專題46 電容器的動(dòng)態(tài)分析、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線和拋體運(yùn)動(dòng)-高三物理一輪復(fù)習(xí)多維度導(dǎo)學(xué)與分層專練

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高三物理一輪復(fù)習(xí)多維度導(dǎo)學(xué)與分層專練專題46 電容器的動(dòng)態(tài)分析、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線和拋體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1電容器的動(dòng)態(tài)分析目標(biāo)2帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)目標(biāo)3帶電粒子在電場(chǎng)中的拋體運(yùn)動(dòng)【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】一、電容器的動(dòng)態(tài)分析1．平行板電容器動(dòng)態(tài)的分析思路2.平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的兩種情況(1)平行板電容器充電后,保持電容器的兩極板與電池的兩極相連接:(2)平行板電容器充電后,切斷與電池的連接:【例1】如圖所示，一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板（M板）接地，在兩板間的P點(diǎn)固定一個(gè)帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷。若正極板N保持不動(dòng)，將負(fù)極板M緩慢向右平移一小段距離，下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．P點(diǎn)電勢(shì)升高 B．兩板間電壓增大C．檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能增大 D．檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力增大【例2】如圖所示是由電源E、靈敏電流計(jì)G、滑動(dòng)變阻器R和平行板電容器C組成的電路，開關(guān)S閉合。在下列四個(gè)過(guò)程中，靈敏電流計(jì)中有方向由a到b電流的是（　?。?/span>A．在平行板電容器中插入電介質(zhì)B．減小平行板電容器兩極板間的距離C．減小平行板電容器兩極板的正對(duì)面積D．增大平行板電容器兩極板的正對(duì)面積二、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)1．做直線運(yùn)動(dòng)的條件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或靜止，或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng)。2．用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析a＝，E＝，v2－v02＝2ad(勻強(qiáng)電場(chǎng))。3．用功能觀點(diǎn)分析勻強(qiáng)電場(chǎng)中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02。非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：W＝qU＝Ek2－Ek1。【例3】人體的細(xì)胞膜模型圖如圖所示，由磷脂雙分子層組成，雙分子層之間存在電壓（醫(yī)學(xué)上稱為膜電位）?，F(xiàn)研究某小塊均勻的細(xì)胞膜，厚度為，膜內(nèi)的電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，簡(jiǎn)化模型如圖所示。初速度可視為零的正一價(jià)鈉離子僅在電場(chǎng)力的作用下，從圖中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)        B．鈉離子的電勢(shì)能減小C．鈉離子的加速度變大          D．若膜電位不變，當(dāng)越大時(shí)，鈉離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的速度越大三、帶電粒子在電場(chǎng)中的拋體運(yùn)動(dòng)1.求解電偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的兩種思路以示波管模型為例,帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)U2偏轉(zhuǎn)后,需再經(jīng)歷一段勻速直線運(yùn)動(dòng)才會(huì)打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn)P,如圖所示。(1)確定最終偏移距離OP的兩種方法方法1:方法2:(2)確定粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后的動(dòng)能(或速度)的兩種方法2.特別提醒：（1）利用動(dòng)能定理求粒子偏轉(zhuǎn)后的動(dòng)能時(shí),電場(chǎng)力做功W=qU=qEy,其中“U”為初末位置的電勢(shì)差,而不一定是U=。（2）注意是否考慮重力   ①基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．   ②帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力． 【例4】某種類型的示波管工作原理如圖所示，電子先經(jīng)過(guò)電壓為的直線加速電場(chǎng)，再垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏移量為h，兩平行板之間的距離為d，電壓為，板長(zhǎng)為L，把叫示波器的靈敏度，下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．電子在加速電場(chǎng)中動(dòng)能增大，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中動(dòng)能不變B．電子只要能離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定等于C．當(dāng)、L增大，d不變，示波器的靈敏度一定減小D．當(dāng)L變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，d變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，不變，示波器的靈敏度增大【例5】如圖所示，三維坐標(biāo)系的軸方向豎直向上，所在空間存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m、電荷量為的小球從軸上的A點(diǎn)以速度沿x軸正方向水平拋出，A點(diǎn)坐標(biāo)為（0，0，L），重力加速度為g，場(chǎng)強(qiáng)。則下列說(shuō)法中正確的是（　　）A．小球運(yùn)動(dòng)的軌跡為拋物線B．小球在平面內(nèi)的分運(yùn)動(dòng)為平拋運(yùn)動(dòng)C．小球到達(dá)平面時(shí)的速度大小為D．小球的運(yùn)動(dòng)軌跡與平面交點(diǎn)的坐標(biāo)為【多維度分層專練】1．如圖為某一機(jī)器人上的電容式位移傳感器工作時(shí)的簡(jiǎn)化模型圖。當(dāng)被測(cè)物體在左右方向發(fā)生位移時(shí)，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動(dòng)，連接電容器的靜電計(jì)會(huì)顯示電容器電壓的變化，進(jìn)而能測(cè)出電容的變化，最后就能探測(cè)到物體位移的變化，若靜電計(jì)上的指針偏角為θ，則被測(cè)物體（　 ）A．向左移動(dòng)時(shí)，θ增加 B．向右移動(dòng)時(shí)，θ增加C．向左移動(dòng)時(shí)，θ不變 D．向右移動(dòng)時(shí)，θ減少2．如圖所示，平行板電容器A、B兩極板水平放置，現(xiàn)將其與理想的二極管（二極管具有單向?qū)щ娦裕┐?lián)接在電源上，已知上極板A通過(guò)二極管和電源正極相連，一帶電小球從一確定的位置水平射入，打在下極板B上的N點(diǎn)，小球的重力不能忽略，現(xiàn)僅豎直上下移動(dòng)A板來(lái)改變兩極板A、B間距（下極板B不動(dòng)，兩極板仍平行，小球水平射入的位置不變），則下列說(shuō)法正確的是（   ）A．若小球帶正電，當(dāng)A、B間距離增大時(shí)，小球打在N點(diǎn)的右側(cè)B．若小球帶正電，當(dāng)A、B間距離減小時(shí)，小球打在N點(diǎn)的左側(cè)C．若小球帶負(fù)電，當(dāng)A、B間距離減小時(shí)，小球打在N點(diǎn)的右側(cè)D．若小球帶負(fù)電，當(dāng)A、B間距離減小時(shí)，小球打在N點(diǎn)的左側(cè)3．如圖所示，一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，兩板間的P點(diǎn)固定一個(gè)帶正電的檢驗(yàn)電荷。用C表示電容器的電容，E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，表示P點(diǎn)的電勢(shì)，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能。若正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離，上述各物理量與負(fù)極板移動(dòng)距離的關(guān)系圖像中正確的是（　?。?/span> A． B．C． D．4．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向與水平方向的夾角為。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球由靜止開始沿與水平方向夾角為的直線斜向右上方做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，立即將電場(chǎng)方向沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)60°，同時(shí)調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，使帶電小球沿該直線做勻減速運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。則（　?。?/span>A．小球加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為B．小球加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度大小為C．小球減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為D．改變電場(chǎng)后經(jīng)小球回到出發(fā)點(diǎn)5．如圖，在光滑水平面上靜止一絕緣長(zhǎng)木板B，一帶正電的小物塊A從B的最左端由靜止釋放，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，A向右運(yùn)動(dòng)位移大小為，B向右運(yùn)動(dòng)位移大小為。已知A與B接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，A、B的質(zhì)量均為m，A受電場(chǎng)力大小為F。以下說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．當(dāng)時(shí)，A與B有相對(duì)運(yùn)動(dòng) B．當(dāng)時(shí)，A與B有相對(duì)運(yùn)動(dòng)C．t時(shí)刻，B的動(dòng)能為 D．時(shí)間內(nèi)，A的電勢(shì)能增加6．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（重力不計(jì)）以速度v0逆著電場(chǎng)線方向射入有左邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E（如圖所示），則（　?。?/span>A．粒子射入的最大深度為B．粒子射入的最大深度為C．粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為D．粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為7．如圖所示，豎直平面內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，傾斜光滑絕緣細(xì)桿上穿有一質(zhì)量為、電量為的小球，小球可沿桿自由滑動(dòng)。調(diào)節(jié)細(xì)桿的傾角，當(dāng)時(shí)，小球自點(diǎn)由靜止釋放，沿桿滑動(dòng)至點(diǎn)所用時(shí)間最短，重力加速度為，則下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)的判斷中正確的是（　?。?/span>A．勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向一定與水平面成角斜向左下B．勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向無(wú)法確定C．勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)不可能小于D．勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小一定為8．三個(gè)帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為：甲粒子（q，m）、乙粒子（-q，m）、丙粒子（2q，4m），它們先后以相同的速度從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。不計(jì)重力，。則甲、乙、丙粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡分別是（　　）A．①、②、③ B．③、①、②C．②、①、③ D．③、②、①9．如圖所示，光滑水平桌面內(nèi)有一圓形的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，O為圓心，為相互垂直的直徑，電場(chǎng)強(qiáng)度方向與直徑平行?，F(xiàn)有大量質(zhì)量為m、電荷量為q（電性不同）的粒子以不同速率從點(diǎn)沿方向垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，不計(jì)粒子重力及其相互作用，下列說(shuō)法正確的是（　　）A．在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子的射出點(diǎn)最多有兩個(gè)B．一定沒(méi)有粒子垂直圓形電場(chǎng)區(qū)域的邊界射出電場(chǎng)C．若帶負(fù)電的粒子從O點(diǎn)沿方向射入電場(chǎng)，從圓弧中點(diǎn)射出的粒子動(dòng)能最小D．若帶負(fù)電的粒子從O點(diǎn)沿方向射入電場(chǎng)，從圓弧上距B點(diǎn)圓弧處射出的粒子動(dòng)能最小10．如圖所示，足夠長(zhǎng)的斜面靜止在水平地面上。先后兩次將帶正電的小球從斜面底端A處以相同的速度拋出，不計(jì)空氣阻力。第一次不加電場(chǎng)，小球恰好沿水平方向撞到斜面上B點(diǎn)。第二次施加范圍足夠大，豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則小球（　?。?。A．仍然水平撞擊斜面 B．撞擊點(diǎn)在B點(diǎn)上方C．飛行時(shí)間比第一次長(zhǎng) D．撞擊斜面時(shí)的速度比第一次大11．如圖所示，xOy坐標(biāo)系的第一象限存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)。第二象限存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，y軸上c點(diǎn)和x軸上d點(diǎn)連線為電場(chǎng)的下邊界。相同的帶電粒子甲、乙分別從a點(diǎn)和b點(diǎn)由靜止釋放，兩粒子均從c點(diǎn)水平射入第二象限，且均從c、d連線上射出，已知，下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．帶電粒子甲、乙在c點(diǎn)速度之比為2∶1B．帶電粒子甲、乙在c點(diǎn)速度之比為∶1C．帶電粒子甲、乙在第二象限電場(chǎng)內(nèi)的位移之比為∶1D．帶電粒子甲、乙在第二象限射出電場(chǎng)時(shí)速度方向相同