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第3课时 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动
1.如图所示的实验装置中,极板A接地,平行板电容器的极板B与一个灵敏的静电计相接.将A极板向左移动,增大电容器两极板间的距离时,电容器所带的电荷量Q、电容C、两极板间的电压U、电容器两极板间的电场强度E的变化情况是( C )
A.Q变小,C不变,U不变,E变小 B.Q变小,C变小,U不变,E不变 C.Q不变,C变小,U变大,E不变 D.Q不变,C变小,U变大,E变小
解析:由题意可知,电容器未接电源,故电容器的电荷量不变,选项A,B错误;根据C=,E=,C=可知,当两极板
间的距离d增大时,C变小,U变大,三式联立可得E=,故电场强度E不变,选项C正确,D错误.
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 )
A.g B.g C. g D. g
解析:抽出前qE1=mg,抽出后mg-qE2=ma.由电压不变得E1(d-l)=E2d,联立解得a=g,选项A正确.
3.(2018·河北秦皇岛模拟)带有等量异种电荷的两平行金属板水平放置,a,b,c三个粒子(重力忽略不计)先后从同一点O沿垂直电场方向进入电场,其运动轨迹如图所示,其中b恰好沿下极板的边缘飞出电场.下列说法正确的是( C )
A.b在电场中运动的时间大于a在电场中运动的时间 B.b在电场中运动的时间等于c在电场中运动的时间 C.进入电场时c的速度最大,a的速度最小
D.a打在负极板上时的速度与b飞离电场时的速度大小相等
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解析:根据y=at可知b在电场中运动的时间等于a在电场中运动的时间,b在电场中运动的时间大于c在电场中运动的时间,选项A,B错误;根据x=v0t可知进入电场时,c的速度最大,a的速度最小,选项C正确;因为电场力对a,b做功相同,但初速度大小不同,所以a打在负极板上时的速度与b飞离电场时的速度大小不相等,选项D错误. 4.(2018·辽宁大连模拟)如图所示,竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场,与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球,小球A从紧靠左极板处由静止开始释放,小球B从两板正中央由静止开始释放,两小球最终都能运动到右极板上的同一位置,则从开始释放到运动至右极板的过程中,下列判断正确的是( B )
2
A.运动时间tA>tB
B.电荷量之比qA∶qB=2∶1
C.机械能增加量之比ΔEA∶ΔEB=2∶1 D.机械能增加量之比ΔEA∶ΔEB=1∶1
解析:两小球在竖直方向上做自由落体运动,由h=gt得运动时间相同,选项A错误;两球的水平分运动都是初速度为
2
0的匀加速运动,有qE=ma,x=at,所以x=
2
,由于两球水平分位移之比为2∶1,故qA∶qB=2∶1,选项B正确;机械
能的增加量等于电场力做的功,有ΔE=qEL,所以ΔEA∶ΔEB=4∶1,选项C,D错误.
5.(2018·安徽六校联考)如图所示,六面体真空盒置于水平面上,它的ABCD面与EFGH面为金属板,其他面为绝缘材料.ABCD面带正电,EFGH面带负电.从小孔P沿水平方向以相同速度射入三个质量相同的带正电液滴A,B,C,最后分别落在1,2,3三点.则下列说法正确的是( D )
A.三个液滴在真空盒中都做平抛运动 B.三个液滴的运动时间不一定相同 C.三个液滴落到底板时的速率相同 D.液滴C所带电荷量最多
解析:三个液滴具有相同的水平初速度,但除了受重力以外,还受水平方向的电场力作用,不是平抛运动,选项A错误;在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动,下落高度又相同,运动时间必相同,选项B错误;在相同的运动时间内,液滴C水平位移最大,说明它在水平方向的加速度最大,它受到的电场力最大,故它所带电荷量也最多,选项D正确;因为电场力对液滴C做功最多,它落到底板时的速率最大,选项C 错误.
6.(2018·河南洛阳模拟)如图所示,平行板电容器与电源相连,下极板接地.一带电油滴位于两极板的中心P点且恰好处于静止状态,现将平行板电容器两极板在纸面内绕OO′迅速顺时针转过45°,则( C )
A.P点处的电势降低
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B.带电油滴仍将保持静止状态
C.带电油滴将水平向右做匀加速直线运动 D.带电油滴到达极板前具有的电势能不断增加
解析:由于P点仍处于板的中间,故电势不变,选项A错误;设原来两极板间距为d,两极板的电势差为U,带电油滴处
于静止状态,则mg=q,当电容器两极板绕OO′顺时针转过45°后,两极板间距变小为d,由于电容器始终与电源
相连,两极板的电势差仍为U,故此时的电场力为原来的倍,方向与水平方向成45°指向右上方.带电油滴所受的合力方向恰好水平向右,故油滴沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动,此过程中电场力做正功,油滴的电势能不断减小,选项B,D错误,C正确.
7.(2018·湖北武汉质检)如图所示,两极板水平放置的平行板电容器间形成匀强电场,两极板相距为d.一带负电的微粒从上极板M的左边缘以初速度v0射入,沿直线从下极板的右边缘射出.已知微粒的电荷量为q、质量为m,下列说法正确的是( B )
A.微粒的电势能减小了mgd
B.两极板间的电势差为
C.N板的电势高于M板的电势 D.微粒的动能增加了mgd
解析:重力做功mgd,微粒的重力势能减小,动能不变,根据能量守恒定律得知,微粒的电势能增加了mgd,选项A,D错
误;微粒的电势能增加量ΔEp=mgd,又ΔEp=qU,得到两极板的电势差U=,选项B正确;由题可判断出电场力方向竖
直向上,微粒带负电,电场强度方向竖直向下,M板的电势高于N板的电势,选项C错误.
8.(2017·河北石家庄二模)(多选)如图所示,一水平放置的平行板电容器,下板A固定,上板B与竖直悬挂的绝缘弹簧连接,A,B间有一固定的带正电荷的液滴P,电容器带电荷量为Q1,若让电容器充电或放电,使之带电荷量为Q2,则下列说法正确的是( AC )
A.若Q2>Q1,则弹簧的长度增加 B.若Q2>Q1,则电容器的电容减少
C.若Q2>Q1,则带电液滴P的电势能增加 D.若Q2 解析:若电容器所带电荷量增加,则两平行板之间通过电荷产生的吸引力增加,使得弹簧长度增加、两板之间的距离 减小,由C=可知,电容器的电容增大,选项A正确、B错误;由E===可知,Q增大,使得两平行板之间的 电场强度E增大,因UPA=Ed′,其中E增大、d′不变,则UPA增大,又UPA=φP-φA=φP,所以φP增大,由Ep=qφP可知,Ep 增加,选项C正确,D错误. 推荐下载 精 品 试 卷 9.(2018·山东泰安模拟)(多选)如图(甲)所示,两平行金属板MN,PQ的板长和板间距离相等,板间存在如图(乙)所示的随时间周期性变化的电场,电场方向与两板垂直,在t=0时刻,一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场,粒子射入电场时的速度为v0,t=T时刻粒子刚好沿MN板右边缘射出电场,则( AD ) A.该粒子射出电场时的速度方向一定是平行于极板方向的 B.在t=时刻,该粒子的速度大小为2v0 C.若该粒子在时刻以速度v0进入电场,则粒子会打在板上 D.若该粒子的入射速度变为2v0,则该粒子将在t=时刻射出电场 解析:粒子射入电场在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上前半个周期内先做匀加速直线运动,在后半个周期内做匀减速直线运动,一个周期末竖直方向上的分速度为零,可知粒子射出电场时的速度方向一定沿平行于极板方 向,选项A正确;在t=时刻,粒子在水平方向上的分速度为v0,因为两平行金属板MN,PQ的板长和板间距离相等,则 该时刻水平分位移为竖直分位移的2倍,故有v0=··2,解得vy=v0,根据平行四边形定则知,粒子的速度为 v=v0,选项B错误;若该粒子在时刻以速度v0进入电场,粒子在竖直方向上的运动情况与零时刻进入时运动的方向 相反,运动规律相同,则粒子不会打在板上,选项C错误;若该粒子的入射速度变为2v0,则粒子射出电场的时间 t==,选项D正确. 10.如图所示,一质量为m、电荷量为q(q>0)的液滴,在电场强度大小为E=、方向水平向右的匀强电场中运动, 运动轨迹在竖直平面内.A,B为其运动轨迹上的两点,已知该液滴在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°.求A,B两点间的电势差. 解析:由题意知qE= 推荐下载 mg,液滴重力不能忽略,把运动分解
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