假期作业(5)电容器 带电粒子在电场中的运动-【百汇大课堂·寒假作业】2024-2025学年高二物理假期作业

假期作业 #1 假期作业(五) 电容器 带电粒子在电场中的运动 ②沿电场力方向;做初速度为零的 .知识要点. D ,加速度a-F n md' 1.电容 偏转位移y一 (1)定义:电容器所带的电荷量Q与两极板 ③速度偏转角度的正切值tana= 间电势差U的 ,公式为 (2)物理意义:表示电容器 的 物理量. 素养测评· (3)单位:1F- F- pF. (4)决定电容大小的因素:平行板电容器的电 1. 一个已充电的电容器,若使它的电量减少3× 容C跟电介质的相对介电常数e.成 10C,则其电压减少为原来的 ) 跟极板正对面积S成 ,跟极板间的距 A.电容器原来的带电量为9×10C 离d成 .公式CS ,当极板间 B.电容器原来的带电量为4.5×10*C C.电容器原来的电压为1V 为真空时,C-S 4rkd' 2.带电粒子在电场中的加速 (1)带电粒子 2.(多选)目前智能手机普遍采用了电容触摸屏 常见带电粒子及受力特点:电子、质子、a粒子 如图所示为某设备的电容触摸屏示意图,当用 离子等带电粒子在电场中受到的静电力 户手指触摸电容触摸屏时,手指和工作面形成 重力,通常情况下,重力可以 一个电容器,工作面上接有高频信号,控制器 (2)加速 通过测定电流,便可精密确定手指位置,对于 ( ①若带电粒子以与电场线平行的初速度进 电容触摸屏,下列说法正确的是 ) 人匀强电场,带电粒子做直线运动,则qU 控副器 #} ### ②若带电粒子的初速度为零,经过电势差为 U的电场加速后,qU一 3.带电粒子在电场中的偏转 A.手指与屏的接触面积变大时,电容变大 (1)运动性质:带电粒子的初速度方向与电 B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触 场力方向 ,做匀变速曲线运动,勃 控操作 迹为 C.电容触摸屏只需要触摸,不需要压力即能 (2)处理方法:和 处理方法相似 产生位置信号 直线 ①沿初速度v方向:做 D.手指压力变大时,由于手指与屏的工作面 运动,/一 间距离变小,电容变小 2 #1&# 高二寒假·物理 3.如图所示,充电后与电 6.如图所示,两极板与电源相 , 源分离的平行板电容 连接,电子从负极板边缘垂 ................ B 器,其正极板接地,在 直电场方向射入匀强电场, 极板间P点有一带电 且恰好从正极板边缘飞出, 液滴处于静止状态,现将B板移至虚线处 现在使电子入射速度变为原来的两倍,而电 则 ( ) 子仍从原位置射入,且仍从正极板边缘飞出, 则两极板的间距应变为原来的 A.两板间电压变大 ( _ A.2倍 B. P点场强不变,但电势降低 B.4倍 C.## C. 电荷q仍保持静止 D.电荷o的电势能减小 7.如图所示,a、b、c、d是 4.如图所示,左侧两金属 某匀强电场中的四个 板竖直正对放置,右侧 点,它们正好是一个矩 两金属板水平正对放 形的四个顶点,ab-cd-L,ad-bc-2L,电 置,右侧两金属板间的距离为d,左侧两金 场线与矩形所在的平面平行,已知a点电势 属板间的电压是右侧则两金属板间电压的2 为20V,b点电势为24V,d点电势为12V 倍,一初速度为零的带电粒子经左侧两金属 一个质子从点以速度v射入此电场,入 板的电场加速后,从右侧两金属板正中间的 射方向与c成45角,一段时间后经过c点 小孔垂直电场强度方向射入,且恰好从下极 不计质子的重力,下列判断正确的是 ) 板的右边缘射出,不计粒子所受重力,右侧 A.c点电势高于a点电势 ( 两金属板的板长为 ) B.场强的方向由指向d A.d B./2d C.3d D.2d 5.(多选)在手机塑料壳的生产线上,用如图所 D.质子从运动到c,电场力做功为4eV 示装置监控塑料壳的厚度,两个完全一样的 8.(2022·浙江卷)如图所示,带等 金属板A、B,平行、正对、水平固定放置,A 量异种电荷的两正对平行金属 在上、B在下,通过导线接通电源一段时间 板M、N间存在匀强电场,板长 后断开开关,让塑料壳匀速通过A、B间,当 为L(不考虑边界效应).(一0时 ( 塑料壳变厚时 刻,M板中点处的粒子源发射两 个速度大小为的相同粒子,垂直M板向右 恒压+一 电源_ 的粒子,到达N板时速度大小为/2v;平行 静电计 M板向下的粒子,刚好从N板下端射出,不 ( 计重力和粒子间的相互作用,则 ) A.M板电势高于N 板电势 B.两个粒子的电势能都增加 A.两板间电压不变 2。 B. 两板间电场强度减小 C.粒子在两板间的加速度为a一 C. 两板所带电荷量减小 (/2-1)L. D.粒子从N板下端射出的时间7一 20 D.静电计指针偏角减小 14 假期作业 #1 9.(多选)平行板电容器的两极板 (1)滑块离开B点时速度的大小; A、B接于电源两极,一带正电 (2)滑块从A点运动到B点所用的时间; 小球悬挂在电容器内部,闭合 (3)匀强电场的场强E的大小 开关S,给电容器充电,小球静 止时悬线偏离竖直方向的夹角为0,如图所 C 示,下列说法中正确的是 ) A.保持S闭合,当带正电A板向B板靠近时 9不变 B.保持S闭合,当带正电A板向B板靠近时 e增大 C.断开S,当带正电A板向B板靠近时, e不变 D.断开S,当带正电A板向B板靠近时, 12.如图所示,在竖直 #{# e增大 平面内,AB为水 10.(多选)如图所示,在匀强电 平放置的绝缘粗糙 场中有一半径为R的圆,场 轨道,CD为竖直 ·0 放置的足够长绝缘 F 强方向与圆所在平面平行 一群质量为n,电荷量为 粗糙轨道,AB与 的带正电粒子以相同的初 CD通过四分之一绝缘光滑圆孤形轨道平 速度v沿着各个方向从A点进入圆形区域 滑连接,圆狐的圆心为O,半径R一0.50 中,只在电场力作用下运动,从圆周上不回 m.轨道所在空间存在水平向右的匀强电 点离开圆形区域,其中从B点离开圆形区域 场,电场强度的大小E-1.0×10N/C,现 的带电粒子的速度最大且最大速度为2v,已 有质量n=0.20kg,电荷量q=8.0x10- 知O是圆心,AB一R,设场强大小为E,方向 C的带电体(可视为质点),从A点由静止 与AB的夹角为6(0为锐角),则 ) 开始运动,已知s=1.0m,带电体与轨道 A.0-30。 B.0-60。 AB、CD间的动摩擦因数均为0.5,假定带 3m{} C.E3m_{ D.E- 电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩 R R 擦力相等,求:(取g一10m/s) 11.如图所示,水平绝缘轨道AB长L=4m (1)带电体运动到圆狐轨道C点时的速度 离地高h=1.8m,A、B间存在竖直向上的 大小; 匀强电场,一质量/=0.1kg:电荷量9 (2)带电体最终停在何处 -5×10C的小滑块,从轨道上的A点 以v。一6m/s的初速度向右滑动,从B点 离开电场后,落在地面上的C点,已知C、B 间的水平距离x一2.4m,滑块与轨道间的 动摩擦因数-0.2,取g-10m/s{,求; , 2有女代军高二寒假·物理 由U=Ed知PO间的电势差比PM间的大，而O、M 素养测评 两点的电势都比P点的低，所以O点的电势比M点 的低，B错误；根据对称性知，M、N两点场强大小相 1.B[由C-8品得到△Q=cU-U八=CU-U) 等，方向不同，则场强不同，而电势相同，故C错误， 号aU-号Q0X9-3x310c-4.5x10-c, 2 D正确. 故A错，B对：因电容器的电容不知，所以无法求出电 容器原来的电压，C错；电容器的电容由电容器本身决 定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容 不变，D错.] 11.解析(1)由图乙可知沿x方向电势降低，所以电场 2AC[由C=品可知，手帮与房将接做面家安大时。 线方向斜向下； 电容变大，故A正确；绝缘笔是绝缘体，与工作面不能 P-x图线的斜率表示电场强度沿x方向的分量大小， 形成电容器，无法进行触控操作，故B错误；只要手触 由图乙可知E,=800V/m, 摸电容触摸屏，就可以与工作面形成电容器，就能产 所以E=o537=1000V/m 生位置信号，故C正确；手指压力变大时，由于手指与 (2)由题得O点的电势为48V, 屏的工作面间矩离支小，由C=品可知，电容交大， Oe间的距离为Oe=8cm=0.08m, 故D错误.] 所以Oc间的电势差为 3.C[充电后与电源分离的平行板电容器，其两极板上 Ua=E·Q·cos37°=1000×0.08×0.8V=64V 的电荷量恒定，将B板移至虚线处，两极板间的距离 由于Ua=Po-P,将Ua=64V、go=48V代入得 9=-16V 减小，所以根据公式C一可得电容增大，两报板上 Oa间的电势差为 的电荷量恒定，根据公式C= 可得两报板间的电压 Ua=E·Oa·cos37°=1000×0.02×0.8V=16V 由于Ua=90-9a,将Uaa=16V、po=48V代入得 减小，A每误根铝公式C-,E-号C-吕，联立 9a=32V 所以电子在a点的电势能为E。=一ega=一32eV. 可得E一9，与两报板同的距高无关，所以现将B报 答案(1)电场线方向斜向下，场强大小为1000V/m 移至虚线处，两校板间的电场强度恒定不变，故电荷q (2)c点电势为一16V,电子在a点的电势能为-32eV 仍保持静止，根据U=Ed可得P点与B板之间的电势 12.解析(1)小球受到重力mg、电场力F和细线的拉 差减小，因为B板接地，电势为零，所以P点的电势增 力T的作用，由共点力平衡条件有： 加，B错误，C正确：根据公式E,=9可得电势能增加 F=qE=mgtan 0, D错误.] 解得：g=mgan9-1.0×10-6C 4.D[设右侧平行金属板板长为L,左侧两金属板间的 E 电压是U1,右侧两金属板间电压是U2,电子在加速电 电场力的方向与电场强度的方向相同，故小球所带 电荷为正电荷， 场中运动时，由动能定理得q心=名mw2,善直进入 (2)因UAg=-ELsin 0,解得：UAB=-1.8X10V. 右侧平行金属板间的电场做类平抛运动，则有水平方 答案(1)1.0×10-6C,小球所带电荷为正电荷 (2)-1.8×104V 向L=多直方向y=名以，又a-盟息特偏转 U2L2 假期作业（五）电容器带电粒子在电场中的运动 距离y-记由题意知U=2U2y=号，解得L 知识要点 2d,故选D.] 1.a比值C-号 5.BD[闭合开关，一段时间后断开开关，则由金属板 (2)容纳电荷本领(3)1051012 A、B组成的电容器所带电荷量Q不变，当塑料壳变厚 (4)正比正比反比2.(1)远大于忽略 时，相对介电常数变大，根据电容的决定式C=:S 4πkd 3.(1)垂直抛物线(2)平抛运动 E 1 知，电容C增大，根据C=号可知，两极板问电压减小， ①匀速 ②匀加速直线运动 m 则静电计指针偏角减小，故A、C错误，D正确；根据公 qure ③29Un 2mdvo2 vo mdvo2 结合电客的决定式C-品与电容的定义 式E=y, 54 假期作业产方 式C-号可得，电场强度E=8,可知当相对介电 B的切线相垂直，如图红线所示。由几何关系可知， ES =60°，故A错误，B正确：从A到B,由动能定理得 常数变大时，电场强度减小，故B正确.] 6,C[电子经过电扬所用的时间1=L,电子在电场中 QERcos60=7m(2o)2-号m ，可得E=服放 00 D错误，C正确.] 做类早提运动，侧移量d=号4心=22 2nd,2,可得 1.解析（D从B到C过程中，有A=弓&2，z=g, 一2m,若速度变为原来的两倍，则仍从正板板边 d2=9UL2 解得vg=4m/s. (2)从A到B过程中，有 ↑E 2m(2),则两极板的问距应交为原 沿飞出，即d2=、9U2 x想=4， 2 来-辛d-号，C正确，A,BD错误.] 解得t=0.8s. (3)在电场中运动过程中，受力 7.C[在匀强电场中，沿着电场线方向每前进相同的距 96 如图，由牛顿第二定律，得 离，电势变化相等，故Ua一Ua=U3一Uc,解得U。= u(mg+Eq)=ma 16V,a点电势为20V.则c点电势低于a点电势，故 由运动学公式，有 A错误；设ad连线中点为O,则其电势为16V,故cO VB2-vA2=2az, 为等势面，电场线与等势面垂直，测电场线沿着O方 解得E=5×103N/C. 向，故B错误；由上可知，电场线沿着bO方向，质子从 答案(1)4m/s(2)0.8s b运动到c做类平抛运动，垂直于bO方向做匀速运 (3)5×103N/C 动，位移大小为x=2L·号=2L,则运动时同为 12.解析(1)设带电体到达C点时的速度大小为，从 2 A到C由动能定理得： 二=L,故C正确；根据W=gU,质子从b点运动到 qE(sAB +R)-umgsAB -mgR-2m, c点，电场力傲功为W=gUk=1e×(24V-16V)= 解得v=10m/s: 8eV,故D错误.] (2)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大高度为h,从 8.C[粒子的电性未知，粒子从M极板到N极板，电 C到D由动能定理得： 场力做正功，但不能判断极板电势的高低，A错误： 一mgA-9B队=0-司m子，解得A=号m, 电场力做正功时，粒子电势能减小，B错误：根据能 量守恒定律可知，平行M板向下的粒子，到达N极 在最高点，带电体受到的最大静摩擦力Fmx=gE =4N,重力G=mg=2N, 板下端时的速度大小仍为√2，在平行极板方向做 因为G~Fmx,所以带电体最终静止在与C点的竖直距 匀速运动，速度为，在垂直极板方向做匀加速直 线运动，有a=受4=六期得a=空，C正， 离为号m处 答案(1)10m/s D错误.] 5 9.BC[保持S闭合时，板同电压U不变.由E=号可 (2)C点上方竖直距离为号m处 d 知，当A板向B板靠近时，E变大，故电场力变大，0变 假期作业（六）电源和电流导体的电阻 大，故A错误，B正确：断开S时，q不变，当A板向B 知识要点 板靠近时由C三和U=乙，可得：E=光- d ES' 1.(1)横截面 4kπd (2)?(3)强弱(4)安培毫安微 可知E不变，故电场力不变，0不变，故C正确， 安103105(5)正电荷2.ngSv3.(1)正比反比 D错误.] 有关(2)R=PS4,()导电性能(2)材料 10.BC[带电粒子仅在电场力作用下 素养测评 从A点进入，离开B点的速度最 A B 1.A[在时间t内有n个二价正离子通过某一横截面， 大，电场力做功最多，则B点是沿 同时有2n个一价负离子通过该横截面，可知在时间t 电场强度方向离A点最远的点，所 内通过导体某一横栽面的总电荷量为q=n·2e十 以过B的等势线是过B点的切 线，如图虚线所示，电场线与过 2ac-4m,由电流公式可知1-冬-g] t 55