1、如圖所示,質量為m、電荷為q的帶電粒子從靜止開始被電壓U1加速,沿平行板電容器兩極板的中心線OO′彈射到電容器內,并從右側彈射出去邊。 電容器極板的長度等于極板之間的距離,兩極板之間的電壓為U2,則帶電粒子通過電容器時的動能增量為。
帶電粒子沒有初速度,在加速電場中加速,然后以一定速度垂直進入偏轉電場。 由于速度與電場力垂直,粒子首先作勻加速直線運動,然后作準平面投影運動。 這種平拋運動可以看作是沿初速度方向的勻速直線運動和垂直于初速度方向的勻加速直線運動。 利用加速電場的電壓U可以計算進入偏轉電場的初速度,由運動學公式可以計算出電容器內初速度方向的時間。 由于部分運動之間的等時性,可以計算出偏轉位移y,然后根據動能定理求出帶電粒子通過電容器時的動能增量。
【分析】
帶電粒子在U1中加速過程中,根據動能定理:
U1q=
解決方案必須:
進入電容器后,進行平投動作。
假設電容器的極板長度為l,則平行電容器極板的方向為:
垂直電容器板方向為:
y=
根據粒子在電容器中運動過程中的動能定理:=
所以答案是:
2、如圖所示電路中,A、B為平行板電容器的兩塊金屬板。 先合上電鑰匙S,等待電路穩定后,斷開S,并將B板向下移動一小段距離,保持兩塊板之間某點P與A板的距離不變。 那么下列說法不正確的是( )
A、電容器的電容量變小
B.電容器內部電場強度增大
C.電容器內部的電場強度保持不變
D、P點電位增加
當電容器的電荷保持不變時,向下移動B板將導致電容變化,電壓也變化。 根據E=和c=組合,可以得到E=來判斷電場強度是否發生變化。 然后根據電荷的帶電性,可以判斷電勢能是否增加。
【分析】
A、根據c=,當B板向下移動一小段距離時,距離d增大,其他條件不變,導致電容變小,故A正確;
B、根據E=和c=組合高中物理帶電電容,可得E=。 由于電量不變,場強不變,所以B錯誤,C正確;
D、B板接地,場強不變,故P點與地電位差增大,即P點電位增大,故D正確;
本題錯誤,故選:B
3、如圖所示,水平放置的兩塊平行相對的金屬板a、b與電池連接。 與兩板等距的 M 點有一個靜止的帶電液滴。如果 A 板向下移動少量
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距離,但仍在 M 點之上。穩定后,下列說法正確的是( )
①液滴會加速向下運動
②M點電位增加
③M點電場強度變小
④ 在a板移動之前和之后的兩種情況下,如果液滴從a板移動到b板,電場力將做相同的功
A。 ①②
B、③④
C、①③
D、②④
在電場力和重力的共同作用下,帶電液滴處于靜止狀態,兩種力達到平衡。 當上極板向下移動一小段距離時,平行板電容器的電容量發生變化,引起兩極板之間的電荷發生變化; 由于兩塊板之間的電壓保持不變,當距離變小時,液滴的電場強度發生變化。 變化,最終確定電場力與重力的關系。
【分析】
① 金屬極板a、b仍與電池連接,極板間電壓保持不變; 而帶電液滴由于重力和M處的電場力而處于靜止狀態。當板a向下移動一小段距離時,板之間產生電場。 強度變大,使得電場力大于重力,導致帶電液滴向上移動。 因此①是錯誤的;
②當a板向下移動一小段距離時,板間電場強度變大,而M點到零電位(下板)的距離保持不變。 由U=Ed可知,M點與零電位的距離增大,電位差增大,M點電位高于零,因此M點電位增大。 故②正確;
③水平放置的平行且相對的金屬板a、b與電池相連,使兩板電壓保持不變; 而帶電液滴由于重力和M處的電場力而處于靜止狀態。當板a向下移動一小段距離時,由E=可知板間的電場強度變大。 因此③是錯誤的;
④ 在a板移動前后兩種情況下,如果液滴從a板移動到b板,由于兩板電壓保持不變,由W=qU可知,因此電場力做同樣的功。 故④正確;
所以選D
4、如圖所示,電壓U保持恒定,C1、C2為兩個電容,R1、R2、R3為三個非零阻值的定值電阻。 已知C1>C2,且Cl的電荷量等于C2的電荷量。 若交換C1和R1,其他條件不變,下列說法錯誤的是( )
A.通過電路的電流比以前小
B、C1的電荷比以前小
C. C2的電荷比以前大
D、C1的電荷量大于C2的電荷量
當電路穩定時,R3所在電路中沒有電流。 電阻器R1和R2串聯。 C1和C2分別與R1和R2并聯。 根據電容器容量公式Q=CU,通過比較電壓,可以根據串聯的特點來比較電阻。 交換C1和R1的位置后,將三個電阻串聯起來,根據歐姆定律分析電流的變化,從而確定兩個電容電壓的變化,從而得到電量的變化可以判斷。
【分析】
A. 交換C1和R1后,三個電阻串聯。 根據歐姆定律,電路中的總電流減小,因此 A 是正確的。
B、將C1、R1位置互換后,C1的電壓等于電阻R1、R3的串聯電壓,大于原來與R1并聯時的電壓。 因此,電容器C1的電壓增加。 由Q=CU可知C1的電荷增加。 大,所以B錯。
C、同理,隨著C2電壓的增加,功率也增加,所以C是正確的。
D、首先串聯電阻R1??、R2,C1、C2分別與R1、R2并聯。 由于C1>C2,所以電量Q相等。 由Q=CU可知:電容C1的電壓越小,電阻R1的電壓越小。 根據串聯電路電壓與電阻成正比的特性,R1必須小于R2。 因此,C1 兩端的電壓小于 C2 兩端的電壓。 由Q=CU可知C1的電荷量大于C2的電荷量,D正確;
這題錯了,選B
日常問題分析
圖中所示電路中,開關S閉合。 現在增加電容器A和B兩極板之間的距離。下列說法正確的是( )
A、電容器的電容量會增大,電荷量也會增加。
B、電容器的電容量會減小,電荷量會增加。
C、電容器的電容量將保持不變,電荷量也將保持不變。
D、電容器的電容量會減小,電荷量保持不變。
【分析】
當電容器A和B極板之間的距離增加時,已知電容會減小,而電容器兩極板之間的電壓是恒定的。 由Q=CU可知,電容的電荷量應減少高中物理帶電電容,但由于二極管的單向導通性質,其反向電阻無窮大,可以認為是停電,從而防止中和正電荷和負電荷,所以電荷量保持不變。