1、【 精品教育资源文库 】 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 ，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，
2、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 EUd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 rS4 kd，极板间的电压 U QC4 kdQ rS ，极板间的电场强度 EUd4 kQ rS ，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
3、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 【 精品教育资源文库 】 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 vx和竖直方向 vy。竖直方向： vy v0sin ，加速度 a Eqm ， E 为场强，设 t 为粒子上升到最高点所用时间，则 t vya mv
4、0sinEq 。水平方向位移 x vx2 t 2v0tcos 。保持开关 S 闭合，电容器两板间电压 U 不变，适当上移 P 极板，两极板间的距离变大，根据 E Ud知场强变小，竖直方向运动时间变长，水平方向的 位移 x 2v0tcos 变大，该粒子可能从 Q 板的 B 孔射出，A 正确；若左移 P 极板，不影响场强，仍落在原处， B 错误；断开开关 S，则电容器电量 Q 不变，适当上移 P极板，由 E 4 kQrS知场强 E 不变，则粒子仍落到原处， C 错误；断开开关 S，若左移 P 极板，由 E 4 kQrS知 S变小 E 变大，则粒子加速度 a 变大，上升到最高点所用时间 t 变小，则
5、水平方向位移 x 变小，不能到达 B 孔，D 错误。 3. 2018 陕西咸阳模拟 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.ldgB.d ld gC. ld lgD. dd lg 答案 A 解析 抽出前，粒子受重力和电场力平衡， mg q Ud l，抽出后，根据牛顿第二定律，有 mg qUd ma，联立解得 a ldg， A 正确。 4 2018 陕西渭南模拟 如图所示
6、，平行板电容器板间电压为 U，板间距为 d，两板间为匀强电场，让质子流【 精品教育资源文库 】 以初速度 v0垂直电场射入，沿 a 轨迹落到下板的中央，现只改变其中一条件，让质子沿 b 轨迹落到下板边缘，则可以将 ( ) A开关 S 断开 B初速度变为 v02 C板间电压变为 U4 D竖直移动上板，使板间距变为 2d 答案 C 解析 开关 S 断开，电容器极板电荷量不变，电容器电容不变，电容器两极板间电压不变，场强不变，质子所受电场力不变，加速度不变，所以仍落 到下板的中央， A 错误；将初速度变为一半，质子加速度不变，运动时间不变，质子的水平位移变为原来的一半，不可能到达下板边缘， B 错
7、误；当板间电压变为 U4时，场强变为原来的 14，电场力变为原来的 14，加速度变为原来的 14，根据 y 12at2知，时间为原来的 2 倍，由 x v0t 知水平位移为原来的 2 倍，所以能沿 b 轨迹落到下板边缘， C 正确；竖直移动上板，使板间距变为 2d，则板间场强变为原来的 12，电场力为 原来的 12，加速度为原来的 12，根据 y 12at2知，时间为原来的 2倍，水平位移为原来的 2倍，不能到达下板边缘， D 错误。 5 2018 吉林辽源五中模拟 如图所示， D 为一理想二极管 (正向电阻为 0，反向电阻无穷大 )，平行金属板 M、N 水平放置，两板之间有一带电微粒以速度
8、v0沿图示方向做直线运动，当微粒运动到 P 点时，将 M 板迅速向上平移一小段距离，则此后微粒的运动情况是 ( ) A沿轨迹 运动 B沿轨迹 运动 C沿轨迹 运动 D沿轨迹 运动 【 精品教育资源文库 】 答案 B 解析 当微粒运动到 P 点时，迅速将 M 板上移一小段距离，由于二极管反向电阻无穷大，两极板上电量不变，由电容的决定式 C rS4 kd，定义式 C QU得 MN 两板间电压升高，由 E Ud 4 kQrS，知电场强度不变，粒子受到的电场力不变，微粒的运动方向不变，仍沿轨迹 做直线运动，故 B 正确， A、 C、 D 错误。 6. 如图所示，电路可将声音信号转化为电信号，该电路中
9、右侧固定不动的金属板 b 与能在声 波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的震动膜 a 构成一个电容器， a、 b 通过导线与恒定电源两极相接。若声源 S 做简谐运动，则 ( ) A a 振动过程中， a、 b 板间的电场强度不变 B a 振动过程中， a、 b 板所带电量不变 C a 振动过程中，电容器的电容不变 D a 向右的位移最大时， a、 b 板所构成的电容器电容最大 答案 D 解析 金属板 b 在声波驱动下沿水平方向振动，两极板间的距离发生变化，两极板与电源相连，电势差恒定，两板间的场强发生变化， A 错误；电容器的电容随两板间距离改变而改变，两板带电量随电容改变而改变， B、C 错误
10、；当距离最近时，电容最大， D 正确。 7如图所示，若在这个示波管的荧光屏上出现了一个亮斑 P，那么示波管中的 ( ) A极板 X 应带正电 B极板 X 应带正电 C极板 Y 应带正电 D极板 Y 应带正电 答案 AC 解析 由电子枪发射出的电子带负电，所以 P 点的亮斑是由于极板 X 和 Y 带正电所形成的，故 A、 C 正确。 8 2016 山东日照质检 如图所示，无限大均匀带正电薄板竖直放置，其周围空间的电场可认为是匀强电场。【 精品教育资源文库 】 光滑绝缘细管垂直于板穿过中间小孔，一个视为质点的带负电小球在细管内运动 (细管绝缘且光滑 )。以 小孔为原点建立 x 轴，规定 x 轴正
11、方向为加速度 a、速度 v 的正方向，下图分别表示 x 轴上各点的电势 ，小球的加速度 a、速度 v 和动能 Ek随 x 的变化图象，其中正确的是 ( ) 答案 AB 解析 在匀强电场中，沿电场线方向，电势均匀降低， A 正确；带负电小球受电场力与场强方向相反，在匀强电场中受电场力不变，故加速度不变，所以在 x0 区域内为负方向， B 正确；小球在原点的初速度为 v0，经过任意一段位移 x 后的速度为 v，由匀变速直线运动规律可知， v2 v20 2ax，所以 vx 图象不是直线， C 错误；由动能定理有： Eqx Ek 12mv20，故 Ekx 图象应为一次函数图象， D 错误。 9. 三个
12、电子从同一地点同时沿同一方向垂直进入偏转电场，出现如图所示的轨迹，则可以判断 ( ) A它们在电场中运动时间相同 【 精品教育资源文库 】 B A、 B 在电场中运动时间相同， C 先飞离电场 C C 进入电场时的速度最大， A 最小 D电场力对 C 做功最小 答案 BCD 解析 三电子在电场中运动的加速度 a 相同，在垂直于极板方向， yA yByC，由 y 12at2知在电场中运动的时间 tA tBtC， A 错误， B 正确； B、 C 水平位移相同， tBtC，故 vCvB，而 A、 B 运动时间相同，但 xAvA，故 C 进入电场的速度最大， A 最小， C 正确；电场力做功 W
13、Eqy，而 yA yByC，故电场力对 C 做功最小， D 正确。 10如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子 (不计重力 )，两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后，在下图中，反映电子速度 v、位移 x 和加速度 a 三个物理量随时间 t 的变化规律可能正确的是 ( ) 答案 AD 解析 在 平行金属板之间加上如题图乙所示的交变电压时，电子在平行金属板间所受的电场力大小不变， FU0ed ，由牛顿第二定律 F ma 可知，电子的加速度大小不变，电子在第一个T4内向 B 板做匀加速直线运动，在第二个 T4内向 B 板做匀减速直线运动，在第三个 T4内反向做匀加速直线运动，在第
14、四个 T4内向 A 板做匀减速直线运动，所以 at 图象应如图 D 所示， vt 图象应如图 A 所示， A、 D 正确， C 错误；又因匀变速直线运动位移 xv0t 12at2，所以 xt 图象应是曲线， B 错误。 二、非选择题 (本题共 2 小题，共 30 分 ) 11 2017 衡水二模 (15 分 )如图甲所示，两块水平平行放置的导电板，板距为 d，大量电子 (质量为 m，电荷量为 e)连续不断地从中点 O 沿与极板平行的 OO 方向射入两板之间，当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为 3t0，当在两板间加如图乙所示的周期为 2t0、幅值恒为 U0的周期性电压时，所有的电子均能从两板间通过 (不计重力 )。 【 精品教育资源文库 】 求这些电子穿过平行板时距 OO 的最大距离和最小距离。 答案 3U0et20md 3U0et202md 解析 以电场力的方向为正方向，画出电子在 t 0、 t t0时刻进入电场后，沿电场力方向的速度 vy随时间变化的 vyt 图象如图丙和丁所示 电场强度 E
