第九章-第三講-電容器與電容-帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、第九章 第三講 電容器與電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)圖1電容器的電容增加，又因1 . （2010黃石質(zhì)檢）傳感器是一種采集信息的重要器件，圖1所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器.當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是（）A.若F向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流B.若F向上壓膜片電極，電路中有從 b到a的電流C.若F向上壓膜片電極，電路中不會(huì)出現(xiàn)電流D.若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力F發(fā)生變化解析：F向上壓膜片電極，使得電容器兩板間的距離減小,電容器兩極板間的電壓不變，所以電容器的電荷量增加， 電容器繼續(xù)充電.綜上所述,選項(xiàng)B、D正確.C板帶正電，D板帶負(fù)電，所以B、C板間無(wú)電場(chǎng)

2、，由動(dòng)能定理答案：BD2 .如圖2所示，從F處釋放一個(gè)無(wú)初速的電子向B板方向運(yùn)動(dòng)，指出下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的描述中錯(cuò)誤的是（設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E） （）A.電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是 E eVB .電子從B板到達(dá)C板動(dòng)能變化量為零C.電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能是3E eVD.電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)解析：由電池的接法知：A板帶負(fù)電，B板帶正電,A、B板間有向左的電場(chǎng)，C、D板間有向右的電場(chǎng),知：電子到達(dá) B板時(shí)的動(dòng)能為 E eV,到達(dá)D板時(shí)的動(dòng)能為零，在 B、C板間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，總之電子能在 A板和D板間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以錯(cuò)誤選項(xiàng)為C.答案：C3 .如圖3所示，一個(gè)平行板電容器，板間距離為d,當(dāng)對(duì)其加上電壓后，

3、 A、B兩板的電勢(shì)分別為十。和一外下述結(jié)論正確的是（）圖3A .電容器兩極板間可形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E= dB.電容器兩極板間各點(diǎn)的電勢(shì)，有的相同，有的不同；有正的，有負(fù)的，有的為零C.若只減小兩極板間的距離 d,該電容器的電容 C要增大，極板上帶的電荷量 Q也 會(huì)增加D.若有一個(gè)電子水平射入穿越兩極板之間的電場(chǎng)，則電子的電勢(shì)能一定會(huì)減小解析：由題意可知，兩板間電壓為 2 4）,電場(chǎng)弓雖度為E = , A錯(cuò)誤；板間與板平行 ,P. S .的中線上電勢(shì)為零，中線上萬(wàn)電勢(shì)為正，下萬(wàn)電勢(shì)為負(fù)，故 B正確；由C=7；kd知，d減小，C增大，由Q=CU知，極板帶電荷量 Q增加，C正確；電子水平射

4、入穿越兩極板之間的電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)力一定對(duì)電子做正功，電子的電勢(shì)能一定減小，D正確.答案：BCD4 .如圖4所示，D是一只理想二極管，電流只能從a流向b,而不能從b流向a.平行板電容器的圖4B不動(dòng)，將極板A稍向上平移，（）d增大，C變小，但因二極管的存A、B兩極板間有一電荷，在 P點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài).以E表示兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，U表示兩極板間的電壓，Ep表示電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能.若保持極板 則下列說(shuō)法中正確的是A . E變小B . U變大C. Ep不變D.電荷仍保持靜止-一，一 ._ p S.一.一 ,一解析：由C =4右可知，當(dāng)極板 A稍向上平移時(shí)，在，電容器上的電量不能放出,故電容器上的電量 Q不變

5、，由Q = CU可知，U變大,（）p 不變，故 Ep=（pq SU S由Q = I：=i工E可知，板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電何仍靜止，且 4 Tlkd 4 Tk也不變，綜上所述，B、C、D均正確，A錯(cuò)誤.答案：BCD5.如圖5所示，示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成.如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的B.極板X(qián)應(yīng)帶正電A.極板X(qián)應(yīng)帶正電C.極板Y應(yīng)帶正電D .極板Y應(yīng)帶正電解析：由熒光屏上亮斑的位置可知,電子在 XX偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中向X極板方向偏轉(zhuǎn)，故極板X(qián)帶正電,A正確，B錯(cuò)誤；電子在 YY偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中向Y極板方向偏轉(zhuǎn)，故極板Y帶正電，C正確，D錯(cuò)誤.答案：AC6.（201

6、0天津聯(lián)考）如圖6所示，電子在電勢(shì)差為1 8Ui的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后射入電- + - +勢(shì)差為U2的兩塊水平的平行極板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)h4中，入射方向跟極板平行.整個(gè)裝置處在真空?qǐng)D6A. Ui變大、U2變大B. Ui變小、U2變大C. Ui變大、U2變小D. Ui變小、U2變小中，重力可忽略.在滿(mǎn)足電子能射出平行板區(qū)域的條件下，下述四種情況中，一定能 使電子的偏轉(zhuǎn)角。變大的是解析：設(shè)電子被加速后獲得的速度為 ivo,則由動(dòng)能th理得：Uiq = 2mv2,又設(shè)水平極板長(zhǎng)為I,則電子在水平極板間偏轉(zhuǎn)所用時(shí)間t = l，又設(shè)電子在水平極板間的加速度為a,水平極板的板間距為扇由牛頓第二定律得

7、：a=Umq，電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí),平行于電場(chǎng)方向的速度vy= at,聯(lián)立解得U2q|vyvy=“E、，.又 tan 9= dmvovoU2q|U2q|U2Idmv0 2dqU1 一 2dUi.故U2變大、Ui變小一定能使偏轉(zhuǎn)角 。變大，故選項(xiàng)B正確.答案：B7. （20i0江蘇省九名校聯(lián)考）如圖7所示，在豎直平面內(nèi)有一邊長(zhǎng)為l的正方形區(qū)域處在場(chǎng)強(qiáng)為 E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與正方形一邊平行.一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球由左邊的中點(diǎn)，以垂圖7直于該邊的水平初速 vo進(jìn)入該正方形區(qū)域.當(dāng)小球再次運(yùn)動(dòng)到該正方形區(qū)域的邊緣時(shí)，具有的動(dòng)能可能為（）A. 0B.2mv0 + 2qEl mgl12121C/

8、2mv2D./mv2+ qEl + 2mgl解析：當(dāng)電場(chǎng)力與重力平衡時(shí)，粒子將水平勻速到達(dá)對(duì)邊，動(dòng)能不變，C正確.當(dāng)電場(chǎng)力向上且大于重力時(shí)，粒子將從上邊離開(kāi)正方形區(qū)域，由動(dòng)能定理得選項(xiàng) B正確.當(dāng)電場(chǎng)力向下時(shí)，粒子將在電場(chǎng)力和重力的共同作用下從下邊離開(kāi)正方形區(qū)域，由動(dòng)能定理得選項(xiàng)D正確.答案：BCD8 .兩平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，不同的帶電粒子都以垂直于電場(chǎng)線方向飛入該電場(chǎng)，要使這些粒子經(jīng)過(guò)勻強(qiáng)電場(chǎng)后有相同大小的偏轉(zhuǎn)角，則它們應(yīng)具備的條件是（不計(jì)重力作用）（）A.有相同的動(dòng)能和相同的比荷 B.有相同的動(dòng)量和相同的比荷 C.有相同的速度和相同的比荷 D.只要有相同的比荷就可以解析：設(shè)金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng)

9、,兩板間電壓為U,板間距為d,粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)初速度為 v,在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=L,在離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線方向上的速度為vy,則Vy= at =qU Lmd v所以帶電粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)與初速度方向v的夾角，即偏轉(zhuǎn)角，如圖所示tan 0=“ qUL v - mdv2顯然A、B、D錯(cuò)誤，C正確.答案：C9 . (2009四川高考)如圖8所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點(diǎn)處有一正點(diǎn)電荷，帶負(fù)電的小物體以初速度 vi從M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度為零，然后下滑回 到M點(diǎn)，此時(shí)速度為V2(v2vi).若小物體電荷量保持不變， OM = ON,則()A .小物體上升的最大高度為 F-4gB.從N到M的過(guò)程

10、中，小物體的電勢(shì)能逐漸減小C.從M到N的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)小物體先做負(fù)功后做正功D.從N到M的過(guò)程中，小物體受到的摩擦力和電場(chǎng)力均是先增大后減小解析：因?yàn)镺M = ON, M、N兩點(diǎn)位于同一等勢(shì)面上，所以從 M至ij N的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)小物體先做正功再做負(fù)功，電勢(shì)能先減小后增大，B、C錯(cuò)誤；因?yàn)樾∥矬w先靠近正點(diǎn)電荷后遠(yuǎn)離正點(diǎn)電荷，所以電場(chǎng)力、斜面壓力、摩擦力都是先增大后減小，D正確；設(shè)小物體上升的最大高度為h,摩擦力做功為 W,在上升過(guò)程、下降過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理得12_mgh + W= 0 2mv2 1 2mgh+W= 2mv2,v2+ 或聯(lián)立解得h=Z一，A正確.答案：AD10. (2010廣

11、東省深圳中學(xué)月考)真空中存在空間范圍足夠大的、水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng).在電場(chǎng)中，若將一個(gè)質(zhì)量為m= 0.1 kg、帶正電的小球由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)中小球速度與豎直方向夾角為37.現(xiàn)將該小球從電場(chǎng)中某點(diǎn)以初速度V0= 10 m/s豎直向上拋出，(取sin37 = 0.6, cos37 =0.8, g=10 m/s2)求：(1)小球受到的電場(chǎng)力的大小及方向；(2)小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的過(guò)程中的水平位移；(3)小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能的變化量.解析：(1)由題意，電場(chǎng)力大小：F = qE = mgtan37 = 0.75 N方向：水平向右.(2)小球在豎直方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度為vy,則vy=

12、V0 gt V0小球上升到取局點(diǎn)的時(shí)間t= -g- = 1 s小球沿水平方向做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a,則qE 32a = m= 4g= 7.5 m/s1 c此過(guò)程中小球沿電場(chǎng)方向的位移：s=2at2= 3.75 m. 電場(chǎng)力做功 W= qEs= 2.81 J故小球上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減少2.81 J.答案：(1)0.75 N 水平向右(2)3.75 m (3)減少2. 81 J11 .如圖9所示為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的電壓 Ui加速，從A板中心孔沿中心線 KO射出，然后進(jìn)入兩塊平 行金屬板 M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中(偏轉(zhuǎn)電

13、場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng) ),電子進(jìn)入 M、N間 電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn).已知M、N兩板間的電壓為 U2,兩板間的距離為d,板長(zhǎng)為L(zhǎng),電子的質(zhì)量為 m,電荷量為e, 不計(jì)電子受到的重力及它們之間的相互作用力.圖9求電子穿過(guò)A板時(shí)速度的大??；(2)求電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量；(3)若要使電子打在熒光屏上 P點(diǎn)的上方，可采取哪些措施？解析：(1)設(shè)電子經(jīng)電壓 5加速后的速度為V。，由動(dòng)能定理1 2eU1 = 2m vo 0解得vo =,；2eU1,m(2)電子以速度vo進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，垂直于電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).設(shè)偏轉(zhuǎn)

14、電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 E,電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,加速度為a,電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量為y.由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式L t=vo上F=ma, F = eE, E=萬(wàn)eU2 a= md1 2 y=2at解得y=U2L24Uid,U2L2 (3)由丫=而后可知，減小加速電壓 Ui和增大偏轉(zhuǎn)電壓 U2均可增大y值，從而使電子打到屏上的位置在 P點(diǎn)上方.答案：(1) : 2f1(2)U2L24Uid(3)減小加速電壓Ui和增大偏轉(zhuǎn)電壓U212 .在場(chǎng)強(qiáng)為 E=100 V/m的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一塊水平放置的足夠大的接地金屬板，在金屬板的正上方，高為 h=0.8 m處有一個(gè)小的放射源放在一端開(kāi)口的鉛盒放質(zhì)量為m= 2X10-15 kg、電荷量為內(nèi)，如圖10所示.放射源以 vo = 2OO m/s的初速度向水平面以下各個(gè)方向均勻地釋q = + 10 12 C的帶電粒子.粒子最后落在金屬板上.不計(jì)粒子重力，試求:圖10(1)粒子下落過(guò)程中電場(chǎng)力做的功；(2)粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)計(jì)算落在金屬板上的粒子圖形的面積大小.解析：(1)粒子在下落過(guò)程中電場(chǎng)力做的功W= Eqh= 100X 10 12 X 0.8 J= 8 X 10 11 j(2)粒子在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中僅有電場(chǎng)力做功，由動(dòng)能定理得W