【文档说明】高考物理一轮复习（通用版）分层限时跟踪练20 Word版含解析.doc，共(11)页，232.500 KB，由MTyang资料小铺上传

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分层限时跟踪练(二十)(限时40分钟)一、单项选择题1．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．两板间有一个正试探电荷固定在P点，如图6-3-13所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势，W

表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是()图6-3-13【解析】由平行板电容器的电容C＝εrS4πkd可知d减小时，C变大，但不是一次函数，A错．在电容器两极板所带电荷量一

定的情况下，U＝QC，E＝Ud＝4πkQεrS与d无关，则B错．在负极板接地的情况下，设没有移动负极板时P点距负极板的距离d，移动x后为d－x.因为移动极板过程中电场强度E不变．故φP＝E(d－x)＝Ed－Ex，其中x≤l0，则C正确；正电荷在P点的电势能Ep＝qφP

＝qEd－qEx，显然D错．【答案】C2．(2015·株洲质检)水平平行放置的金属板a、b间加上恒定电压，两板间距离为d.一带电粒子紧贴a板水平射入电场，刚好紧贴b板射出，如图6-3-14所示．在其他条件

不变的情况下，将b板向下平移一段距离x，带电粒子刚好从两板中央射出．不考虑重力的影响，则()图6-3-14A．x＝dB．x＝12dC．x＝2dD．x＝(2－1)d【解析】刚好紧贴b板射出时d＝12·Uqdm·t2，刚好从两板中央射

出时d＋x2＝12·Uq（d＋x）m·t2，解得x＝(2－1)d.【答案】D3．(2014·天津高考)如图6-3-15所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷．一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么(

)图6-3-15A．若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷B．微粒从M点运动到N点电势能一定增加C．微粒从M点运动到N点动能一定增加D．微粒从M点运动到N点机械能一定增加【解析】分析微粒的运动轨迹可知，微粒的合力方向一定竖直向下，由

于微粒的重力不可忽略，故微粒所受的电场力可能向下，也可能向上，故A错误；微粒从M点运动到N点，电场力可能做正功，也可能做负功，故微粒的电势能可能减小，也可能增大，故B错误；微粒从M点运动到N点过程中，合力做正功，故微粒的动能一定增加，C正确；微粒从M点运动到N

点的过程中，除重力之外的电场力可能做正功，也可能做负功，故机械能不一定增加，D错误．【答案】C4．(2013·全国卷Ⅰ)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小

孔正上方d2处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移d3，则从P点开始下落的相同粒子将()A．打到下极板上B．在下极板处返回C．在距上极板d2处返回D．在

距上极板25d处返回【解析】带电粒子在重力作用下下落，此过程中重力做正功，当带电粒子进入平行板电容器时，电场力对带电粒子做负功，若带电粒子在下极板处返回，由动能定理得mg(d2＋d)－qU＝0；若电容器下极板上移d3，设带电粒子在距上极板d′处返回，则重力做功WG＝m

g(d2＋d′)，电场力做功W电＝－qU′＝－qd′（d－d3）U＝－q3d′2dU，由动能定理得WG＋W电＝0，联立各式解得d′＝25d，选项D正确．【答案】D5．如图6-3-16所示，一方向竖直向上、电场强度大

小为E的匀强电场中有一半径为R的竖直圆形轨道，其圆心为O，圆形轨道与电场区域的左边界相切，在圆形轨道左侧有一平行板电容器AB，A板带正电，B板带负电，两板间电势差U可改变，一带正电粒子(粒子重力不计)从靠近A板处由静止释放，经加速后从圆形轨道与电场区域左边界切点处的小孔进入圆形轨道

区域，最后打在圆形轨道上，则下列说法中正确的是()图6-3-16A．调节电压U，可使粒子垂直打在圆形轨道上B．粒子将向下偏转C．存在唯一的加速电压U使粒子在圆形轨道区域的竖直偏移量为R2D．当粒子打在圆心O的正上方时，加速电压U＝ER4【解析】如果粒子能垂直

打在圆形轨道上，则粒子打在圆形轨道上瞬间的速度的反向延长线必经过圆心，与类平抛运动中末速度反向延长线交于水平位移的中点矛盾，所以A错误；由电场方向和粒子电性可知粒子将向上偏转，B错误；当竖直偏移量为R2时，粒子可以打在圆形轨道上关于竖直直径左右对称的两个点，即存在两个水平位移，两个初速度，

进而可得到两个加速电压，所以C错误；由x＝R＝v0t，y＝R＝12qEmt2，qU＝12mv20，联立可得U＝ER4，D正确．【答案】D二、多项选择题6．如图6-3-17所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好

处于静止状态．以下说法中正确的是()图6-3-17A．若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流B．若将A板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流C．若将S断开，则油滴立即做自由落体运动，G中无电流D．若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，则油滴向上加

速运动，G中有b→a的电流【解析】根据电路图可知，A板带负电，B板带正电，原来油滴恰好处于静止状态，说明油滴受到的竖直向上的电场力刚好与重力平衡；当S闭合，若将A板向上平移一小段位移，则板间间距d变大，而两板间电压U此时不变，故板间场强E＝Ud变小，油滴所受合力方向向下，所以油滴向下加速运

动，而根据C＝εrS4πkd可知，电容C减小，故两板所带电荷量Q也减小，因此电容器放电，所以G中有b→a的电流，选项A正确；在S闭合的情况下，若将A板向左平移一小段位移，两板间电压U和板间间距d都不变，所以板间场强E不变，油滴受力平衡，仍然静止，但是两板的正对面积S减小了，根

据C＝εrS4πkd可知，电容C减小，两板所带电荷量Q也减小，电容器放电，所以G中有b→a的电流，选项B正确；若将S断开，两板所带电荷量保持不变，板间场强E也不变，油滴仍然静止，选项C错误；若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，两板所带电荷量Q仍保持不变，两板间间距d变小，根据C＝εrS4πkd

，U＝QC和E＝Ud，可得E＝4πkQεrS，显然，两板间场强E不变，所以油滴仍然静止，G中无电流，选项D错误．【答案】AB7．三个分别带有正电、负电和不带电的质量相同的颗粒，从水平放置的平行带电金属板左侧以相

同速度v0垂直电场线方向射入匀强电场，分别落在带正电荷的下极板上的a、b、c三点，如图6-3-18所示，下面判断正确的是()图6-3-18A．落在a点的颗粒带正电，c点的带负电，b点的不带电B．落在a、b、c点的颗粒在电场中的加速

度的关系是aa>ab>acC．三个颗粒在电场中运动的时间关系是ta>tb>tcD．电场力对落在c点的颗粒做负功【解析】由于带电粒子都打在极板上，所以沿电场方向匀加速运动的时间t＝2ya，垂直电场方向匀速运动由x＝v0t，得ta<tb<tc，所以aa>ab>ac，再由牛顿第

二定律可推出，落在a点的颗粒带负电，b点的不带电，c点的带正电，故正确选项为B、D.【答案】BD8．如图6-3-19所示，一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电场中，以初速度v0沿ON在竖直面内做

匀变速直线运动．ON与水平面的夹角为30°，重力加速度为g，且mg＝Eq，则()图6-3-19A．电场方向竖直向上B．小球运动的加速度大小为gC．小球上升的最大高度为v202gD．若小球在初始位移的电势能为零，则小球电势能的最

大值为mv204【解析】由于带电小球在竖直面内做匀变速直线运动，其合力沿ON方向，而mg＝qE，由三角形定则，可知电场方向与ON方向成120°角，A错误；由图中几何关系可知，其合力为mg，由牛顿第二定律可知a＝g，方向与初速度方向相反，B正确；设

带电小球上升的最大高度为h，由动能定理可得：－mg·2h＝0－12mv20，解得：h＝v204g，C错误；电场力做负功，带电小球的电势能变大，当带电小球速度为零时，其电势能最大，则Ep＝－qE·2hcos120°＝qEh＝mg·v204g＝mv204，D正确．

【答案】BD9．(2016·北京西城区模拟)如图6-3-20所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量为＋q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动．AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径．已知重力加速度为g，电场强度E＝mgq.下列说

法正确的是()图6-3-20A．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为gLB．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时的机械能最大C．若将小球在A点由静止开始释放，它将在ACBD圆弧上往复运动D．若将小球在A点以大小为

gL的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点【解析】小球运动到由圆心指向合力方向的位置时速度最大，对称位置速度最小，所以选项A错误；电场力做功等于机械能的变化，B点时电场力做功最多，机械能最大，所以选项B正确；由A点静止释放，先沿合力方向做匀

加速直线运动，所以选项C错误；在等效“重力”场中，小球在A点以大小为gL的速度竖直向上抛出，可以运动到B点，所以选项D正确．【答案】BD三、非选择题10．如图6-3-21所示，质量m＝2.0×10－4kg、电荷量q＝1.0×10－6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的

电场强度为E的匀强电场中．取g＝10m/s2.图6-3-21(1)求匀强电场的电场强度E的大小和方向；(2)在t＝0时刻，电场强度大小突然变为E0＝4.0×103N/C，方向不变，求在t＝0.20s时间内电场力做的功；(3)在t＝0.20s时突然撤掉电场，求带电微粒回到出

发点时的动能．【解析】(1)因微粒静止，知其受力平衡，对其受力分析有qE＝mg得E＝mgq＝2.0×103N/C，方向竖直向上．(2)在t＝0时刻，电场强度大小突然变为E0＝4.0×103N/C，设微粒

的加速度为a，在t＝0.20s时间内上升高度为h，电场力做功为W，则qE0－mg＝ma解得a＝10m/s2h＝12at2＝0.20mW＝qE0h＝8.0×10－4J.(3)设在t＝0.20s时刻突然撤

掉电场时微粒的速度大小为v，回到出发点的动能为Ek，则v＝atEk＝mgh＋12mv2解得Ek＝8.0×10－4J.【答案】(1)2.0×103N/C，方向竖直向上(2)8.0×10－4J(3)8.0×10－4J11．如图6-3-22所示，在竖直平面内，AB为水平放置

的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过绝缘光滑的四分之一圆弧轨道平滑连接，圆弧轨道的圆心为O、半径为R＝0.50m，轨道所在空间存在电场强度方向水平向右、大小为E＝1.0×104N/C的匀强电

场，现有质量为m＝0.20kg、电荷量为q＝＋8.0×10－4C的带电体(可视为质点)，从A点由静止开始运动，已知sAB＝1.0m，带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.2.设带电体与轨道之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．

(重力加速度取g＝10m/s2)图6-3-22(1)求带电体运动到圆弧轨道上C点时的速度大小；(2)带电体最终做什么运动？尽可能详细地说明；(3)整个运动过程中，由于摩擦而产生的热量为多少？【解析】(1)由A点到C点利用动能定理得qE(sAB＋R)－μmgsAB－mg

R＝12mv2代入数据得v＝106m/s.(2)如图所示，带电体最终将在G点两侧C、F两点之间沿轨道做周期性运动，∠COG＝∠GOF，满足tan∠COG＝mgqE＝14.(3)当带电体最终做周期性运动时，动能、重力势能、电势能之和守恒，带电体在C点速度为

零．由A点到C点利用能量守恒有qE(sAB＋R)＝mgR＋QQ＝11J.【答案】(1)106m/s(2)见解析(3)11J12．如图6-3-23所示，水平位置的平行板电容器，原来AB两板不带电，B极板接地，它的极板长

l＝0.1m，两板间距离d＝0.4cm，现有一微粒质量m＝2.0×10－6kg，带电荷量q＝＋1.0×10－8C，以一定初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用微粒恰好能落到A板的中点O处，取g＝10m/s2.试求：图6-3-23(1)带电粒子入射初速度v0的大小

；(2)现使电容器带上电荷，使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出，则带电后A板的电势范围？【解析】(1)电容器不带电时，微粒做平抛运动，则有l2＝v0td2＝12gt2联立两式得v0＝l2gd代入数据得v0＝2

.5m/s.(2)若使微粒能从电容器右侧射出，则要求A板的电势大于0，且B板接地电势等于0，则有UAB＝φA－φB＝φAA板电势最小时，微粒刚好从A板右侧边缘射出，则有l＝v0t1d2＝12a1t21且mg－qφAmind＝ma1联立以上各式得φ

Amin＝6VA板电势最大时，微粒刚好从B板右侧边缘射出，则有qφAmaxd－mg＝ma2且有a2＝a1代入数据解得φAmax＝10V综上可得6V≤φA≤10V.【答案】(1)v0＝2.5m/s(2)6V≤φA≤10V