第十章 静电场中的能量 阶段回顾（4～5）-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册作业与测评word（人教版2019）

阶段回顾(4～5) 易错点一　平行板电容器的动态分析 1.某电容式话筒的原理如图所示，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间距增大的过程中(　　) 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．有电流自M经R流向N D．P、Q间的电场强度不变 答案　C 解析　电容式话筒与电源串联，电压保持不变。在P、Q间距增大的过程中，根据平行板电容器电容的决定式C＝知，电容减小，故A错误；根据电容的定义式C＝得，电容器所带电荷量减小，电容器的放电电流通过R的方向为由M到N，再根据场强E＝知场强变小，故C正确，B、D错误。 2.(2021·重庆高考)电容式加速度传感器可以用于触发汽车安全气囊等系统。如图所示，极板M、N组成的电容器视为平行板电容器，M固定，N可左右运动，通过测量电容器极板之间电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板M、N的距离减小，若极板上电荷量保持不变，则该电容器(　　) A．电容变小 B．极板间电压变大 C．极板间电场强度不变 D．极板间电场强度变小 答案　C 解析　当汽车减速时，极板M、N的距离减小，由平行板电容器的电容决定式C＝可知，电容器的电容变大，A错误。又极板上的电荷量保持不变，由电容定义式C＝可知，极板间的电压变小，B错误。极板间的电场强度E＝＝＝·＝，可知极板间的电场强度不随极板间距离d的变化而变化，C正确，D错误。 易错点二　多个粒子在同一电场中的加速和偏转问题 3.(多选)三个电子在同一地点同时沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图，则由此可判断(　　) A．b和c同时飞离电场 B．在b飞离电场的瞬间，a恰好击中下极板 C．进入电场时，a速度最大，c速度最小 D．c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大 答案　BD 解析　三个电子的质量和电荷量都相同，则知加速度相同，b、c在竖直方向上做匀加速运动且位移关系为：yc＜yb，根据y＝at2可知tc＜tb，故A错误；a、b两电子在竖直方向上的位移相等，根据y＝at2，可知运动时间相等，故B正确；在垂直于电场方向即水平方向，三个电子做匀速直线运动，则有：x＝vt，由题图可知xc＝xb，由以上分析可知tc＜tb，则vc＞vb，根据ta＝tb，xb＞xa，可得：vb＞va，所以有：vc＞vb＞va，故C错误；根据动能定理知，静电力对a、b两电子做功一样多，所以动能增加量相等，静电力对c电子做功最少，动能增加量最小，故D正确。 4.(多选)如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速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 D．三种粒子一定打到屏上的同一位置 答案　AD 解析　设加速电压为U1，则qU1＝mv－0，x＝v0t，y＝·t2，联立得y＝，即粒子在偏转电场的竖直方向的偏转量y与q、m均无关，因此三种粒子的运动轨迹相同，打在屏上的同一位置，D正确；偏转电场对粒子做功W＝qE2y，由于三种粒子离开电场时的偏转量y相同，电荷量q相同，则W相同，A正确；根据qU1＋W＝mv2－0，三种粒子质量不同，因此打到屏上的速度大小不同，B错误；又因为三种粒子的运动轨迹相同，但进入偏转电场E2的初速度不同，所以运动时间不同，C错误。 重难点一　带电粒子在电场中的加速运动和偏转运动的综合问题 1.如图所示，静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离。现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该(　　) A．使U2加倍 B．使U2变为原来的4倍 C．使U2变为原来的倍 D．使U2变为原来的倍 答案　A 解析　带电粒子经过加速电场和偏转电场，最终偏转量为y＝，现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，必须使U2加倍，故选A。 2．一群速率不同的一价离子从A、B两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场，离子的初动能为Ek，A、B两极板间电压为U，间距为d，C为竖直放置并与A、B间隙正对的金属挡板，屏MN足够大。若A、B极板长为L，C到极板右端的距离也为L，C的长度为d。不考虑离子所受重力，元电荷为e。 (1)写出离子射出A、B极板时的偏转距离y的表达式； (2)问初动能范围是多少的离子才能打在屏MN上？ 答案　(1)y＝　(2)<Ek< 解析　(1)设离子的质量为m，初速度为v0，则离子在偏转电场中的加速度a＝ 离子射出电场的时间t＝ 射出电场时的偏转距离y＝at2 所以y＝ 而Ek＝m