第7章 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动(Word练习)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（江苏专版）

**基本信息** 聚焦电场模块基础应用与综合创新，以题串联电容、电场强度、带电粒子运动等核心知识，强化运动和相互作用观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |立足基础，体现综合|9题（含高考模拟题）|基础公式应用与动态分析|从电容定义式、场强公式出发，结合开关状态（闭合/断开）分析电量、场强变化，渗透能量观念| |注重应用，强调创新|2题（含江苏高考题）|情境创新与多过程问题|以类平抛运动、多粒子运动为模型，通过科学推理构建运动方程，强化模型建构能力|

[课时跟踪检测] 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、立足基础，体现综合 1.(2025·如皋质量检测)一个平行板电容器的电容为C，一个极板所带电荷量的绝对值为Q，两板间的距离为d，则该电容器两极板间的电场强度为 (　 ) A. B. C. D. 解析：选A　两极板间的电势差为U=，则两极板间的电场强度为E=，解得E=，故选A。 2.示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，其原理图如图甲所示。图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图。若在XX'上加如图丙所示的电压，在 YY'上加如图丁所示的信号电压，则在示波管荧光屏上看到的图形是 (　 ) 解析：选A　因题图甲XX'偏转电极接入的是锯齿形电压，即扫描电压，且周期与YY'偏转电压上加的待显示的信号电压周期相同，所以在荧光屏上得到的信号在一个周期内的图像稳定，则显示的图像与 YY'所载入的图像形状是一样的，如图A所示。故选A。 3.(2025·苏州高三质检)半导体指纹传感器如图所示。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，指纹上凸处与凹处分别与半导体基板上的小极板形成正对面积相同的电容器。现使电容器的电压保持不变，手指挤压绝缘表面过程中，电容器 (　 ) A.电容变小 B.带电荷量变小 C.处于充电状态 D.内部场强大小不变 解析：选C　手指挤压绝缘表面过程中，电容器两极板的间距减小，根据C=，可知电容变大，故A错误；电容器的电压保持不变，电容变大，根据Q=CU，可知电容器带电荷量变大，处于充电状态，故B错误，C正确；电容器内部场强大小为E=，手指挤压绝缘表面过程中，电容器两极板的间距减小，内部场强大小变大，故D错误。 4.平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一个带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，稳定后悬线偏离竖直方向夹角为θ，如图所示。下列说法正确的是 (　 ) A.保持开关S闭合，带正电的A板向B板靠近，则θ减小 B.保持开关S闭合，带正电的A板向B板靠近，则θ不变 C.开关S断开，带正电的A板向B板靠近，则θ增大 D.开关S断开，带正电的A板向B板靠近，则θ不变 解析：选D　保持开关S闭合，电容器两端的电势差不变，带正电的A板向B板靠近，极板间距离减小，电场强度E增大，小球所受的静电力变大，θ增大，故A、B错误；开关S断开，电容器所带的电荷量不变，由C=，C=，E=，可得E=，d变化，E不变，小球所受静电力不变，θ不变，故C错误，D正确。 5.氘核(H)和氦核(He)从静止开始，经同一电场加速后，它们的速度分别为v1和v2，则 (　 ) A.v1=v2 B.v1=2v2 C.v1=3v2 D.2v1=v2 解析：选A　粒子在电场中做加速运动，根据动能定理有qU=mv2，解得v= ，则有v1= = ，v2= = ，所以v1=v2，故A项正确。 6.(2025·江苏高考)如图所示，平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中，电场力做功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动，使两板间距离增大为原来的2倍，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做功为 (　 ) A. B.W C.2W D.4W 解析：选A　平行金属板与电源保持连接，金属板两端电压不变，现将平行金属板间距增大至原来的两倍，由E=可知，两板间电场强度变为原来的，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做功为W1=E1qdab=W，故选A。 7.如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点，由O点静止释放的电子恰好能运动到P点，现将C板向左平移到P'点，则由O点静止释放的电子 (　 ) A.运动到P点返回 B.运动到P和P'点之间返回 C.运动到P'点返回 D.穿过P'点后继续向右运动 解析：选D　由O点静止释放的电子恰好能运动到P点，表明电子在薄板A、B之间做加速运动，电场力做正功，电场方向向左，在薄板B、C之间做减速运动，电场力做负功，电场方向向右，到达P点时速度恰好为0，之后电子向左加速至M点，再向左减速至O点速度为0，之后重复先前的运动，根据动能定理有-eUOM-eUMP=0，解得UMP=-UOM=UMO，根据C==，当C板向左平移到P'点时，B、C间距减小，B、C之间电压减小，则有UMP=UMO>UMP'，结合上述有-eUOM-eUMP'>0，可知，电子减速运动到P'时的速度不等于0，即电子穿过P'点后继续向右运动。故选D。 8.(2025·宿迁二模)如图所示，竖直放置在光滑绝缘水平面上的平行板电容器，极板M固定，极板N与轻质绝缘弹簧相连，弹簧右端固定。充电后电容器所带电荷量为Q，N板静止在O点，板间电场强度大小为E，每个极板在板间产生的电场均为匀强电场。若将N板向左移动Δx后由静止释放，此后运动过程中 (　 ) A.N板在O点时弹簧处于原长 B.N板所带的电荷量为+ C.弹簧弹力的方向不会改变 D.系统机械能变化的最大值为QEΔx 解析：选D　根据题意，充电前电容器极板N与轻质绝缘弹簧相连，此时弹簧处于原长，在O点右侧，充电后电容器极板M固定，N极板在电场力作用下向左移动，静止在O点，所以此时弹簧处于伸长状态，故A错误；将N板向左移动Δx后由静止释放，此后运动过程中，由题图可知电源是断开的，所以N板所带的电荷量不变为+Q，故B错误；根据题意，N板运动过程中，弹簧会在压缩和伸长状态间变化，弹力方向会改变，故C错误；当N板运动到最右端时，克服电场力做功为W=QEΔx，由于电场力做功使系统机械能改变，系统机械能变化的最大值为QEΔx，故D正确。 9.(2025·扬州高三质检)如图所示，质子和α粒子分别从O点由静止开始经过M、N板间的电场加速后，从P处垂直射入偏转电场。质子落在感光板上的S点，则α粒子 (　 ) A.落在S点，速度方向与质子的相同 B.落在S点，速度方向与质子的不同 C.落在S点左侧，速度方向与质子的相同 D.落在S点右侧，速度方向与质子的不同 解析：选A　设粒子的质量为m，电荷量为q，M、N板间电压为U，偏转电场的场强为E，粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得qU=m，可得v0= ，粒子进入偏转电场后做类平抛运动，则有x=v0t，y=at2=·t2，联立可得y=，可知粒子在偏转电场中的轨迹与粒子的质量和电荷量均无关，则α粒子和质子在偏转电场中的运动轨迹相同，即α粒子落在S点，速度方向与质子的相同，故选A。 二、注重应用，强调创新 10.如图所示，比荷相同、重力不计的a、b两个带电粒子，从同一位置水平射入竖直向下的匀强电场中，a粒子打在B板的a'点，b粒子打在B板的b'点，则 (　 ) A.a、b均带负电 B.a的初速度一定小于b的初速度 C.a的运动时间一定小于b的运动时间 D.该过程中a所受电场力做的功一定大于b的 解析：选B　因电场方向向下，两粒子均受向下的电场力而做类平抛运动，故均带正电，故A错误；设任一粒子的速度为v0，电量为q，质量为m，加速度为a，运动的时间为t，则加速度为a=，竖直方向的分运动为匀加速直线运动，有y=at2，水平方向的分运动为匀速直线运动，有x=v0t，联立得v0=x ，因两粒子比荷相同，y相同，E相同，则水平分位移大的初速度大，即a的初速度一定小于b的初速度，故B正确；由以上分析可得时间为t=，因两粒子比荷相同，y相同，E相同，则a的运动时间一定等于b的运动时间，故C错误；由于只有电场力做功，有W=qEy，两粒子比荷相同，y相同，E相同，因无法比较电荷量q的关系，故无法比较做功关系，故D错误。 11.(10分)(2025·江苏高考)如图所示，在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场中，两个相同的带正电粒子a、b同时从O点以初速度v0射出，速度方向与水平方向夹角均为θ。已知粒子的质量为m、电荷量为q，不计重力及粒子间相互作用。求： (1)a运动到最高点的时间t；(5分) (2)a到达最高点时，a、b间的距离H。(5分) 解析：(1)根据题意，对a分析，根据牛顿第二定律有qE=ma a运动到最高点的过程，由运动学公式有v0sin θ=at，联立解得t=。 (2)方法一　根据题意可知，a、b均在水平方向上做匀速直线运动，且水平方向上的速度均为v0cos θ，则a、b一直在同一竖直线上，斜上抛的a在竖直方向上运动的位移为 x1== 斜下抛的b在竖直方向上运动的位移为 x2=v0sin θ·t+at2= 则a到达最高点时与b之间的距离H=x1+x2=。 方法二　a、b受到的电场力相同，则加速度相同，以a为参考系，b以2v0sin θ的速度向下做匀速直线运动，则a到达最高点时，a、b间的距离H=2v0sin θ·t=。 答案：(1)　(2) 36 / 78 $