第36講電容器帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動（練習(xí)）（原卷版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測（新教材新高考）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

【題型一】實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象
1．某實(shí)驗(yàn)小組在做“觀察電容器放電”的實(shí)驗(yàn)時，按圖甲所示連接電路，實(shí)驗(yàn)中使用電流傳感器采集電流信息，繪制圖像。
(1)將單刀雙擲開關(guān)接（選填“1”或“2”），對電容器進(jìn)行充電。
(2)放電過程的圖像如圖乙所示，圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積表示電容器充電后所存儲的電荷量，則電容器所帶電荷量 C（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
(3)若只增大滑動變阻器R的阻值，不改變電路其他參數(shù)，則放電過程中圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積（選填“增大”、“減小”或“不變”）。
2．探究電容器充放電規(guī)律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，有電源E，定值電阻R0，電容器C，單刀雙置開關(guān)S。

(1)為測量電容器充放電過程電壓U和電流I變化，需在①、②處接入測量儀器，位置②應(yīng)該接入測（電流、電壓）儀器。
(2)接通電路并接通開關(guān)，當(dāng)電壓表示數(shù)最大時，電流表示數(shù)為。
(3)根據(jù)測到數(shù)據(jù)，某過程中電容器兩端電壓U與電流I的關(guān)系圖如圖乙所示。該過程為（充電，放電）。放電過程中電容器兩端電壓U隨時間t變化關(guān)系如圖丙所示。0.2s時R0消耗的功率 W。
3．用如圖a所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計(jì)算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)、開關(guān)、導(dǎo)線若干
(1)閉合開關(guān)，將接1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在12.3V。在此過程中，電流表的示數(shù)_____（填選項(xiàng)標(biāo)號）
A．一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B．先增大，后逐漸減小為零
C．先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
(2)先后斷開開關(guān)、，將電流表更換成電流傳感器，再將接2，此時通過定值電阻R的電流方向（選填“”或“”），通過傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，畫出電流隨時間變化的圖像，如圖b，時，圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7，可求出（保留2位有效數(shù)字）。
【題型二】電容器的動態(tài)分析
4．2018年8月23～25日，第九屆上海國際超級電容器產(chǎn)業(yè)展覽會成功舉行，作為中國最大超級電容器展，眾多行業(yè)龍頭踴躍參與。如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源（內(nèi)阻不計(jì)）連接，一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)，在其他條件不變的情況下，現(xiàn)將平行板電容器的兩極板非常緩慢地錯開一些，那么在錯開的過程中（）
A．電容器的電容C增大
B．電容器所帶的電荷量Q增大
C．電流計(jì)中的電流從N流向M
D．油滴將向下加速運(yùn)動
5．如圖所示，在平行板電容器兩板間有一個帶電微粒。開關(guān)S閉合時，該微粒恰好能保持靜止。若使該帶電微粒向上運(yùn)動，下列說法正確的是（）
A．保持S閉合，極板N上移B．保持S閉合，極板M上移
C．充電后將S斷開，極板N上移D．充電后將S斷開，極板M上移
6．如圖所示，M和N為兩平行金屬板，板間電壓恒為U，在N板附近由靜止釋放一不計(jì)重力的帶正電粒子。下列說法中正確的是（）
A．若僅減小兩板間距離，粒子受到的電場力不變
B．若僅增大兩板間距離，粒子到達(dá)M板時的速度將變大
C．若僅增大兩板間距離，回路中會出現(xiàn)逆時針方向的瞬時電流
D．若僅減小兩板的正對面積，回路中會出現(xiàn)順時針方向的瞬時電流
7．如圖所示，平行板電容器兩極板帶有等量異種電荷，在與兩極板等間距的P點(diǎn)固定一個點(diǎn)電荷。將電容器的下極板接地，此時兩極板間電場強(qiáng)度為E1，下極板電荷量為Q1，點(diǎn)電荷的電勢能為Ep1，P點(diǎn)的電勢為φ1。然后保持下極板位置不動，將上極板向下移動一小段距離至虛線位置，此時板間電場強(qiáng)度為E2，下極板電荷量為Q2，點(diǎn)電荷的電勢能為Ep2，P點(diǎn)的電勢為φ2。下列判斷正確的是（）
A．B．C．D．
8．一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，在兩極板間有一正電荷（電荷量很?。┕潭ㄔ赑點(diǎn)，如圖所示。E表示極板間的場強(qiáng)，U表示極板間的電壓，表示正電荷在P點(diǎn)的電勢能。若保持負(fù)極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則（）
A．U變小，E變小B．E變大，變大
C．U不變，不變D．U變小，不變
9．平行板電容器是最簡單的，也是最基本的電容器。如圖所示，已充電完成的平行板電容器內(nèi)部懸掛一質(zhì)量為m的帶電小球，穩(wěn)定時懸線偏離豎直方向的夾角為。重力加速度為g，則下列判斷正確的是（）
A．小球帶正電且所受電場力為B．僅增大兩極板之間的距離，角將變大
C．僅將A板稍微上移，角將變大D．若剪斷繩子，小球?qū)⒀厮椒较蛳蛴疫\(yùn)動
【題型三】電容器帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動
10．如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點(diǎn)，由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動到P點(diǎn)，現(xiàn)將C板向左平移到點(diǎn)，則由O點(diǎn)靜止釋放的電子（）
A．運(yùn)動到P點(diǎn)返回B．運(yùn)動到P和點(diǎn)之間返回
C．運(yùn)動到點(diǎn)返回D．穿過點(diǎn)后繼續(xù)運(yùn)動
11．如圖，在P板附近有電荷（不計(jì)重力）由靜止開始向Q板運(yùn)動，則以下解釋正確的是（）
A．到達(dá)Q板的速率與板間距離和加速電壓兩個因素有關(guān)
B．電壓一定時，兩板間距離越大，加速的時間越短，加速度越小
C．電壓一定時，兩板間距離越大，加速的時間越長，加速度越大
D．若加速電壓與電量均變?yōu)樵瓉淼?倍，則到達(dá)Q板的速率變?yōu)樵瓉淼?倍
12．如圖甲所示，兩板距離足夠?qū)?，板間原來固定一電子，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，電子重力不計(jì)。兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓，在 t時刻釋放電子，以下說法正確的是（）
A．如果t=，電子一直向A板運(yùn)動
B．如果t=，電子時而B板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動，最后向B板靠近
C．如果t=，電子時而向B板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動，最后向A板靠近
D．如果t=，電子時而向B板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動，最后向A板靠近
13．如圖所示，平行板電容器的兩極板連接一電壓恒定的電源，板間距離為d，一帶電粒子P靜止在電容器內(nèi)部。若固定該帶電粒子，將電容器極板間距離增加h，然后釋放該帶電粒子。重力加速度為g，則粒子的加速度大小為（）
A．B．C．D．
14．如圖所示，一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為的光滑斜面上，當(dāng)整個裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場中，小物塊恰好靜止。重力加速度取g，，。求：
（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小；
（2）若將電場強(qiáng)度減小為原來的，物塊的加速度是多大；
（3）電場強(qiáng)度變化后物塊下滑的距離L時的動能。
1．如圖所示，水平放置的平行板電容器與電源連接。閉合開關(guān)待穩(wěn)定后，有一帶電油滴恰好能靜止在電容器中的P點(diǎn)，則（）
A．保持開關(guān)閉合，將上極板往下平移，油滴向上加速
B．保持開關(guān)閉合，將上極板向左移動少許，電路中出現(xiàn)從a到b的電流
C．?dāng)嚅_開關(guān)，將上極板往上平移，P點(diǎn)電勢降低
D．?dāng)嚅_開關(guān)，將上極板向左移動少許，板間電場強(qiáng)度大小不變
2．如圖所示，一平行板電容器的兩極板 A、B水平放置， A極板接地，電容器、二極管、開關(guān)S與電源相連，已知二極管具有單向?qū)щ娦浴，F(xiàn)將開關(guān)S閉合，在 P點(diǎn)有一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。保持開關(guān)S閉合，下列說法正確的是（）
A．將A板向上移動一小段距離，電容器將放電
B．將A板向上移動一小段距離，液滴在P點(diǎn)的電勢能不變
C．將B板向上移動一小段距離，電容器將充電
D．將B板向上移動一小段距離，液滴在P點(diǎn)的電勢能減小
3．（多選）如圖為某同學(xué)采用平行板電容器測量材料豎直方向尺度隨溫度變化的裝置示意圖，電容器上極板固定，下極板可隨材料尺度的變化上下移動，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時，極板上所帶電荷量變少，則（）
A．被測材料豎直方向尺度減小B．極板間電場強(qiáng)度不變
C．極板間電場強(qiáng)度變小D．電容器電容變大
4．（多選）如圖所示，平行板電容器與直流電源連接，上極板與靜電計(jì)金屬球相連，下極板與靜電計(jì)金屬外殼均接地，P為電容器兩板間一點(diǎn)。電容器充電完成后，斷開開關(guān)。若電容器電介質(zhì)的相對介電常數(shù)隨溫度的升高而減小，則當(dāng)電容器溫度升高時，下列說法正確的是（）
A．電容器電容增加B．靜電計(jì)指針張角變小
C．兩極板間電場強(qiáng)度變大D．P點(diǎn)電勢升高
5．（多選）如圖所示，保持電容器極板的正對面積與極板間的均勻電介質(zhì)都不變化，手持絕緣棒將左極板緩慢向左平移一小段距離，通過靜電計(jì)指針偏角的變化確定電容器兩極板間電勢差的變化。不計(jì)電容器上電荷量的變化，左極板接地，P為兩極板間的一點(diǎn)。在電容器的左極板向左平移的過程中，下列說法正確的是（）
A．電容器的電容變大
B．靜電計(jì)指針偏角變大
C．P點(diǎn)的電場強(qiáng)度不變
D．P點(diǎn)的電勢降低
6．（多選）兩個較大的平行金屬板A、B，分別接在電源正、負(fù)極上，這時一個帶電油滴恰好靜止在兩極板之間，如圖所示，在其它條件不變的情況下，那么在下列的過程中（）
A．油滴帶正電
B．?dāng)嚅_開關(guān)S，增大板間距離，油滴將仍保持靜止?fàn)顟B(tài)
C．保持連接電源，增大板間距離，油滴將不能保持靜止?fàn)顟B(tài)
D．保持連接電源，增大板間距離，極板上的電量將增大
7．如圖所示，人體的細(xì)胞膜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），使得只有帶特定電荷的粒子才能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。初速度為的正一價鈉離子僅在電場力的作用下，從細(xì)胞膜外A點(diǎn)剛好運(yùn)動到細(xì)胞膜內(nèi)B點(diǎn)。將膜內(nèi)的電場看作勻強(qiáng)電場，已知A點(diǎn)電勢為，正一價鈉離子質(zhì)量為m，電子電荷量為e，細(xì)胞膜的厚度為d。下列說法正確的是（）
A．鈉離子勻減速直線運(yùn)動的加速度大小
B．膜內(nèi)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)
C．B點(diǎn)電勢
D．鈉離子在B點(diǎn)的電勢能為
8．如圖甲中高能醫(yī)用電子直線加速器能讓電子在真空場中被電場力加速，產(chǎn)生高能電子束，圖乙為加在直線加速器上a、b間的電壓，已知電子電荷量為e，質(zhì)量為m，交變電壓大小始終為U，周期為T，時刻電子從軸線BC上的緊靠0號金屬圓筒右側(cè)由靜止開始被加速，圓筒的長度的設(shè)計(jì)遵照一定的規(guī)律，使得粒子“踏準(zhǔn)節(jié)奏”在間隙處一直被加速。不計(jì)在兩金屬圓筒間隙中的運(yùn)動時間，不考慮電場的邊緣效應(yīng)，則（）
A．電子在第1個圓筒內(nèi)加速度B．電子在第2個圓筒內(nèi)運(yùn)動時間
C．電子射出第3個圓筒時的速度為D．第8號金屬圓筒的長度為
9．粒子直線加速器原理示意圖如圖1所示，由多個橫截面積相同的同軸金屬圓筒依次組成，序號為奇數(shù)的圓筒與序號為偶數(shù)的圓筒分別和交變電源相連，交變電源兩極間的電壓變化規(guī)律如圖2所示，在時，奇數(shù)圓筒比偶數(shù)圓筒電勢高，此時和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板（序號為0）的中央有一自由電子由靜止開始發(fā)射，之后在各狹縫間持續(xù)加速。若電子質(zhì)量為m，電荷量為e，交變電源電壓為U，周期為T。不考慮電子的重力和相對論效應(yīng)，忽略電子通過圓筒狹縫的時間，下列說法正確的是（）
A．電子在圓筒里做加速運(yùn)動
B．要實(shí)現(xiàn)加速，電子在圓筒運(yùn)動時間必須為T
C．第n個圓筒的長度應(yīng)滿足
D．保持加速器筒長不變，若要加速比荷更大的粒子，則要調(diào)小交變電壓的周期
10．1909年密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測得電子的電荷量，因此獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎，實(shí)驗(yàn)裝置如圖。兩塊水平放置相距為d的金屬板A、B分別與電源正、負(fù)兩極相接，從A板上小孔進(jìn)入兩板間的油滴因摩擦帶上一定的電荷量。兩金屬板間未加電壓時，通過顯微鏡觀察到某帶電油滴P以速度大小豎直向下勻速運(yùn)動；當(dāng)油滴P經(jīng)過板間M點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）時金屬板加上電壓U，經(jīng)過一段時間，發(fā)現(xiàn)油滴P恰以速度大小豎直向上勻速經(jīng)過M點(diǎn)。已知油滴運(yùn)動時所受空氣阻力大小為，其中k為比例系數(shù)，v為油滴運(yùn)動速率，r為油滴的半徑，不計(jì)空氣浮力，重力加速度為g。下列說法正確的是（）
A．油滴P兩次經(jīng)過M點(diǎn)時速度、大小相等
B．油滴P所帶電荷量的值為
C．油滴P先后兩次經(jīng)過M點(diǎn)經(jīng)歷的時間為
D．從金屬板加上電壓到油滴向上勻速運(yùn)動的過程中，油滴P的加速度先增大后減小
11．如圖所示，平行板電容器上極板MN與下極板PQ水平放置，一帶電液滴從下極板P點(diǎn)射入，恰好沿直線從上極板N點(diǎn)射出。下列說法正確的是（）
A．該電容器上極板一定帶負(fù)電
B．液滴從P點(diǎn)到N點(diǎn)的過程中速度增加
C．液滴從P點(diǎn)到N點(diǎn)的過程中電勢能減少
D．液滴從P點(diǎn)以原速度射入后可能做勻減速直線運(yùn)動
12．如圖所示，充電后水平放置的平行板電容器與電源斷開，金屬板相距為d，一質(zhì)量為m、電荷量為的油滴從下極板邊緣射入，并沿直線從上極板邊緣射出（軌跡如圖中虛線所示），若僅將平行板電容器上極板平行上移距離后，其他條件保持不變，重力加速度大小為g，則下列說法正確的是（）
A．平移后油滴將做勻加速直線運(yùn)動
B．平移后電場強(qiáng)度大于，方向豎直向下
C．平移后下板和上板之間的電勢差大小為
D．平移后油滴穿越兩板之間的電場后電勢能減少了
13．工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會用到需要避光儲存的絕緣液體原料，為了方便測量其深度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下裝置。在儲存液體原料的桶的外側(cè)底部，放置一個與桶底形狀相同、面積為S的金屬板，桶內(nèi)有一面積為S的輕質(zhì)金屬箔板，漂浮在液體表面上。圓桶由絕緣材料制成，桶壁厚度可忽略不計(jì)，使用時需要進(jìn)行如下操作：
(1)將開關(guān)接“1”接線柱，電容器充滿電后，將開關(guān)接“2”接線柱，電流傳感器記錄下電流隨時間的變化關(guān)系如圖?？芍娙萜鞒錆M電后的電荷量 C。
(2)再將開關(guān)接“1”接線柱，電容器充滿電后，將開關(guān)接“3”接線柱，電壓傳感器的示數(shù)為。可根據(jù)的大小得出液體的深度；改變深度，電壓傳感器示數(shù)隨之改變。根據(jù)所學(xué)知識判斷電壓傳感器示數(shù)和液體的深度成關(guān)系（填“線性”、“非線性”）。
(3)由于工作過程中電荷量會有一定的損失，將導(dǎo)致深度的測量結(jié)果（填“偏大”、“偏小”、“不受影響”）。
14．電流傳感器不僅可以和電流表一樣測電流，而且還具有反應(yīng)快、能捕捉到瞬間電流變化等優(yōu)點(diǎn)。某學(xué)習(xí)小組用傳感器觀察電容器的充放電現(xiàn)象并測量該電容器的電容。實(shí)驗(yàn)操作如下：
①小組成員按照圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)物連接；
②先將開關(guān)S撥至1端，電源向電容器充電，電壓傳感器記錄這一過程中電壓隨時間變化的圖線，如圖乙所示；
③然后將開關(guān)S撥至2端，電容器放電，電流傳感器記錄這一過程中電流隨時間變化的圖線，如圖丙所示。
則：
(1)電容器放電時，流過電阻R的電流方向?yàn)? ；（選填“a→b”或“b→a”）；
(2)已知圖線與t軸所圍成的面積表示電荷量，若圖丙中圖線與t軸所圍的小格數(shù)約為60個，則該電容器充電完畢后所帶的電荷量約為 C，電容大小約為 F。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
15．如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置可用來探究影響平行板電容器電容的因素，使電容器帶電后與電源斷開，將電容器左側(cè)極板和靜電計(jì)外殼均接地，電容器右側(cè)極板與靜電計(jì)金屬球相連。
(1)使用靜電計(jì)的目的是觀察電容器兩極板間的（選填“電容”“電勢差”或“電荷量”）變化情況。
(2)在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是__________。（填正確答案前的標(biāo)號）
A．將左極板向上移動一段距離，靜電計(jì)指針的張角變小
B．向兩板間插入陶瓷片時，靜電計(jì)指針的張角變大
C．將左極板右移，靜電計(jì)指針的張角變小
D．將左極板拿走，靜電計(jì)指針的張角變?yōu)榱?br>(3)某興趣小組用兩片錫箔紙做電極，用三張電容紙（某種絕緣介質(zhì)）依次間隔夾著兩層錫箔紙，一起卷成圓柱形，然后接出引線，如圖乙所示，最后密封在塑料瓶中，電容器便制成了。為增大該電容器的電容，下列方法可行的有__________。（多選，填正確答案前的標(biāo)號）
A．增大電容紙的厚度B．增大錫箔紙的厚度
C．減小電容紙的厚度D．同時增大錫箔紙和電容紙的面積
(4)同學(xué)們用同一電路分別給兩個不同的電容器充電，充電時通過傳感器的電流I隨時間t變化的圖像如圖丙中①、②所示，其中①對應(yīng)電容器C1的充電過程，②對應(yīng)電容器C2的充電過程，則兩電容器中電容較大的是（選填“C1”或“C2”）。
16．如圖所示，平行金屬板、水平放置，它們之間距離為，除邊緣外，它們之間的電場可以看為勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為。一質(zhì)量為、電荷量為的帶正電粒子從板由靜止釋放。已知，重力加速度為，忽略空氣阻力。
（1）求帶電粒子的加速度；
（2）若在帶電粒子運(yùn)動距離時，電場強(qiáng)度大小不變，方向相反，不考慮調(diào)換時間，求該粒子從板運(yùn)動到板經(jīng)歷的時間。
17．帶電量為、質(zhì)量為0.4kg的小球在電場力作用下沿光滑絕緣水平面做勻變速直線運(yùn)動，勻強(qiáng)電場方向與水平面平行。小球位移與時間關(guān)系滿足（式中x以m為單位，t以s為單位），從時刻開始運(yùn)動到末，小球從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)。求：
（1）電場強(qiáng)度大小E；
（2）M、N兩點(diǎn)間電勢差。
18．如圖甲所示，真空中相距d=5cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接（圖中未畫出），其中B板接地（電勢為零），A板電勢變化的規(guī)律如圖乙所示。將一個質(zhì)量m=2.0×10-27kg、電荷量q=＋1.6×10-19C的帶電粒子從緊鄰B板處釋放，不計(jì)粒子重力。求：
（1）若A板電勢變化周期T=1.0×10-5s，在t=0時將帶電粒子從緊鄰B板處無初速度釋放，粒子到達(dá)A板時速度的大?。?br>（2）A板電勢變化頻率多大時，在t= 到t=時間內(nèi)從緊臨B板處無初速釋放該帶電粒子，粒子不能到達(dá)A板。
19．如圖所示，水平放置的平行板電容器上板上開有一個小孔，電容器兩板間距離為d，所加電壓恒定，現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球從小孔正上方2d高處由靜止開始釋放，從小孔進(jìn)入電容器后恰好做勻速直線運(yùn)動。重力加速度為g。
（1）求電容器兩板間電壓，并判斷上、下板哪一板電勢較高；
（2）若在其他條件不變的情況下，僅將下板向下移動距離d，求：
①小球在電容器內(nèi)運(yùn)動的加速度大?。?br>②小球到達(dá)下板時的速度大小。
20．真空中一質(zhì)量為m、帶電荷量為的油滴從A點(diǎn)以一定的速度豎直向上射出，經(jīng)時間后油滴速度減為0，此時在空間施加一沿豎直方向的勻強(qiáng)電場，持續(xù)一段時間后，將電場反向，但其大小保持不變，再持續(xù)同樣的一段時間后，油滴恰好回到A點(diǎn)，重力加速度大小為g。求：
（1）油滴回到A點(diǎn)時的動能；
（2）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小E；
（3）油滴上升的最大高度h。
目錄
01 模擬基礎(chǔ)練
【題型一】實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象
【題型二】電容器的動態(tài)分析
【題型三】電容器帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動
02 重難創(chuàng)新練

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