2025优化设计一轮第4讲 电容器 实验 观察电容器充放电现象 带电粒子在电场中的运动.docx

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1、第4讲电容器实验:观察电容器充放电现象带电粒子在电场中的运动基础对点练题组一电容器1.（2024广东忠州一根）某实脸小姐为了定性探究平行板电容器的电容C与极板间距岗d、极板的正对面积S和极板间的电介帽之间的关系,实蛤装置图如图所示.本实验采用的科学方法是（）A.理想实验法B.等效替代法C.控制变质法D.微元法2.（2022点庆卷）某同学采用平行板电容涔测量材料整出方向尺度随湿度变化的奘置示意图如图所示,电容器上板板固定.卜.极板UJ随材料尺度的变化上卜移动,两极板间电压不变。若材料海度降低时,极板上所带的电荷城变少.则（）_y.外电路-被测材料:加热2S；A.材料萼直方向尺度减小B.帙板间电场

2、强咬不变C.极板制电场强度变大D,电容器电容变大3.（2024福建三明检测）如图所示,水平放盥的A,B板和M、N板分别组成平行板电容器C1和Q1A极通过一理想二极管与M板相连接.B板和N板都接地.M、N两板之间插有电介质.A板和B板正中均有一小孔.两孔在同一竖直线上。现让A板带正电.稳定后.一带电液滴从小孔正上方由静止开始下落.穿过小孔到达B板处连度恰为零，空气阻力忽略不计,板间电场视为匀强电场。下列说法正确的是（）m.qiA仪将A板向下移动一小段矩离后,A板电势升高B.仅将N板向右移一小段南禹时.G、G均不充放电C仅在M.N板间更换相对介电常数更大的电介质时.G充电.C?放电D.M板向下移动

3、一小段印离时,液滴不能穿过B板小孔题组二观察电容器的充放电现歙4.道路压线测速系统.不仅可以测速,也可以测量是否超规.其结构原理可以理解为如图甲所示的电路.感应城连接电容器C的其中一块极板,下轮压在感应线上会改变电容器两极板间的跖离戾放电流表G中有瞬间电流,压力越大,电流峥值也越大,汽车的前、后轮先后经过第应战.回路中产生两次脉冲电流如图乙所示,以顺时针方向为电流正方向,则（）甲A.车轮压线时,电容器两极板间M离变小B.乍轮势过延观线电容器先充电后放电C.增大电皿R的阻值.稳定后电容涔所希的电荷量减小D.若汽车前后轮间距为2.5m.可估算车速约为7.711Vs5,某实验小祖利用如下器材;IaM

4、电容器的电容:直流稳压电源、荷测电容器（额定电压12V）,定值电阻H1.=I204、定值电阻R2=8QR、电流传感器、数据采集器和计算机、单刀双博开关S、导线若干.实脸过程如卜Z将定伯电阻体等器材按图卬连接电路后,让开关S与1端连接,电源向电容器充电；让开关S与2渊连接,测知电流的时间变化的M曲规如图乙所示；用Ri笆换用后.重更上述实验步骤.测得电流随时间变化的八曲线如图内中的某条虚线所小O两次实验中电源的输出电压相同,请【可答下列问题:（I）电源的怆出电压为V.利用计算机软件冽得图乙中i-t曲莲与两坐标轴所围的面枳为54mAS.则电容的电容为F：（2）f1.R2替换心后.电流随时间变化的H曲

5、城应该是图内中的（选燃2C”或“，）.判断的依据是,逾组三带电粒子在电场中的运动6 .（多it）（2O22福建卷）我国霍尔推进器技术世界领先.其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场.该区域内有一与电场近似垂H的约束磁场（未画出）用于提高工作物被被电离的比例。工作时.工作物质筑气进入放电通道后被电离为舐离子,再经电场加速喷出,形成推力。某次测试中,假气被电离的比例为95%,假离f喷射速度为Ifx1.O4ms,推进器产生的推力为8IO2N,已知JK国子的比荷为7.3X1O5C&g:计算时.取翻黑子的初速度为零,忽略破场对禽子的作用力及离子之间的相互作用JW）阳极阴极A.然离子的

6、加速电压约为175VB,武离了的加速电压约为7（X）VC很窝子向外喷射形成的电流约为37AD.用杪进入放电通道的JK气桥球约为5.3XK）Skg7 .（多选）如图所示.初速度大小为0、电荷最为力不计虫力的带电粒子经左侧加速电场加速后,乖且于电场线方向进入偏转电场.当粒子进入偏转电场时的初速度大小为时时,粒子离开假转电场肘沿电场规方向的速度大小为炉争其他条件不变,仅减小加速电压,粒子离开假转电场时的速股P有可能是（A.y1.B.%8 .不问存在水平向左的匀覆电场,一质收为,、电荷业为q的小球出M点以速度处I1.向上撤出.运动到最高点P时速度大小恰好也为师一段时间后落网到与抛出点等高的N点（图中未

7、图出）,空气阻力不计.电力加速度为g.小球从M到N的过程中,下列说法正确的是（）A.小球在电场中运动的加速度大小为次B.运动过程中速度的授小值为空C.A八N两点间的距离为运ffD.从M到N小球电势健减少苧综合提升练9 .（多i）（2024淅江温州一横）阴极射线皆可简化成如图卬所示结构,电子在。点由部止开始向右加电加速电压为S；羟加速后进入偏转电场,偏转电压为5,偏转极板间距为，士电子射出偏转电场后,直线运动时撩射到荧光屏上.荧光屏上的亮线显示出电子束的径迹.某次实验加I：如图乙所示的偏转电压.荧光屏出现如图内所示的两条亮线。已知电子的电荷时为。.卜例说法正确的是（）A,电子射出偏转电场时的动能

8、为NS+S）B.若仅使偏耳板板间距d变为原来的2倍,西亮线右端点的间柜会变为原来的TC若仅使加速电压S变为原来的2倍.电子离开保粘电场时的动能会变为原来的2倍D若仅使偏转电质5变为原来的辆亮线之间的央角的正切值会变为原来明10.（2024辽宁朝阳蜒拟）由导电的多晶硅制成的电容加速变传感器如图甲所示.图乙是其原理图.传感器UJ以看成由两个电容G、G纲成.当传感器有沿着简头方向的加速度时,多晶硅悬特梁的右仰UJ发生弯曲形变。下列对这个传感器描述正确的是（）顶房多品碎（卜.电极）村底原区多晶硅（下电极）顶层多晶硅(上电极)多IftW悬臂粱村底Wi层多热硅(卜电极)A.匀速向上运动时.C1减小.C2增

9、大B,保持加速度恒定向上运动时C减小,G增大C.由静止突然加速向上运动时,G减小,Q增大D.正在匀速向上焰动的传感器突然停止运动时.G减小Cz增大11.在光滑绝缘水平面上有A、P.B三个点.PA=4PB,一施埴为旧的小球受到沿PA方向的恒定技力作用,并从尸点在水平面内以某一初速度乖1PA抛出,小球在运动过程中恰好通过B点,此时其速度大小为机速度大小的苧倍。使小球带上电荷量为g的正电.同时加上一水平方向的匀强电场.若将此带电小球从P点以同样的初速度大小在水平面内沿某一方向抽出.小球也通过8点.此时小球的速度大小是初速度大小的2倍.若该带电小球从P点以同样的初速度大小在水平面内沿另一方向撤出.恰好

10、通过八点枇时小球的逑度大小为初速度大小的11倍,己知小球无论是否带电.均受到大小为A.沿PA方向的恒定拉力作用iAP8=.求tan.(2)求电场的电场强度大小以及电场的方向与PA的夹角的氽弦值cos.(3)有电场且小球带电时,求小球从P点运动到点过程与从P点运动到B点过程的电势能变化吊:的比他。参考答案第4讲电容器实验:观察电容器充放电现象带电粒子在电场中的运动IC解析研究两极板之间距离乩两极板的正对面积S、两极板间插入的电介质对电容器电容的影响时.必须保持其中的两个物理量不变.探究电容C与另一个量的关系,这种方法为控制交量法。故选C。2.解析核板之间电压不变,极板上所带的电荷量变少,根据C=

11、，可知,电容减小,根据电容的决定式0=照可知，极板间距通大极板之间形成匀强电扬，根据Eq可知极板间电场强度减小,B、C、D错误;极板问距d通大,材料竖立方向尺度减小.A正确。3.B解析根据电容决定式C=品和定义式C1.可知,仅将A板向下移动一小段距离后,G电容通大,设A板电荷量不变,则A板电势降低,M板要给A板充电,但是二极管反向,所以不能充电，故A板电荷量不变,A板电势降低,故A错误;仅将N板向右移一小段距离时,则Q电容戒小,设M板电荷量不变,则M板电势升高.M板要蛤A板充电,但是二探管反向,所以不能充电.故M坂电荷量不变小板电荷量不变、G均不充放电.故B正确:仅在M、N板间更焕相对介电常数

12、更大的电介断时.则G电容增大,设M板电行量不爻M1.M板电势降低,A板要给M板充电二极管正向导通,所以能充电,则G放电Cz充电做C错误;M板向下移动一小段距弟时,则G电容增大,设M板电荷量不变,则M板电势降低.A板要拾M板充电,二极管正向导通,所以能充电.则G放.C2充电.A、B板间电场强度减小.带电液滴在板间克服静电力做功减小,故液滴能穿过B板小孔,故D错误。1 .1）解析车轮压境时,由图乙可知电流方向沿顺时针方向,电容器上极板带负电,下机板带正电，此时电容器在放电.电容器所苦的电荷量减小,电容器与电源相连.电容器电压不变,根据电容器的定义式C号和决定式C=J,可知车轮压线时电容器两极板间距

13、离变大,故A错俣;由图乙可知电流先沿顺时针方向再沿逆时针方向,所以车轮经过感应线电容器先放电后充电.故B错误;增大电IaR的航值,对电容器的电容大小没有影响,对稳定后电容器所带的电荷量没有影响.故C楮误;由图乙可知.前后轮经过感应线的时间间隔为r=0.32Ss,若汽车前后轮间距为=2.5叫则汽车速度约为,=y=7.7Ink故D正确。5 .答案（I）IO.8510（2k4小干R的阻值,电容器的放电电流增大,电容器所带的电荷量不变.则放电时间减少解析台图乙可知,最大电流为n=90mA=0.09A,因此最大电压为1.m=rret=10.8V,可得电源的输出电压为10.8V,电容器所带的电荷量为g=5

14、4mAs=00S4C电容器的电容为C=-=510,mFo(2)用色替换尺后,电流随时可变化的对曲爱应该是图丙中的C因为凡小于吊的阻值,电容器的放电电流堆大,电容器所带的电荷量不变,则放电时间被少。6 .AD解析限离子经电场加速,根据动能定理有q(=。律加速电压U=2i=175V.故A正确.B错误;在4时何内,有质量为&”的机离子以速度y喷射而出,形成电流为/.由动量定理律F4=A,M.进入放电通道的氮气质量为Amo.被电高的比例为小则有答=等.联解得誓=5=5.3xIOk&故D正琳在4时何内,有电荷量为AQ的次离子喷射出.则有AQ=蜘,/=当联立解得=f9=3.7,.故C错误。Vm7.AB解析

15、由美平柑运动知/.=IMB=MfY=M联立解理=华,设粒子以速度也射入电场,沿电4,1.场方向的速度大小为v,=j,粒子射出电场的速度大小v=Jvx2+().vx2=(9)时4取最小值闰3咚代入求得最小速度大小V=争演故选A、B.8.B解析小球在竖直方向做竖直上拗运动,从M点运动到最高点。满足/=2,水平方向做初速度为。的句加速直浅运动.从.M点运动到最高点P满足小W解得,=R,根据矢量合成法时.小球的合加速度大小为.故A精误:唳据姜直方向的运动规律可知,当小球从P点落回到N点时.其运动时间也为/建.所以有MN=；/(2J-=巡.故C错误:根据运动的分解南初速度沿垂直加92g速度和沿加速度方向分解,可知当沿着加速度方向的分速度为。时.小球的合理度最小,且合速度等于与加速度垂直的速度分量大小,即V=学心小球速度达到最小时所经历的时间，尸宪=2a爱=g所以到达N点的速度为=5v其动能为空.根据功能关系可知.小球电势能的减小量为A0=亨-呼