高考物理大二轮总复习与增分策略专题十二电容器带电粒子在电场中的运动

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(全国专用)2017版高考物理大二轮总复习与增分策略专题十二电容器带电粒子在电场中的

运动 需要考虑的问题. 2.能量的观点

(1)运用动能定理,注意过程分析要全面,准确求出过程中的所有力做的功,判断选用分过程还是全过程使用动能定理.

(2)运用能量守恒定律,注意题目中有哪些形式的能量出现.

变式题组

7.(2016·4月浙江选考·8)密立根油滴实验原理如图13所示.两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间电压为U,形成竖直向下电场强度大小为E的匀强电场.用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和带电荷量各不相同的油滴.通过显微镜可找到悬浮不动的油滴,若此悬浮油滴的质量为m,则下列说法正确的是( )

图13

A.悬浮油滴带正电 B.悬浮油滴的带电荷量为

C.增大电场强度大小,悬浮油滴将向上运动 D.油滴的带电荷量不一定是电子带电荷量的整数倍 答案 C

解析 油滴悬浮不动,说明其所受的电场力与重力平衡,所以带负电,A错;由Eq=mg得q=,所以B错;如果增大电场强度大小,油滴所受的电场力增大,油滴就会向上加速运动,C对;所有带电体的电荷量都是电子带电荷量的整数倍,D错.

8.如图14所示,一电荷量为+q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上,当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中,小物块恰好静止.重力加速度取g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:

mgUmgE

图14

(1)水平向右电场的电场强度;

1

(2)若将电场强度减小为原来的,物块的加速度是多大;

2

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运动 (3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能. 3mg答案 (1) (2)0.3g (3)0.3mgL

4q解析 (1)小物块静止在斜面上,受重力、电场力和斜面支持力,受力分析如图所示,则有FNsin 37°=qE①

FNcos 37°=mg②

3mg由①②可得E=

4q13mg(2)若电场强度减小为原来的,即E′=

28q由牛顿第二定律得

mgsin 37°-qE′cos 37°=ma

可得a=0.3g

(3)电场强度变化后物块下滑距离L时,重力做正功,电场力做负功,由动能定理得mgLsin 37°-qE′Lcos 37°=Ek-0 可得Ek=0.3mgL.

1.(2016·4月浙江选考·7)关于电容器,下列说法正确的是( ) A.在充电过程中电流恒定 B.在放电过程中电容减小 C.能储存电荷,但不能储存电能

D.两个彼此绝缘又靠近的导体可视为电容器 答案 D

解析 由电容器的充放电曲线可知,充电过程中,电流不断减小,A错;电容是电容器储存电荷的本领,不随充放电过程变化,B错;电容器中的电场具有电场能,所以C错;两个彼此绝缘又靠近的导体是可以储存电荷的,可视为电容器,D对.

2.(2016·金华市联考)一个电容器的规格是“10 μF 50 V”,则( ) A.这个电容器的电容为10 F

B.这个电容器加上50 V电势差时,电容才是10 μF C.这个电容器没有电势差时,电容为0 D.这个电容器加的电势差不能低于50 V 答案 A

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运动 解析 电容器的电容与电容器板间电势差无关,无论是否有电势差,电容都是10 μF,选项A正确,B、C错误;50 V为电容器允许加的最大电势差,选项D错误. 3.对电容的定义式C=,以下说法正确的是( ) A.电容器带电荷量越大,电容就越大

B.对于某一电容器,它的带电荷量跟它两极板间所加电势差的比值保持不变 C.对于某一电容器,它的带电荷量跟加在两极板间的电势差成反比 D.如果一个电容器两极板间没有电势差,就没有带电荷量,也就没有电容 答案 B

解析 电容器的电容是其本身固有属性,与带电荷量及两极板间电势差无关,故选项A、D错误,选项B正确;由C=得Q=CU,由此可知Q∝U,选项C错误.

4.(多选)一平行板电容器,极板间正对面积为S,板间距离为d,充以电荷量Q后两板间电压为U,为使电容器的电容加倍,可采用的办法是( ) A.将电压变为 2B.带电荷量变为2Q C.将极板正对面积变为2S D.将两极板间的距离减小到

2答案 CD

解析 电容器的电容与极板带电荷量、两极板间的电压无关,故选项A、B错误;根据C=4πkd可知,选项C、D正确.

5.板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时,两极板间电势差为U1,板间电场强度为

QUQUUdεrSE1.现将电容器所带电荷量变为2Q,板间距变为d,其他条件不变,这时两极板间的电势差

为U2,板间电场强度为E2,下列说法正确的是( ) A.U2=U1,E2=E1 B.U2=2U1,E2=4E1 C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1 答案 C

解析 根据U=,C∝,E=,可得U∝,E∝,则=项C正确.

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QCSdUdQdSQSU1Q1d11E1Q11

=×2=1,==,故选U2Q2d22E2Q22

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运动 6.(多选)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示.下列说法正确的是( )

A.保持U不变,将d变为原来的两倍,则E变为原来的一半 B.保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的两倍 C.保持d不变,将Q变为原来的两倍,则U变为原来的一半 D.保持d不变,将Q变为原来的一半,则E变为原来的一半 答案 AD

解析 由E=知,当U不变,d变为原来的两倍时,E变为原来的一半,A项正确;当E不变,

UdQd变为原来的一半时,U变为原来的一半,B项错误;当电容器中d不变时,C不变,由C=

U知,当Q变为原来的两倍时,U变为原来的两倍,C项错误;当电容器中d不变时,C不变,由C=知,Q变为原来的一半时,U变为原来的一半,则E变为原来的一半,D项正确. 7.如图1所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地.一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离( )

QU

图1

A.带电油滴将沿竖直方向向上运动 B.P点的电势将降低 C.带电油滴的电势能将减少

D.若电容器的电容减小,则极板带电荷量将增大 答案 B

解析 由于电容器与电源连接,电压U不变,板间场强E场=随d的增大而减小,所以油滴将向下运动,电场力做负功,电势能增大,故A、C均错误;P点与地的电势差UPO=E场d′,

Udd′不变而E场减小,故P点电势将降低,B正确;据Q=CU可知,电压U不变时减小电容C,

则极板带电荷量将减小,故D错误.

8.如图2所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板的速度为v,保持两极板间电压不变,则( )

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