2019版高考物理一轮复习第七章静电场配餐作业22电容器和电容带电粒子在电场中的运动.doc

1、【 精品教育资源文库 】 配餐作业 (二十二 ) 电容器和电容 带电粒子在电场中的运动 A 组 基础巩固题 1 (多选 )上海世博会中稳定运营的 36 辆超级电容客车吸引了众多观光者的眼球。据介绍，电容车在一个站点充电 30 秒到 1 分钟后，空调车可以连续运行 3 公里，不开空调则可以坚持行驶 5 公里，最高时速可达 44 公里。超级电容器可以反复充放电数十万次，其显著优点有：容量大、功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽。如图所示为某汽车用的超级电容器，规格为 “48 V ， 3 000 F” ，放电电流为 1 000 A，漏电电流为 10 mA，充满电所用时间为 30 s

2、，下列说法正确的是 ( ) A充电电流约为 4 800 A B放电能持续的时间超过 10 分钟 C若汽车一直停在车库，则电容器完全漏完电，时间将超过 100 天 D所储存电荷量是手机锂电池 “4.2 V,1 000 mAh” 的 40 倍 解析 由题知，电容器的额定电压 U 48 V，电容 C 3 000 F，则所能储存的电荷量为 Q CU。充电时，有 Q I 充 t 充 ，得充电电流 I 充 CUt充 483 00030 A 4 800 A，故 A 项正确；放电能持 续的时间 t 放 QI放 483 0001 000 s 144 s，小于 10 分钟，故 B 项错误；若汽车一直停在车库，则电

3、容器完全漏完电，时间为 t 漏 QI漏 1.4410 7 s 1.44107243 600 天166.7 天，故 C 项正确；手机锂电池 “4.2 V ， 1 000 mAh” 的电荷量 q It 13 600 C 3 600 C，则 Q 40q，故 D 项正确。 答案 ACD 2 一对平行金属板带有等量异种电荷，如果金属板 不是足够大，两板之间的电场线就不是相互平行的直线，如图所示， C、 D、 E、 F 为金属板表面上的不同位置。关于该电场，下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A A 点的场强小于 B 点的场强 B A 点的电势低于 B 点的电势 C一带电粒子分别从 C

4、移到 D 和从 E 移到 F，电场力做功相等 D带正电粒子从 P 点沿平行于极板方向射入，它将做类平抛运动 解析 电场线的疏密表示电场强度的相对大小，则电场内部 A 点的电场强度大于 B 点的电场强度，故 A 项错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，故 A 点电势高于 B 点电势，故 B项错误； C、 E 两点的电势相等， D、 F 两 点的电势相等，且 C、 E 两点的电势高于 D、 F 两点的电势，则 C、 D 两点的电势差等于 E、 F 两点的电势差，故一带电粒子分别从 C 移到 D 和从E 移到 F，电场力做功相等， C 项正确；带正电粒子从 P 点沿平行于极板方向射入，则由于竖直方向所受

5、的电场力不是恒力，故它不是做类平抛运动， D 项错误，故选 C 项。 答案 C 3 (多选 )毛毯等绒料布生产时常采用静电植绒技术来实现，其原理如图：其中 A 是接高压阳极的金属网，其内装有绒料， B 是一块金属平板，上面铺着涂有黏合剂待植绒基布。当待植绒基布从两极板经过时，给 A 接上高压并使绒料带上电荷，这 样绒料在经过 A、 B 两平行板间的电场加速后以高速向 B 板运动，遇到待植绒基布后便粘在上面从而实现静电植绒，下列说法正确的是 ( ) A A、 B 两极板的电场方向由 B 指向 A B带电绒料带正电荷 C带电绒料在运动过程中电场力对它做正功 D带电绒料在运动过程中电势能增加 解析

6、A、 B 两极板的电场方向由 A 指向 B，故 A 项错误；由于两极板的电场方向由 A指向 B，带电绒料向 B 板运动，说明带电绒料是带正电荷的，故 B 项正确；带电绒料在运动过程中电场力对它做正功，电势能减少，故 C 项正确， D 项错误。 【 精品教育资源文库 】 答案 BC 【素 养立意】 以静电植绒为载体考查电荷在电场中的运动和做功，属于 STSE(科学、技术、社会、环境 )问题。 4 (多选 )如图所示，在真空中 A、 B 两块平行金属板竖直放置并接入电路。调节滑动变阻器，使 A、 B 两板间的电压为 U 时，一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子，以初速度 v0从 A 板上的中心

7、小孔沿垂直两板的方向射入电场中，恰从 A、 B 两板的中点处沿原路返回 (不计重力 )，则下列说法正确的是 ( ) A使初速度变为 2v0时，带电粒子恰能到达 B 板 B使初速度变为 2v0时，带电粒子将从 B 板中心小孔射出 C使初速度 v0和 电压 U 都增加为原来的 2 倍时，带电粒子恰能到达 B 板 D使初速度 v0和电压 U 都增加为原来的 2 倍时，带电粒子将从 B 板中心小孔射出 解析 设带电粒子进入电场中的位移为 x，根据动能定理得 qEx 0 12mv20，又 E Ud得x mdv202qU，由此可知，要使带电粒子进入电场后恰能到达 B 板处， x 变为原来的 2 倍，采取的

8、方法有：使带电粒子的初速度变为 2v0；或使 A、 B 两板间的电压变为 12U；或使初速度 v0和电压 U 都增加到原来的 2 倍，故 B、 C 项正确， A、 D 项错误。 答案 BC 5 (2018 湖南师大附中摸底考试 )(多选 )如图所示的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑。如果只逐渐增大 M1M2之间的电势差，则 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A在荧屏上的亮斑向上移动 B在荧屏上的亮斑向下移动 C偏转电场对电子做的功增大 D偏转电场的电场强度减小 解析 电子带负电，受到向上的电场力，所以向上偏转， U 越大，电场力越大，偏转位移越大，做功越多。 答案

9、AC 6 (多选 )如图所 示为匀强电场的电场强度 E 随时间 t 变化的图象。当 t 0 时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是( ) A带电粒子将始终向同一个方向运动 B 2 s 末带电粒子回到原出发点 C 3 s 末带电粒子的速度为零 D 0 3 s 内，电场力做的总功为零 解析 设第 1 s 内粒子的加速度为 a1，第 2 s 内的加速度为 a2，由 a qEm 可知， a2 2a1，可知， 1.5 s 末粒子的速度为零，然后反方向运动，至 3 s 末回到原出发点，粒子的速度为零，由动能定理 可知，此过程中电场力做功为零，综上所述，可

10、知 C、 D 项正确。 答案 CD 7.如图所示，平行金属板 A、 B 水平正对放置，分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A若微粒带正电荷，则 A 板一定带正电荷 B微粒从 M 点运动到 N 点电势能一定增加 C微粒从 M 点运动到 N 点动能一定增加 D微粒从 M 点运动到 N 点机械能一定增加 解析 由于两极板的正负不知，微粒的电性不确定，则微粒所受电场力方向不确定，所受电场力做功正负不确定，但根据微粒运动轨迹，微粒 所受合力一定向下，则合力一定做正功，所以电势能变化情况、机械能变化情况不确

11、定，但微粒动能一定增加，所以只有 C 项正确。 答案 C 8.如图所示，一个带电粒子从粒子源飘入 (初速度很小，可忽略不计 )电压为 U1 的加速电场，经加速后从小孔 S 沿平行金属板 A、 B 的中线射入， A、 B 板长为 L，相距为 d，电压为 U2。则带电粒子能从 A、 B 板间飞出应该满足的条件是 ( ) A.U2U1 2dL B.U2U1 dL C.U2U1 2d2L2 D.U2U1d2L2 解析 根据 qU1 12mv2， t Lv， y 12at2 12 qU2md ? ?Lv 2，由题意知， y 12d，解得 U2U1 2d2L2 ， 故 C 项正确。 答案 C B 组 能

12、力提升题 9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、 0、 2 0、 3 0；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 角以初速度 v0射入电场中，到达等势线 2 上的 B 点时，速度方向恰【 精品教育资源文库 】 好水平向左，则匀强电场场强的大小为 ( ) A.mv20sin24qd B.mv20sin22qd C.mv20cos24qd D.mv20cos22qd 解析 带电粒子在匀强电场中做类斜抛运动，水平方向做速度为 vx v0cos 的匀速直线运动，竖直方向做初速度为 vy v

13、0sin ，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 Eq2 d 12mv2x 12mv20，解得 E mv20sin24qd ， A 项正确。 答案 A 10 (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，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 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 项错误， B 项正确；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，

14、所以速率先减小后增大， C 项正确， D 项错误。 【 精品教育资源文库 】 答案 BC 11.(多选 )如图所示，一带电小球 自固定斜面顶端 A 点以某速度水平抛出，落在斜面上B 点。现加上竖直向下的匀强电场，仍将小球自 A 点以相同速度水平抛出，落在斜面上 C 点。不计空气阻力，下列说法正确的是 ( ) A小球带正电 B小球所受电场力可能大于重力 C小球两次落在斜面上所用的时间不相等 D小球两次落在斜面上的速度大小相等 解析 平抛运动过程中，合速度与水平方向夹角的正切值，与位移与水平方向夹角的正切值比值固定，在同一斜面，位移与水平方向夹角的正切值相同，所以合速度与水平方向夹角的正切值不变，即合速度方向不变，由于水平分速度大小不变， 所以合速度大小不变，且两次落点，竖直方向的分速度，水平方向的分速度大小都不变，小球两次落在斜面上所用时间不相等， C、 D 项正确；由过程分析，小球竖直方向的末速度大小不变，由水平位移大小知时间 t2，则竖直方向加速度减小，可知小球受到了向上的电场力，所以小球带负电，故 A项错误；加了电场后，小球加速度仍向下，则电场力一定小于重力，故 B 项错误。 答案 CD