移管间的加速电压为U ，电场对质子所做的功为W ，质子从漂移管B 运动到E 电场做功W ′，质子的电荷量为q ，质量为m ，则W ＝qU ④ W ′＝3W ⑤W ′＝12mv 2E －12mv 2B ⑥联立④⑤⑥式并代入数据得U ＝6×104V. 答案：(1)0.4 m (2)6×104V11．(2016·高考北京卷)如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为m ，电荷量为e ，加速电场电压为U 0.偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U ，极板长度为L ，板间距为d .(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度v 0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy ；(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知U ＝2.0×102V ，d ＝4.0×10－2m ，m ＝9.1×10－31kg ，e ＝1.6×10－19C ，g ＝10 m/s 2.(3)极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势φ的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”φG 的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．解析：(1)根据功和能的关系，有eU 0＝12mv 20电子射入偏转电场的初速度v 0＝2eU 0m在偏转电场中，电子的运动时间Δt ＝L v 0＝L m2eU 0偏转距离Δy ＝12a (Δt )2＝12·eU dm (Δt )2＝UL 24U 0d .(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力G ＝mg ～10－29N 电场力F ＝eU d～10－15N由于F ≫G ，因此不需要考虑电子所受重力．(3)电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能E p 与其电荷量q 的比值，即φ＝E p q由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能E G与其质量m的比值，叫做“重力势”，即φG＝E G m电势φ和重力势φG都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定．答案：(1) 2eU0mUL24U0d(2)见解析(3)见解析。

2019版高中物理一轮总复习课件：第七章静电场7-3

A．油滴带负电 B．油滴带电荷量为mUdg C．电容器的电容为kmUg2 d D．将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动
[解题指导] (1)分析油滴的受力情况，根据场强方向可判断油滴的带电情况．
(2)N 板向下运动，两板间距离增加，场强减小，从而使油滴运动．
[解析] 由题意知油滴受到的电场力方向竖直向上，又上极板带正电，故油滴带负电，设油滴带电荷量为 q，则极板带电荷量为 Q＝kq，由于 qE＝mg，E＝Ud ，C＝QU，解得 q＝mUgd，C＝kmUg2 d，将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，U 不变，d 增大，则电场强度 E 减小，重力将大于电场力，油滴将向下运动，只有选项 A、C 正确．
题型 2 两极板带电量保持不变 [典例 2] (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 (D)
如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极．质子从 K 点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变．设质子进入漂移管 B 时速度为 8×106 m/s，进入漂移管 E 时速度为 1×107 m/s，电源频率为 1×107 Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的12.质子的荷质比取 1×108 C/kg.求：
T＝1f ① L＝vB·T2② 联立①②式并代入数据得 L＝0.4 m．③

高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器和电容带电粒子在电场中的运动学案

—————————— 新学期新成绩新目标新方向 ——————————第3讲电容器和电容带电粒子在电场中的运动微知识1 电容器及电容 1．电容器(1)组成：两个彼此绝缘且又相互靠近的导体组成电容器，电容器可以容纳电荷。

(2)所带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值，两极板所带电荷量相等。

(3)充、放电①充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量异号电荷的过程，充电后两极间存在电场，电容器储存了电能。

②放电：用导线将充电后电容器的两极板接通，极板上电荷中和的过程，放电后的两极板间不再有电场，同时电场能转化为其他形式的能。

2．电容(1)定义：电容器所带的电荷量与两极板间电势差的比值。

(2)公式：C ＝Q U ＝ΔQΔU。

(3)物理意义：电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于把电容器两极板的电势差增加1 V 所需充加的电荷量，电容C 由电容器本身的构造因素决定，与U 、Q 无关。

(4)单位：法拉，符号F ，与其他单位间的换算关系： 1 F ＝106μF ＝1012pF 。

3．平行板电容器的电容平行板电容器的电容与平行板正对面积S 、电介质的介电常数εr 成正比，与极板间距离d 成反比，即C ＝εr S4πkd。

微知识2 带电粒子在电场中的加速和偏转 1．带电粒子在电场中的加速(1)运动状态的分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一条直线上，做匀变速直线运动。

(2)用功能观点分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量，即qU ＝12mv 2－12mv 20。

2．带电粒子的偏转(1)运动状态：带电粒子受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做类平抛运动。

(2)处理方法：类似于平抛运动的处理方法 ①沿初速度方向为匀速运动，运动时间t ＝lv 0。

②沿电场力方向为匀加速运动，a ＝F m ＝qE m ＝qUmd。

③离开电场时的偏移量y ＝12at 2＝ql 2U2mv 20d 。

2019年高考物理一轮复习 第七章 静电场 第3讲 电容器和电容 带电粒子在电场中的运动练习

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