高中物理课时达标训练(选修3-1)：第一章静电场 第11课时 平行板电容器问题求解方法 含解析.pdf

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1、应用1.平行电容器中功的计算一平行板电容器的电容为C，两板间的距离为d，上板带正电，电量为Q，下板带负电，电量也为Q，它们产生的电场在很远处的电势为零。两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连，小球的电量都为q，杆长为l，且l＜d。现将它们从很远处移到电容器内两板之间，处于图示的静止状态（杆与板面垂直），在此过程中电场力对两个小球所做总功的大小等于多少？（设两球移动过程中极板上电荷分布不变）（）QlqQqClqA．B．0C．(dl)D．CdCdQd等量的正负电荷在同一个移动的过程中，电场对它们做的功的大小是相同的，但是一个做正功应用2.平行板电容器中的

2、电荷运动如图所示，A、B为平行金属板，两板相距d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一个小孔M、N．开关S先闭合，今有一带电粒子自A板上方相距为d的P点由静止自由下落，空气阻力不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回．（P、M、N在同一竖直线上，且忽略极板的边缘效应），则（）A．如果开关S保持闭合，把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落仍能沿原路返回B．如果开关S保持闭合，把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C．如果开关S断开，把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落仍能沿原路返回D．如果开关S断开，把B板向

3、下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落A、B两板电压不变，带电质点由M至N过程中电场力做功不变（W=qU），由于质点刚好到达N点，根据动能定理，重力做的正功等于电场力所做负功的绝对值。应用3.平行板电容器综合问题分析相距为d的两平行金属板M、N与电源相连，开关闭合，M、N间形成匀强电场。一带电粒子垂直于电场方向从M板边缘射入电场，恰好打在N板中央，如图所示，不计粒子重力。求（1）为了使粒子能刚好飞出电场，N板应向下移动多少？（2）若把S打开，为达上述目的，N板应向下移动多少？本题综合性较强，涉及牛顿运动定律及平抛运动等知识。在第（1

4、）问中两极板电压U不变，在第（2）问中因两极板带电量Q不变，则两板间场强不变。解析：（1）由于一重力不计的带电粒子垂直于电场方向从M边缘射入电场，做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，且恰好打在N板中央，设极板间的电压为U、极板间的宽度为d、极板的长度为L，粒子的初速度为v。0L所以水平方向：vt①20（2）将电键打开，上下移动极板时极板的带电量不变，极板间的场强不变，11qE所以②式变为：dat2t2，22m仍欲使粒子刚好飞出电场，运动时间由t变为2t，竖直方向的分位移变为4d，所以下极板要向下移动3d距

5、离。1.1913年美国物理学家密立根设计了著名的油滴实验，首先直接测定了基元电荷的量值.其模型简化如图，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电.现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则()A.油滴带正电mgB.油滴带电荷量为UdkmgdC.电容器的电容为U2D.将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动2.一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对d电场的影响可忽略不计).小孔正上方处的P点有一带电

6、粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电2d容器，并在下极板处(未与极板接触)返回.若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将()3A.打到下极板上B.在下极板处返回dC.在距上极板处返回2dD.在距上极板处返回33.如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体.在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化.若Q随时间t的变化关系为Q=bt+aQ=bt+a(a、b为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、图丁中反映两极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是().A.①和

7、③B.①和④C.②和③D.②和④4.如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点.现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为+Q和－Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6.再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触.求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量.5.有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多用锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究.如图所示，电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置，相距为d，与

8、电动势为ε、内阻可不计的电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点.已知:若小球与极板发