《提分宝典高考物理一轮复习资料》第23课 电容器 带电粒子在电场中的运动

3.0 envi 2025-02-14 20 4 230.66KB 8 页 3知币
侵权投诉
第23 课 电容器　带电粒子在电场中的运动
23Ⅰ 平行板电容器 带电粒子在匀强磁场中的运动
1．平行板电容器的动态分析
a．U不变时电容器的动态分析
(1)(经典题，6分)某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片 P和Q
为两金属极板。对着话筒说话时，P振动而 Q可视为不动，在 P、Q间距增大过程中(　　)
A．P、Q构成的电容器的电容增大
B．P上电荷量保持不变
C．M点的电势比 N点的低
D．M点的电势比 N点的高
答案：D
解析：电容式话筒与电源串联，电压保持不变。在 P、Q间距增大过程中，根据电容决定
式C＝得电容减小，又根据电容定义式 C＝得电容器所带电量减小，电容器的放电电流通
过R的方向由 M到N，所以 M点的电势比 N点的高。故 A项、B项、C项均错误，D项正
确。
(2)(2017 海南单科，4分)如图所示，平行板电容器的两极板竖直放置并分别与电源的正负
极相连，一带电小球经绝缘轻绳悬挂于两极板之间，处于静止状态。现保持右极板不动，
将左极板向左缓慢移动。关于小球所受的电场力大小 F和绳子的拉力大小 T，下列判断正
确的是(　　)
A．F逐渐减小，T逐渐减小
B．F逐渐增大，T逐渐减小
C．F逐渐减小，T逐渐增大
D．F逐渐增大，T逐渐增大
答案：A
解析：电容器与电源相连，所以两极板间电势差不变，将左极板向左缓慢移动的过程中，
两
1
板间距离增大，则由 U＝Ed 可知，电场强度 E减小；电场力 F＝Eq 减小；小球处于平衡状
态，受重力、拉力与电场力的作用而处于平衡，故拉力与电场力和重力的合力大小相等，
方向相反；根据平行四边形定则可知，T＝；由于重力不变，电场力变小，故拉力变小，
故A项正确，B项、C项、D项均错误。
b．Q不变时电容器的动态分析
(3)(2016 天津理综，6分)如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静
电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在 P点的点电荷，以 E表示
两板间的电场强度，Ep表示点电荷在 P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下
极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则(　　)
A．θ增大，E增大
B．θ增大，Ep不变
C．θ减小，Ep增大
D．θ减小，E不变
答案：D
解析： 保持下极板不动，上极板向下移动一小段距离后，由 C＝可知，电容器的电容变大
由于 Q不变，由 C＝可知 U减小，故静电计的指针偏角 θ变小。电场强度 E＝＝＝不变；
由于下极板不动，可知 P点离下极板的距离不变，又 E不变，则 P点与下极板的电势差不
变，P点电势不变，则点电荷在 P点的电势能 Ep不变， 故 A项、B项、C项均错误，D项
正确。
2．带电粒子在匀强电场中的运动
a．从动力学和能的角度分析带电粒子的直线运动
(4)(2015 海南单科，3分)如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距 l。在正极板附
近有一质量为 M、电荷量为 q(q＞0)的粒子；在负极板附近有另一质量为 m、电荷量为－q
的粒子。在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过一平行于
正极板且与其相距 l的平面。若两粒子间相互作用力可忽略。不计重力，则 M∶m为(　　)
A．3∶2 B．2∶1 C．5∶2 D．3∶1
答案： A
解析：根据题意，两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距 l的平面，所以 q的位移为
xM＝l，而－q的位移为 xm＝ l－l＝l。粒子只受到电场力的作用做初速度为 0的匀加速直线
运动，设电场强度为 E，由牛顿第二定律得 aM＝，am＝。又由 x＝at2，并且两粒子的运动
时间 t相同，得＝＝＝＝，故 A项正确。
2
(5)(经典题，20 分)静电场方向平行于 x轴，其电势 φ随x的分布可简化为如图所示的折线，
图中 φ0和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以 x＝0为中心，沿 x轴方向做周期性运
动。已知该粒子质量为 m、电量为－q，其动能与电势能之和为－A(0<A<qφ0)，忽略重力。
求：
① 粒子所受电场力的大小；
② 粒子的运动区间；
③ 粒子的运动周期。
答案：① (3 分)　②－d(1－)≤x≤d(1－) (9 分)　③ (8 分)
解析：①由题图可知，电势随 x均匀变化，则可知电场为匀强电场。0与d(或－d)两点间的
电势差为 φ0，电场强度的大小为 E＝(2 分)，粒子所受电场力的大小 F＝qE＝(1 分)
② 粒子动能与电势能之和为－A保持不变，设粒子在[－x0，x0]区间内运动，速率为 v，则
mv2－qφ＝－A①(2 分)
由图可知 φ＝φ0(1－)②(1 分)
①② 联立解得 mv2＝qφ0(1－)－A(2 分)
因动能非负，有 qφ0(1－)－A≥0，得
≤d(1－) (2 分)
即x0＝d(1－)③　
粒子在－d(1－)≤x≤d(1－)区间内运动(2 分)
③ 粒子沿 x轴方向在运动区间内做周期性运动，且从最远(－x0或x0)处向 O点处运动时做
匀加速直线运动，从 O点处向最远(－x0或x0)处运动时做匀减速直线运动。
考虑粒子从－x0处开始运动的四分之一周期，根据牛顿第二定律，粒子的加速度 a＝＝＝④
(2 分)
由匀加速直线运动 x0＝at2得t＝ (2 分)
将③④代入得
t＝＝　　 (2 分)
粒子运动周期 T＝4t＝　 (2 分)
b．用类平抛的方法分析带电粒子的曲线运动
(6)(多选)(2015 天津理综，6分)如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度
地飘入电场线水平向右的加速电场 E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场 E2发生偏转，
最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么(　　)
A．偏转电场 E2对三种粒子做功一样多
B．三种粒子打到屏上时的速度一样大
C．三种粒子运动到屏上所用时间相同
3
《提分宝典高考物理一轮复习资料》第23课 电容器 带电粒子在电场中的运动.docx

共8页,预览3页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：envi 分类：高中 价格：3知币 属性：8 页 大小：230.66KB 格式：DOCX 时间：2025-02-14

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

大联考 高考地理 英语真题 听力 语法填空 石家庄 数学竞赛 读后续写 英语阅读 深圳中学
/ 8
评分 收藏
分享
立即下载
客服
关注