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课时跟踪检测(三十二)电容器带电粒子在电场中的运动

一、立足主干知识,注重基础性和综合性

1.当带电的云层离地面较近时,云和地面形成一个巨型电容器,它们之间会形成一个强电场,若云层带电量一定,将云层底面及地面始终都看作平整的平面,则()

A.当云层向下靠近地面时,该电容器的电容将减小

B.当云层向下靠近地面时,云层和地面间的电势差将增大

C.当云层向下靠近地面时,云层和地面间的电场强度将增大

D.当云层底面积增大时,该电容器的电容将增大

解析:选D根据电容器电容的决定式C=εrS4πkd,可知,当云层向下靠近地面时,d减小,该电容器的电容C将增大,故A错误;根据电容器电容的定义式C=QU可知,当云层向下靠近地面时,该电容器的电容C增大,由于电荷量Q不变,则云层和地面间的电势差将减小,故B错误;根据电场强度与电势差的关系E=Ud,再联立上面两式可得E=4πkQεrS,则当云层向下靠近地面时,云层和地面间的电场强度将不变,故C错误;根据电容器电容的决定式可知,当云层底面积增大时,正对面积

2.利用图示装置通过静电计指针偏角的变化情况可以探究有关平行板电容器问题,开始时,两金属板A、B竖直平行且正对,开关S闭合。下列说法正确的是()

A.若仅将A板缓慢竖直向上平移,则静电计指针的偏转角度增大

B.若S断开后,仅将A板缓慢竖直向上平移,则静电计指针的偏转角度增大

C.若S断开后,仅在A、B板间插入玻璃板,则静电计指针的偏转角度增大

D.若S断开后,仅将A板缓慢水平向左平移,则静电计指针的偏转角度减小

解析:选B静电计测量的是电容器两极板间的电压,由于开关S闭合,电容器一直接电源,电容器两极板间的电压保持不变,静电计指针的偏转角度保持不变,A错误;S断开后,电容器所带的电荷量Q保持不变,由C=εrS4πkd、C=QU可得U=4πkQεrSd,仅将A板缓慢竖直向上平移即S变小时,U变大,故静电计指针的偏转角度增大,B正确;S断开后,仅在A、B板间插入玻璃板,εr增大,U减小,故静电计指针的偏转角度减小,C错误;S断开后,仅将A板缓慢水平向左平移即

3.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,rB.2q,rC.2q,2rD.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Udq=43πr3·ρg,当电势差调整为2U时,若油滴的半径不变,则满足2Udq=43πr3·ρg,可得q=q2,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2Udq=43π(2r)3·ρg

4.如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带负电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力。若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差为U时观察到某个质量为m的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,则该油滴所带电荷量可表示为()

A.mdUg-

C.mdUg-

解析:选A油滴带负电,设电荷量为Q,油滴所受到的电场力方向向上,设加速度大小为a,由牛顿第二定律得,mg-QUd=ma,d=12at2。联立两式得,Q=mdUg

5.如图所示,C1、C2是完全相同的两个电容器,P是电容器C1两极板间的一点,在电容器C2两极板间插入一块云母板。闭合开关,电路稳定后断开开关。将云母板从C2极板间抽出的过程,下列说法正确的是()

A.P点电势升高

B.电容器C2的电容增大

C.灵敏电流计中有向右的电流

D.电容器C1两极板间的电场强度变小

解析:选A闭合开关,电路稳定后再将开关断开,两电容器极板上的带电荷量不变,根据C=εrS4πkd,电容器C2极板间云母板抽出的过程,相对介电常数εr减小,其他条件不变,则电容器C2的电容减小,B错误;由U=QC可知,电容器C2极板间的电势差变大,电容器C2处于放电状态,电容器C1处于充电状态,灵敏电流计中有向左的电流,C错误;C1充电,则电容器C1极板间的电势差变大,由E=Ud可知,电容器C1极板间的电场强度变大,D错误;由于电容器C1极板间的电场强度变大,P点与电容器C1的下极板间的电势差变大,因下极板接地,电势为零

6.平行板电容器的两极板M、N接在一恒压电源上