2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：28 电容器与电容带电粒子在电场中的运动_试卷库

2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：28 电容器与电容带电粒子在电场中的运动

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一、单选题（共10小题）

1、真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏。今有质子、氚核和α粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氚核和α粒子的质量之比为1∶3∶4，电荷量之比为1∶1∶2，则下列判断中正确的是（）

A . 三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同 B . 三种粒子打到荧光屏上的位置不同 C . 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶1∶2 D . 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶4

2、如图所示，在竖直平面内的xOy坐标系中分布着与水平方向成30°角的匀强电场，将一质量为0.1kg、带电荷量为+0.02C的小球以某一初速度从原点O竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程y²=x，已知P点为轨迹与直线方程y=x的交点，重力加速度g=10m/s² ，则（）

A . 电场强度的大小为150N/C B . 小球初速度的大小为 $\text{[math]}$ m/s C . 小球通过P点时的动能为 $\text{[math]}$ J D . 小球从O点运动到P点的过程中，电势能减少 $\text{[math]}$ J

3、如图所示，平行板电容器两极板A和B分别与电源的正、负极相连且A板接地，P为两极板间的一点，在P点有一带负电的油滴恰好平衡。现保持B板不动，将A板慢慢向上平移到图中虚线所示的位置，这时（）

A . 电容器两极板间的电势差减小 B . P点的场强增大 C . P点的电势降低 D . 固定在P点的负电荷的电势能将减少

4、光滑平行金属导轨 M、N 水平放置，导轨上放置着一根与导轨垂直的导体棒 PQ。导轨左端与由电容为 C的电容器、单刀双掷开关和电动势为 E 的电源组成的电路相连接，如图所示。在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）。先将开关接在位置 a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置 b。导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动，设导轨足够长。已知磁感应强度大小为 B，两水平轨道间距为 L，导体棒质量为 m，则以下说法中正确的是（）

A . 空间存在的磁场方向为垂直纸面向外 B . 导体棒向右运动的最大速度为 $\text{[math]}$ C . 金属棒稳定后电容器两端的电压为 $\text{[math]}$ D . 导体棒运动的过程中，通过导体棒的电荷量为 $\text{[math]}$

5、如图所示，重力不计的甲，乙、两三个点电荷，电荷量相等，质量分别为m、2m、3m，由静止经同一电场加速后，又经同匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么（）

A . 经过加速电场过程，电场力对丙电荷做的功最多 B . 三个电荷打在屏上时的速度一样大 C . 三个电荷打在屏上的同一位置上，且所用时间相等 D . 三个电荷经过加速和偏转电场打在荧光屏上，电场力对三个电荷做的功一样多

6、如图所示，把直流电源、电容器、电流表、电压表、开关组装成实验电路。闭合开关S，电路稳定后，在电容器两板之间有一带负电的油滴恰好处于静止状态。已知所用电表均为理想电表，则下列说法正确的是（）

A . 断开开关S时，电压表示数为零 B . 断开开关S时，带电油滴立即向上运动 C . 保持开关S闭合，适当增加两极板之间的距离，带电油滴仍处于静止状态 D . 保持开关S闭合，适当减小两极板正对面积的过程中，有自右向左的电流流过电流表

7、如图所示，两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球，并悬挂在O点，当两个小球静止时，它们处在同一水平面上，两细线与竖直方向间夹角分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。现将两细线同时剪断，则（）

A . 两球都做匀变速运动 B . 落地时两球水平位移相同 C . 两球下落时间 $\text{[math]}$ D . a球落地时的速度小于b球落地时的速度

8、平行板电容器和电源、电阻、开关串联，组成如图所示的电路。接通开关K，给电容器充电，则（）

A . 保持K接通减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小 B . 保持K接通，在两极板间插入一块铝板，则两极板间的电场强度增大 C . 充电结束后断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电压增大 D . 充电结束后断开K，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电压增大

9、如图所示是描述对给定的电容器充电时电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像，其中不正确的是（）

A .

B .

C .

D .

10、下列关于电容和电容器的说法中，正确的是（）

A . 电容器不带电时，其电容为零 B . 电容器的电容在数值上等于使两极板间产生1V的电势差时电容器所带的电荷量 C . 某一平行板电容器，其它参数不变，仅减小两极板之间的正对面积，电容变大 D . 保持平行板电容器两极板的带电量不变，仅增大极板间距，两极板间匀强电场的电场强度减小

二、多选题（共4小题）

1、如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v₀沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，已知重力加速度为g，下列结论正确的是（）

A . 两极板间电场强度大小为 $\text{[math]}$ B . 两极板间电压为 $\text{[math]}$ C . 整个过程中质点的重力势能增加 $\text{[math]}$ D . 若仅增大两极板间距，该质点仍能垂直打在M上

2、一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场中，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 . 速率一直减小 D . 动能先减小后增大

3、如图所示，两块较大的金属板A、B平行水平放置并与一电源相连，S闭合后，两板间有一质量为m、带电量为q的油滴恰好在P点处于静止状态。则下列说法正确的是（）

A . 在S仍闭合的情况下，若将A板向下平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有 $\text{[math]}$ 的电流 B . 在S仍闭合的情况下，若将A板向右平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有 $\text{[math]}$ 的电流 C . 若将S断开，且将A板向左平移一小段位移，P点电势升高 D . 若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，P点电势不变

4、如图所示，一对水平放置的足够大的平行金属板均匀分布有等量异种电荷。三个质量相同的小球，从板间某位置以相同的水平速度v射入两极板间，落在倾斜绝缘板上的A，B，C三点，其中两个球带异种电荷，另一个不带电。不考虑倾斜板对匀强电场的影响及电荷间的相互作用，下列说法中正确的是（）

A . 落在A点的小球带负电，落在C点的带正电，落在B点的不带电 B . 落在A，B，C点的小球在电场中的加速度的关系是 $\text{[math]}$ C . 三个小球在电场中运动的时间关系是 $\text{[math]}$ D . 电场力对落在A点的小球做负功

三、填空题（共1小题）

1、如图所示是探究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．

①关于此实验装置中的静电计，下列说法中正确的是．（选填选项前面的字母）

A．静电计指针张角的大小反映了平行板电容器所带电荷量的多少

B．静电计指针张角的大小反映了平行板电容器两板间电压的大小

C．静电计的外壳与A板相连接后可不接地

D．可以用量程为3V的电压表替代静电计

②让平行板电容器正对的两极板带电后，静电计的指针偏转一定角度．不改变A、B两板所带电荷量，且保持两板在竖直平面内．现要使静电计指针偏转角变大，下列做法中可行的是．（选填选项前面的字母）

A．保持B板不动，A板向上平移

B．保持B板不动，A板向右平移

C．保持A、B两板不动，在A、B之间插入一块绝缘介质板

四、综合题（共8小题）

1、如图所示，空间存在宽度为d的竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E，现将一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从O点以初速度v₀垂直于电场方向射入电场，最终从电场右边界穿出．粒子重力不计，求：

(1)粒子在电场中运动的时间；

(2)粒子在垂直方向的偏转距离．

2、如图所示，A为粒子源，已知极板A和极板B间的电压为U₁ ，水平放置的平行带电板C、D间的电压为U₂ ，平行带电板的长度为L，两板间的距离为d。现有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从粒子源A射出后（带电粒子的初速度可以忽略不计），被加速电压U₁加速，并从两带电板C、D的中央水平射入，最后从右侧射出。不计带电粒子的重力，求：

(1)带电粒子在射出B板时的速度大小；

(2)带电粒子从C、D间的电场飞出时，偏离入射方向的距离；

(3)如果CD间的电压U₂可以调节，要使带电粒子不会打在极板D上，其他条件不变，电压U₂应满足什么条件？

3、如图所示，虚线 $\text{[math]}$ 左侧有一场强为 $\text{[math]}$ 的匀强电场，在两条平行的虚线 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 之间存在着宽为L、电场强度为 $\text{[math]}$ 的匀强电场，在虚线 $\text{[math]}$ 右侧距 $\text{[math]}$ 为L处有一与电场 $\text{[math]}$ 平行的屏。现有一电子从电场 $\text{[math]}$ 中的A点，由静止释放，最后电子打在右侧的屏上，A点到 $\text{[math]}$ 的距离为L， $\text{[math]}$ 连线与屏垂直，垂足为O，电子电荷量为e，质量为m，所受的重力不计，求：

(1)电子到达 $\text{[math]}$ 时的速度大小；

(2)电子刚射出电场 $\text{[math]}$ 时的速度方向与 $\text{[math]}$ 连线夹角 $\text{[math]}$ 的正切值 $\text{[math]}$ ；

(3)电子达到屏上的点 $\text{[math]}$ 到O点的距离y。

4、如图所示，在平面直角坐标系xOy的第二象限中存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，在第一象限内有竖直向下的匀强电场，电场强度大小也为E。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从P点由静止开始沿PQ运动，P点坐标为（-d，d），粒子从Q点进入第一象限的电场区域，从x轴上的M点离开电场，M点未画出。不计粒子重力。求：

(1)粒子运动到Q点的速度大小v_Q；

(2)M点横坐标；

(3)粒子从M点离开电场时速度方向与x轴正方向的夹角 $\text{[math]}$ 。

5、如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压为U₁的加速电场加速后垂直进入偏转电场，两平行板间的距离为d，偏转电场电压为U₂ ，板长为L。粒子能够离开偏转电场，则：

(1)电子进入偏转电场时的速度v₀大小？

(2)电子离开偏转电场时的偏转量h？

6、如图所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，又沿中心轴线从O点垂直射入偏转电场，并从另一侧射出打到荧光屏上的P点，O点为荧光屏的中心。已知电子质量m= 9.0×10³¹kg，电荷量e= 1.6×10¹⁹C，加速电场电压U₀= 2500 V，偏转电场电压U= 200 V，极板的长度L₁=6.0 cm，板间距离d=2.0 cm，极板的末端到荧光屏的距离L₂=3.0 cm（忽略电子所受重力，结果保留两位有效数字）。求：

(1)电子射入偏转电场时的初速度v₀；

(2)电子穿出偏转电场时的偏移量y。

7、如图所示，两组平行带电金属板，一组竖直放置，两板间所加电压为U₀ ，另一组水平放置，板长为L，两板间的距离为d。有一个质量为m，带电荷量为+q的微粒，从紧靠竖直板上的A点由静止释放后，经B点进入水平金属板并从两板间射出。B点位于两水平金属板的正中间，微粒所受重力忽略不计，求：

(1)该微粒通过B点时的速度大小；

(2)该微粒通过水平金属板的时间；

(3)为使该微粒从两极板射出时的动能最大，加在水平金属板间的电压U应为多大？

8、如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系，x轴水平，y轴竖直，在第二象限有沿y轴正方向的匀强电场E，一长为L的绝缘轻绳一端固定在A（0，4L）点，另一端系一个带负电小球，电荷量大小为 $\text{[math]}$ ，开始绳刚好水平伸直．重力加速度为g．求：

(1)小球由静止释放，运动到y轴时绳断裂，小球能到达x轴上的B点，B点位置坐标；

(2)假设绳长可以0到4L之间调节，小球依然由原位置静止释放，每次到达y轴绳断裂，其他条件不变，则小球在x轴上的落点与原点间距离最大时，求轻绳的长度及该最大距离．