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2019-2020年高三物理一轮复习 第6章 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运

动练习(I)

1.(xx山东理综,18,6分)如图,场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd,水平边ab长为s,竖直边ad长为h。质量均为m、带电量分别为+q和-q的两粒子,由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中)。不计重力。若两粒子轨迹恰好相切,则v0等于( ) A. B. C. D.

2.(xx课标Ⅰ,16,6分)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,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.在距上极板处返回 D.在距上极板d处返回

3.(xx广东理综,15,4分)喷墨打印机的简化模型如图所示。重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上。则微滴在极板间电场中( )

A.向负极板偏转 B.电势能逐渐增大 C.运动轨迹是抛物线 D.运动轨迹与带电量无关

4.(xx安徽理综,22,14分)如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g)。求:

(1)小球到达小孔处的速度;

(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量; (3)小球从开始下落运动到下极板处的时间。

5.(xx课标Ⅱ,24,14分)如图,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行。一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动,经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb。不计重力,求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能。

2

1.B 因为两粒子轨迹恰好相切,切点为矩形区域中心,则对其中一个粒子,水平方向=v0t,竖直方向=at且满足a=,三式联立解得v0=,故B正确。 2.D 设板间电压为U,场强为E,则E=

由动能定理得mg·d-qEd=0

将下极板向上平移后,U不变,d'=d,则E'==E,设粒子在距上极板x处返回,则 mg(+x)-qE'x=0

联立解得:x=d,故D正确,A、B、C错误。

3.C 由于微滴带负电,其所受电场力指向正极板,故微滴在电场中向正极板偏转,A项错误。微滴在电场中所受电场力做正功,电势能减小,B项错误。由于极板间电场是匀强电场,电场力不变,故微滴在电场中做匀加速曲线运动,并且轨迹为抛物线,C项正确。带电量影响电场力及加速度大小,运动轨迹与加速度大小有关,故D项错误。

4.答案 (1) (2) C (3)

2

解析 (1)由v=2gh得v=

(2)在极板间带电小球受重力和电场力作用,有

2

qE-mg=ma且v-0=2ad,得E= 由U=Ed、Q=CU得Q=C

(3)由题得h=g、0=v+at2、t=t1+t2,综合可得t= 5.答案 见解析

解析 质点所受电场力的大小为

f=qE①

设质点质量为m,经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb,由牛顿第二定律有 f+Na=m② Nb-f=m③

设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb,有 Eka=m④ Ekb=m⑤

根据动能定理有 Ekb-Eka=2rf⑥

联立①②③④⑤⑥式得 E=(Nb-Na)⑦ Eka=(Nb+5Na)⑧ Ekb=(5Nb+Na)⑨