高考物理总复习第23课电容器带电粒子在电场中的运动练习

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1、第23课电容器　带电粒子在电场中的运动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

2、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，两板间距离增大，则由U＝

3、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

4、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)(20

5、15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∶2B．2∶1C．5∶2D．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

6、，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。(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

7、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

8、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