课时跟踪检测（三十八）电容器带电粒子在电场中的运动（练习）-【创新方案】2026年高考物理一轮复习（江苏北京）

课时跟踪检测（三十八） 电容器 带电粒子在电场中的运动 1.(2024·甘肃高考)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是 (　 ) A.充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B.充电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点 C.放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D.放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点 解析：选C　根据电容C=，充电过程中，随着电容器所带电荷量的增加，电容器两极板间电势差增加，充电电流减小，故A错误；根据题图可知，充电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点，故B错误；放电过程中，随着电容器所带电荷量的减小，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小，故C正确；根据题图可知，放电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点，故D错误。 2.(2024·江西高考)蜡烛火焰是一种含有电子、正离子、中性粒子的气体状物质，将其置于电压恒定的两平行金属板间，板间电场视为匀强电场，如图所示。若两金属板间距减小，关于火焰中电子所受的电场力，下列说法正确的是 (　 ) A.电场力增大，方向向左 B.电场力增大，方向向右 C.电场力减小，方向向左 D.电场力减小，方向向右 解析：选B　由题干可知，电压U不变，两金属板间距d减小，根据E=可知，两板间电场强度增大，则电子所受电场力大小F=eE增大；由题图可知，两板间电场强度方向向左，因电子带负电，则电子所受电场力方向向右。B正确。 3.(2025·淮安模拟)电容式加速度传感器在安全气囊、手机移动设备方面应用广泛。其原理如图所示，质量块左右侧分别连接电介质和轻质弹簧，弹簧固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，但不能上下移动。下列关于该传感器的说法正确的是 (　 ) A.保持静止时，电容器的电荷量为0 B.静止时与向右匀速直线运动时电容器的电容不相同 C.由静止突然向右加速，电容器的电容减小 D.由静止突然向左加速，电路中有逆时针方向的电流 解析：选D　静止时，电容器两端的电压等于电源电动势，由Q=CU可知，电容器的电荷量不为0，故A错误；静止与向右匀速直线运动时，弹簧对质量块的弹力均为0，所以电介质的位置相同，所以电容器的电容相同，故B错误；突然向右加速时，电介质相对极板向左运动，由电容的决定式C=可知，电容器的电容变大，故C错误；突然向左加速时，电介质相对极板向右运动，所以电容器的电容变小，由Q=CU可知，电容器的电荷量减小，所以会有逆时针方向的电流，故D正确。 4.(2024·淮阴中学模拟)为保障人民生命健康安全，现在很多城市的公共场所都配置了自动体外除颤器，它是用物理的方法治疗心室纤颤、让心脏重新起搏的仪器。如图所示为某学校配置的除颤器，它的供电装置是一个电容器，通过U=5 000 V的电压给该电容器充电，使电容器储存875 J的电能，除颤器工作时能通过电子线路在很短的时间内释放一部分能量，就可以对病人进行抢救了。已知电容器储存的电能与电容和电压的关系为E=CU2，某次除颤器工作时，释放的电荷量可能为 (　 ) A.0.3 C　　B.0.4 C　　C.0.5 C　　D.0.6 C 解析：选AB　由E=CU2，可求得电容器电容为C=70 μF，用5 000 V电压充电，电容器存储的电荷量为Q，则Q=CU=0.35 C，因为除颤器工作时通过电子线路在很短的时间内释放一部分能量，所以放电过程除颤器并未释放出全部电荷，释放的电荷量小于0.35 C， 故A正确。 5.如图所示的平行板电容器竖直放置，两极板间的距离为d，极板高度AB=CD=h，对该电容器充上一定的电量后，将一带电小球P从非常靠近左极板的上端A处由静止释放，小球沿图中虚线运动打到了右极板的中点，为使小球能够从下方穿过电容器，右极板向右至少移动的距离为 (　 ) A.d　 　B.(-1)d　 　C.　 　D. 解析：选A　由题意可知，小球所受的合力沿着虚线方向，根据C=，U=，E=，可得E=，可知右极板向右移动，极板间的电场强度不变，即合力方向不变，如图所示，设右极板向右至少移动的距离为x，根据几何关系可知要使得小球能够从下方穿过电容器，有=，解得x=d。 6.一对平行正对的金属板C、D接入如图所示的电路中，电源电动势为E，C板固定，D板可左右平行移动，闭合开关，一段时间后再断开开关，从C板发射一电子，恰能运动到A点后再返回。已知A点到D板的距离是板间距离的三分之一，电子质量为m，电荷量为-e，忽略电子所受的重力，则 (　 ) A.设定C板电势为0，电子在A点的电势能为-eE B.若要让电子能够到达D板，可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置 C.若要让电子能够到达D板，可将D板向右平移至某位置 D.若要让电子能够到达D板，可闭合开关，再将D板向右平移至某位置 解析：选B　金属板间的电场线由C指向D，沿着电场线电势逐渐降低，设定C板电势为0，则A点的电势φA=-E，则电子在A点的电势能EpA=eE，故A错误；闭合开关，一段时间后再断开开关，则电容器的电荷量Q不变，根据电容的定义式和决定式有C=，C=，联立解得=，则金属板间电场强度不变，从C板发射一电子，恰能运动到A点后再返回，则有Ek0=EpA，所以若要让电子能够到达D板，可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置，闭合开关，再将D板向右平移至某位置，电子无法到达D板，故B正确，C、D错误。 7.(2022·湖北高考)密立根油滴实验装置如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差为U时，电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调整为2U，则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为 (　 ) A.q，r B.2q，r C.2q，2r D.4q，2r 解析：选D　初始状态下，油滴处于静止状态时，满足Eq=mg，即q=πr3·ρg，当电势差调整为2U时，若油滴的半径不变，则满足q'=πr3·ρg，可得q'=，A、B错误；当电势差调整为2U时，若油滴的半径变为2r时，则满足q'=π(2r)3·ρg，可得q'=4q，C错误，D正确。 8.(2025·泰州模拟)如图所示，水平放置的平行板电容器充电后断开电源，一带电粒子沿着上极板水平射入电场，恰好沿下极板边缘飞出，粒子电势能减少量ΔE1。若保持上极板不动，将下极板上移，小球仍以相同的速度沿着上极板水平射入电场，粒子电势能减少量ΔE2，则下列分析正确的是 (　 ) A.两极板间电压不变 B.两极板间场强变大 C.粒子将打在下极板上 D.ΔE1＜ΔE2 解析：选C　断开电源，电容器所带电荷量不变，将电容器下极板上移，根据C=，可知电容器的电容增大，再根据C=，可知两极板间电压减小，A错误；两极板间的场强E====，两极板间场强大小不变，B错误；极板间场强不变，粒子运动轨迹不变，下极板上移了，所以粒子会打在下极板上，C正确；因为两极板间电势差变小，电场力做功减小，故电势能减少量变小，D错误。 9.两个质量相等、电荷量不等的带电粒子甲、乙，以不同的速率沿着AO方向垂直射入匀强电场，电场方向竖直向上，它们在圆形区域中运动的时间相同，运动轨迹如图所示。不计粒子所受的重力，下列说法正确的是 (　 ) A.甲粒子带负电荷 B.甲粒子所带的电荷量比乙粒子多 C.乙粒子在圆形区域中电势能变化量小 D.乙粒子进入电场时具有的动能比甲粒子小 解析：选D　甲粒子向上偏转，所受的电场力与电场方向相同，故甲粒子带正电荷，A错误；两个粒子在匀强电场中均做类平抛运动，在竖直方向上均做初速度为零的匀加速直线运动，有y=at2=t2，E、t、m相等，则y∝q，因为甲粒子的偏转距离y较小，可知甲粒子所带的电荷量比乙粒子少，B错误；电场力对粒子做功为W=qEy，乙粒子电荷量大，偏转距离大，则电场力对乙粒子做功多，其电势能变化量大，C错误；两粒子水平方向做匀速直线运动，有x=v0t，在相同时间内，乙粒子的水平位移小，则乙粒子进入电场时的初速度小，因为两个粒子质量相等，则乙粒子进入电场时具有的动能比甲粒子小，D正确。 10.(2023·浙江6月选考)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。两板间距10 cm，电荷量为1.0×10-8 C、质量为3.0×10-4 kg的小球用长为5 cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S，小球静止时，细线与AB板夹角为30°；剪断细线，小球运动到CD板上的M点(图中未标出)，g取10 m/s2。则 (　 ) A.MC 距离为 5 cm B.电势能增加了×10-4 J C.电场强度大小为×104 N/C D.减小R的阻值，MC的距离将变大 解析：选B　对小球受力分析如图甲所示，根据平衡条件和几何关系可得T=qE，Tsin 60°+qEsin 60°=mg，联立解得T=qE=×10-3 N。剪断细线，小球做匀加速直线运动，如图乙所示，根据几何关系可得LMC=dtan 60°=10 cm，故A错误；根据几何关系可得小球沿着电场力方向的位移x=(10-5sin 30°)cm=7.5 cm，与电场力方向相反，电场力做功为W电=-qEx=-×10-4 J，则小球的电势能增加×10-4 J，故B正确；电场强度的大小E==×105 N/C，故C错误；减小R的阻值，极板间的电势差不变，极板间的电场强度不变，所以小球的运动轨迹不会发生改变，MC的距离不变，故D错误。 11.(12分)(2025·无锡调研)如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场，板长为L(不考虑边界效应)。t=0时刻，M板中点处的粒子源发射两个速度大小为v0的相同粒子，初速度方向垂直M板向右的粒子，到达N板时速度大小为v0；初速度方向平行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。求： (1)粒子在两板间的加速度大小；(6分) (2)垂直M板向右的粒子，从M板到达N板的时间。(6分) 解析：(1)设两板间距离为d，对于平行M板向下运动的粒子刚好从N板下端射出，在两板间做类平抛运动，有=v0t，d=at2 对于初速度方向垂直M板向右的粒子，在板间做匀加速直线运动，因两粒子相同，在电场中加速度相同，有-=2ad， 联立解得t=，a=。 (2)初速度方向垂直M板向右的粒子，从M板到达N板的时间t'=，解得t'=。 答案：(1)　(2) 12.(13分)(2025·扬州模拟)计算机断层(CT)扫描仪是医院常用设备，如图所示为其部分结构的示意图，图中两对平行金属极板M、N和E、F分别竖直、水平放置。靠近M极板的电子从静止开始沿E、F极板间的中线OO1，经M、N间电场加速后进入E、F间电场偏转，最后打到水平放置的靶台P上。已知M、N极板间电压为U1；E、F极板长为L，间距也为L，上极板E接地，E、F极板区域外电场不计；长为的靶台与OO1的距离为L，左端与E、F极板右端的水平距离也为L。已知电子质量为m，电荷量为e，不计电子重力和所受空气阻力。 (1)求电子穿过N极板小孔时的速度大小v0；(3分) (2)若E、F极板所加电压为U2=，电子从A点离开偏转电场，求电子在偏转电场内运动时竖直方向位移大小y和电子在A点的电势能EpA；(5分) (3)若E、F极板所加电压为U3，电子恰能打到靶台最右端，求E、F极板与M、N极板间所加电压之比。(5分) 解析：(1)对电子在M、N极板间应用动能定理 eU1=m-0，解得v0=。 (2)电子在E、F极板间做类平抛运动：水平方向运动的时间t= 竖直方向的加速度a= 竖直方向的偏转位移y=at2 又U2=，联立解得y= E、F极板间电场强度为E== A点与极板E间电势差为UAE=E 联立解得UAE==φA-φE 解得φA=UAE= 电子在A点的电势能EpA=-eφA=-。 (3)电子恰好打到靶台最右端，如图 由相似三角形几何关系得=，解得y'= 电子在M、N极板间应用动能定理eU1=mv0'2-0 电子在E、F极板间竖直方向偏转位移 y'=a't'2=··，联立解得=1。 答案：(1)　(2)　-　(3)1 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $$