静电场之电容器、带电粒子在电场中运动 选择题专项强化练习 - 2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 静电场专项训练涵盖平行板电容器动态分析（7题）和带电粒子运动（7题），以题型为载体构建知识逻辑链，强化科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |平行板电容器动态分析|7题（含Q不变/U不变模型、二极管综合）|区分Q/U不变核心模型，结合压力传感器等实际情境|从电容决定式/定义式出发，推导E、U、能量变化关系，构建动态分析逻辑| |带电粒子运动|7题（含加速、偏转、0-v-0模型、加速+偏转）|覆盖单一过程到综合过程，注重运动分解与能量转化|以动能定理和运动学公式为基础，建立加速-偏转模型，体现运动和相互作用观念|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 静电场之电容器、带电粒子在电场中运动 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　平行板电容器的动态分析 1.D　[根据C=可得,当极板间距增大时电容减小,由于静电计指针张角增大,则极板间电势差增大,故A、B错误;根据E=,Q=CU,C=可得E=,故电场强度不变,故C错误;移动极板的过程中要克服电场力做功,故电容器储存能量增大,故D正确。] 2.D　[根据公式Q=CU和电容的决定式C=,可得U=·d,与电源断开后,Q不变,则U∝d,根据题意当F较小时,随着F的增大,d在减小,故此时极板间的电势差U在减小;当F增大到一定程度时,F再增大,d基本不变,U基本不变,故D正确。] 3.A　[根据题意可知极板之间电压U不变,极板上所带电荷量Q变少,根据电容定义式C=可知,电容器的电容C变小,D错误;根据电容的决定式C=可知,极板间距d增大,即材料竖直方向尺度减小,A正确;极板之间形成匀强电场,根据E=可知,极板间电场强度E减小,B、C错误。] 4.B　[降低溶液浓度,不导电溶液的相对介电常数εr增大,根据电容器电容的决定式C=可知,电容器的电容增大,故A错误;溶液不导电没有形成闭合回路,电容器两端的电压不变,根据Q=CU结合A选项分析可知,电容器所带的电荷量增大,故B正确,C错误;根据B选项分析可知,电容器所带的电荷量增大,则给电容器充电,结合题图可知电路中电流方向为N→M,故D错误。] 5.AB　[由于电容器始终与电源相连,则两极板间的电势差UMN恒定不变,转动极板后,P点仍处于板的中间,故P点电势φP=UPN=UMN,则P点的电势不变,A正确;设原来两极板间距为d,两极板间的电势差为U,带电油滴处于静止状态,则有mg=q,当两极板分别绕过M、N两点的轴在纸面内顺时针转过相同的角度θ后,两极板间距变为d'=dcos θ,由于电容器始终与电源相连,两极板的电势差仍为U,故此时极板间的电场强度E'=,电场力在竖直方向的分力F=qE'cos θ=q=mg,所以带电油滴的合力方向恰好水平向右,故油滴沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动,B正确;油滴向右运动过程中电场力做正功,油滴的电势能不断减少,C错误;油滴沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动,竖直高度不发生变化,故重力势能不变,D错误。] 6.A　[两板始终带等量异种电荷,电荷量不变,故D错误;根据C=,C=,E=,联立得E=,由于电荷量不变,则极板间电场强度不变,距离增大,由公式U=Ed可知两板间的电势差增大,故A正确;由于两板间的电场强度不变,则细线上的张力不变,故B错误;由于上板的电势为零,且带电小球所在位置与上板间的距离不变,由U=Ed可知,带电小球所在位置与上板的电势差不变,因此小球所在位置的电势不变,小球的电势能不变,故C错误。] 7.A　[保持S接1,减小C两极板的正对面积,则根据C=,可知电容C减小,又C=,由于存在二极管,使得Q不能减少,故实际过程为Q不变,则U增大,根据U=Ed及d不变,知E增大,所以油滴受到向上的静电力大于重力,油滴会向上移动,故A正确;保持S接1,将C的下极板上移,根据C=,C=,知d减小,C增大,又U不变,则Q增大,电容器充电,根据E=知E增大,油滴会向上运动,故B错误;将S从1掷到2,电容器不能放电,故油滴不运动,故C错误;将S从1掷到2,同时将下极板上移,即d减小,根据C=,知C增大,而Q不变,根据C=,U=Ed,联立得E=,可知E不变,故油滴不运动,故D错误。] 小专题2　带电粒子在电场中的加速和偏转 1.AC　[对于带正电的粒子,根据动能定理,有qU=mv2,解得v=,可知粒子到达右板的速度v的大小与板间距离d无关,A正确,B错误;设粒子在电场中运动的加速度为a,有qE=ma,又E=,d=at2,联立可得t=d,可知粒子从出发至右板所用的时间与板间距离成正比,C正确,D错误。] 2.AC　[根据题意可知,电场方向由A→C,根据沿电场线方向电势逐渐降低可知,B点电势比C点电势高,故A正确;粒子从静止开始运动,电场力做正功,则电势能减少,故B错误;根据题意可知,B点的电场强度大于C点的电场强度,则粒子在B点的加速度大于在C点的加速度,故C正确;根据题意可知,在AB间电场强度的平均值大于BC间电场强度的平均值,则由动能定理可知,粒子在AB间的动能变化量比BC间的动能变化量大,故D错误。] 3.ABC　[当电子不能到达B板时,A、B之间电势差不变,电场强度不变,由eU0=m知,电子刚进入电容器,即开始计时时速度相同,则电子速度第一次减为0所用时间相等,故A正确;由能量守恒定律及动能定理得eU0=eUAB,即φA-φK=φA-φB,可知B板的电势和阴极K的电势相等,故B正确;由题意可知,A、B间的最大电压为UAB=U0,可知B板的电荷量为Q=CU0,故C正确;由能量守恒定律可知,电子由K到A,动能增加,电势能减少,由A到B时,动能减少,电势能增加,故D错误。] 4.B　[粒子在平行板电容器中做初速度为v0的类平抛运动,则有l=v0t,=at2,由牛顿第二定律有eE=ma,极板间为匀强电场,偏转电压和电场强度满足U=Ed,联立可得t=,U=,由于初速度v0未知,所以偏转电压和电子在电场中运动的时间无法求出,故A、D错误;偏转的角度满足tan θ==,解得tan θ=,vy=,初速度v0未知,则粒子飞出电场时竖直方向的速度vy无法求出,所以粒子射出电场的速度无法求出,故B正确,C错误。] 5.D　[根据题意可知,带电粒子a、b在电场中均做类平抛运动,且在电场中的运动时间相等,由题图可知,a、b沿初速度方向位移之比为2∶1,则初速度之比为2∶1,又带电粒子a、b到达K的水平位移相等,则所用时间之比为1∶2,故D正确;a、b沿电场方向的位移大小相等,由y=at2可知,粒子a、b运动的加速度大小相等,由牛顿第二定律有qE=ma,可得=,可知带电粒子a、b具有相同的比荷,故A错误;带电粒子运动过程中,电场力均做正功,电势能均随时间逐渐减少,故B错误;沿电场方向,由vy=at可知,a、b分别到达M、N的竖直分速度大小相等,由于初速度之比为2∶1,则a、b到达M、N的速度大小不相等,故C错误。] 6.B　[带电粒子进入电场后做类平抛运动,带电粒子离开电场时的速度v与进入电场时的速度v0的夹角θ满足tan θ===(其中L为金属板的长度,d为板间距),根据类平抛运动的推论:速度的反向延长线交于水平位移的中点,可得偏离O的距离为y=tan θ=,其中s为金属板右端与屏的距离,则当U变为0.5U,v0变为0.5v0,其他条件保持不变时,y变为原来的2倍,故B正确。] 7.CD　[电子在加速电场中加速,根据动能定理可得eU1=m,所以电子进入偏转电场时速度的大小为v0=,电子进入偏转电场后的偏转量为h=at2=··,解得h=,则示波管的灵敏度为=,所以要提高示波管的灵敏度,可以增大L、减小d和减小U1,故C、D正确,A、B错误。] 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 静电场之电容器、带电粒子在电场中运动 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　平行板电容器的动态分析 (分值:42分) 1~7题,每小题6分,共42分。 1.(Q不变)图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验,保持电荷量不变,当极板间距增大时,静电计指针张角增大,则(　　) A.极板间电势差减小 B.电容器的电容增大 C.极板间电场强度增大 D.电容器储存能量增大 2.(Q不变)如图,某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的,逐渐增大施加于两极板的压力F的过程中,F较小时弹性结构易被压缩,极板间距d容易减小;F较大时弹性结构闭合,d难以减小。将该电容器充电后断开电源,极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是(　　) A.A B.B C.C D.D 3.(U不变)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图,电容器上极板固定,下极板可随材料尺度的变化上下移动,两极板间电压不变。若材料温度降低时,极板上所带电荷量变少,则(　　) A.材料竖直方向尺度减小 B.极板间电场强度不变 C.极板间电场强度变大 D.电容器电容变大 4.(U不变)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度Cm的关系曲线如图(a)所示,将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中,并与恒压电源、电流表等构成如图(b)所示的电路,闭合开关S后,若降低溶液浓度,则(　　) A.电容器的电容减小 B.电容器所带的电荷量增大 C.电容器两极板之间的电势差增大 D.溶液浓度降低过程中电流方向为M→N 5.(U不变)(多选)如图所示,M、N为导线与平行板电容器的连接点,平行板电容器水平放置,下极板接地,电源两端电压恒定,一油滴恰能静止于平行板的中间P点。若将两极板分别绕过M、N两点的轴在纸面内顺时针转过相同的角度,如图中虚线所示。下列说法正确的是(　　) A.P点的电势不变 B.油滴将水平向右做匀加速直线运动 C.油滴在极板间运动过程中电势能增加 D.油滴在极板间运动过程中重力势能增加 6.(Q不变)如图所示,水平放置的平行金属板带等量异种电荷,上板接地。板间一个带电小球用绝缘细线悬挂处于静止状态,细线的张力不为零。若将下板向下移一些,则(　　) A.两金属板间电势差增大 B.细线上的张力增大 C.小球的电势能减少 D.上板带电荷量减少 7.(两种模型的综合)如图所示,D是一支理想二极管(正向电阻为零,可视为短路;反向电阻无穷大,可视为断路),C是极板水平放置的平行板电容器,初始时不带电。当S接1且稳定后,处于两极板间P点的一带电油滴能保持静止状态。下列说法正确的是(　　) A.保持S接1,减小C两极板的正对面积,油滴会向上移动 B.保持S接1,将C的下极板上移,油滴会向下移动 C.将S从1掷到2,油滴将向下运动 D.将S从1掷到2,同时将下极板上移,油滴将向下运动 小专题2　带电粒子在电场中的加速和偏转 (分值:42分) 1~7题,每小题6分,共42分。 1.(加速)(多选)如图,平行板电容器与电压为U的直流恒压电源相连,改变电容器板间距离d,待电路稳定后,带正电的粒子质量为m、电荷量为q,从靠近左板处由静止释放,测得粒子从出发至右板所用的时间为t,到达右板的速度大小为v,重复上述过程,完成多次实验。板间电场可视为匀强电场,粒子所受重力忽略不计。下列图像正确的是(　　) A.A B.B C.C D.D 2.(加速)(多选)范德格拉夫静电加速器结构如图所示,其工作原理是先通过传送带将正电荷传送到金属球壳(电荷在金属球壳上均匀分布),使金属球与地面间产生几百万伏的高压,然后利用高压给绝缘管中的带电粒子加速。在加速管顶端A点无初速度释放一带电粒子,粒子经过B、C两点到达管底(B为AC中点)。不计粒子重力,仅考虑球壳产生电场的影响,下列说法正确的是(　　) A.B点电势比C点电势高 B.粒子从B点到C点的过程中电势能增加 C.粒子在B点的加速度大于在C点的加速度 D.粒子在AB与BC间的动能变化量相同 3.(电场中的“0-v-0”模型)(多选)如图所示,阴极K发射的电子(初速度可视为零)经电压为U0的电场加速后,从A板上的小孔进入由A、B两平行金属板组成的电容为C的电容器中,开始时B板不带电,电子到达B板后被吸收。已知电子的电荷量为e,不计电子重力以及电子之间的相互作用,当电子不能到达B板时(　　) A.在这之后,任何从小孔进入电容器的电子速度第一次减为0所用的时间(从刚进入电容器时开始计时)相等 B.B板的电势和阴极K的电势相等 C.B板的电荷量为CU0 D.电子从阴极K到B板电势能一直减少 4.(偏转)如图所示,电子以某一初速度沿两块平行板的中线方向射入偏转电场中,已知极板长度l,间距d,电子质量m,电荷量e。若电子恰好从极板边缘射出电场,由以上条件可以求出的是(　　) A.偏转电压 B.偏转的角度 C.射出电场速度 D.电场中运动的时间 5.(偏转)某兴趣小组用人工智能模拟带电粒子在电场中的运动,如图所示的矩形区域OMPQ内分布有平行于OQ的匀强电场,N为QP的中点。模拟动画显示,带电粒子a、b分别从Q点和O点垂直于OQ同时进入电场,沿图中所示轨迹同时到达M、N点,K为轨迹交点。忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用,则可推断a、b(　　) A.具有不同比荷 B.电势能均随时间逐渐增加 C.到达M、N的速度大小相等 D.到达K所用时间之比为1∶2 6.(偏转+匀速)如图,一对金属板水平放置,间距足够大,极板间的电压为U,在金属板右侧有一竖直屏。一不计重力的带电粒子从两板中央以水平速度v0入射,入射方向的延长线与屏的交点为O点,粒子打在屏上的位置与O点的距离为y。将U变为0.5U,v0变为0.5v0,保持其他条件不变,粒子打在屏上的位置与O点的距离将变为(　　) A.4y B.2y C.y D.0.5y 7.(加速+偏转)(多选)如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图,电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场,离开电场时的偏转量是h,两平行板间的距离为d,电势差为U2,板长为L。为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量即),可采用的方法是(　　) A.增大两板间的电势差U2 B.尽可能使板长L短些 C.使加速电压U1降低些 D.尽可能使板间距离d小些 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 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