1、如图所示,质量为m、电荷为q的带电粒子从静止开始被电压U1加速,沿平行板电容器两极板的中心线OO′弹射到电容器内,并从右侧弹射出去边。 电容器极板的长度等于极板之间的距离,两极板之间的电压为U2,则带电粒子通过电容器时的动能增量为。
带电粒子没有初速度,在加速电场中加速,然后以一定速度垂直进入偏转电场。 由于速度与电场力垂直,粒子首先作匀加速直线运动,然后作准平面投影运动。 这种平抛运动可以看作是沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向的匀加速直线运动。 利用加速电场的电压U可以计算进入偏转电场的初速度,由运动学公式可以计算出电容器内初速度方向的时间。 由于部分运动之间的等时性,可以计算出偏转位移y,然后根据动能定理求出带电粒子通过电容器时的动能增量。
【分析】
带电粒子在U1中加速过程中,根据动能定理:
U1q=
解决方案必须:
进入电容器后,进行平投动作。
假设电容器的极板长度为l,则平行电容器极板的方向为:
垂直电容器板方向为:
y=
根据粒子在电容器中运动过程中的动能定理:=
所以答案是:
2、如图所示电路中,A、B为平行板电容器的两块金属板。 先合上电钥匙S,等待电路稳定后,断开S,并将B板向下移动一小段距离,保持两块板之间某点P与A板的距离不变。 那么下列说法不正确的是( )
A、电容器的电容量变小
B.电容器内部电场强度增大
C.电容器内部的电场强度保持不变
D、P点电位增加
当电容器的电荷保持不变时,向下移动B板将导致电容变化,电压也变化。 根据E=和c=组合,可以得到E=来判断电场强度是否发生变化。 然后根据电荷的带电性,可以判断电势能是否增加。
【分析】
A、根据c=,当B板向下移动一小段距离时,距离d增大,其他条件不变,导致电容变小,故A正确;
B、根据E=和c=组合高中物理带电电容,可得E=。 由于电量不变,场强不变,所以B错误,C正确;
D、B板接地,场强不变,故P点与地电位差增大,即P点电位增大,故D正确;
本题错误,故选:B
3、如图所示,水平放置的两块平行相对的金属板a、b与电池连接。 与两板等距的 M 点有一个静止的带电液滴。如果 A 板向下移动少量
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距离,但仍在 M 点之上。稳定后,下列说法正确的是( )
①液滴会加速向下运动
②M点电位增加
③M点电场强度变小
④ 在a板移动之前和之后的两种情况下,如果液滴从a板移动到b板,电场力将做相同的功
A。 ①②
B、③④
C、①③
D、②④
在电场力和重力的共同作用下,带电液滴处于静止状态,两种力达到平衡。 当上极板向下移动一小段距离时,平行板电容器的电容量发生变化,引起两极板之间的电荷发生变化; 由于两块板之间的电压保持不变,当距离变小时,液滴的电场强度发生变化。 变化,最终确定电场力与重力的关系。
【分析】
① 金属极板a、b仍与电池连接,极板间电压保持不变; 而带电液滴由于重力和M处的电场力而处于静止状态。当板a向下移动一小段距离时,板之间产生电场。 强度变大,使得电场力大于重力,导致带电液滴向上移动。 因此①是错误的;
②当a板向下移动一小段距离时,板间电场强度变大,而M点到零电位(下板)的距离保持不变。 由U=Ed可知,M点与零电位的距离增大,电位差增大,M点电位高于零,因此M点电位增大。 故②正确;
③水平放置的平行且相对的金属板a、b与电池相连,使两板电压保持不变; 而带电液滴由于重力和M处的电场力而处于静止状态。当板a向下移动一小段距离时,由E=可知板间的电场强度变大。 因此③是错误的;
④ 在a板移动前后两种情况下,如果液滴从a板移动到b板,由于两板电压保持不变,由W=qU可知,因此电场力做同样的功。 故④正确;
所以选D
4、如图所示,电压U保持恒定,C1、C2为两个电容,R1、R2、R3为三个非零阻值的定值电阻。 已知C1>C2,且Cl的电荷量等于C2的电荷量。 若交换C1和R1,其他条件不变,下列说法错误的是( )
A.通过电路的电流比以前小
B、C1的电荷比以前小
C. C2的电荷比以前大
D、C1的电荷量大于C2的电荷量
当电路稳定时,R3所在电路中没有电流。 电阻器R1和R2串联。 C1和C2分别与R1和R2并联。 根据电容器容量公式Q=CU,通过比较电压,可以根据串联的特点来比较电阻。 交换C1和R1的位置后,将三个电阻串联起来,根据欧姆定律分析电流的变化,从而确定两个电容电压的变化,从而得到电量的变化可以判断。
【分析】
A. 交换C1和R1后,三个电阻串联。 根据欧姆定律,电路中的总电流减小,因此 A 是正确的。
B、将C1、R1位置互换后,C1的电压等于电阻R1、R3的串联电压,大于原来与R1并联时的电压。 因此,电容器C1的电压增加。 由Q=CU可知C1的电荷增加。 大,所以B错。
C、同理,随着C2电压的增加,功率也增加,所以C是正确的。
D、首先串联电阻R1、R2,C1、C2分别与R1、R2并联。 由于C1>C2,所以电量Q相等。 由Q=CU可知:电容C1的电压越小,电阻R1的电压越小。 根据串联电路电压与电阻成正比的特性,R1必须小于R2。 因此,C1 两端的电压小于 C2 两端的电压。 由Q=CU可知C1的电荷量大于C2的电荷量,D正确;
这题错了,选B
日常问题分析
图中所示电路中,开关S闭合。 现在增加电容器A和B两极板之间的距离。下列说法正确的是( )
A、电容器的电容量会增大,电荷量也会增加。
B、电容器的电容量会减小,电荷量会增加。
C、电容器的电容量将保持不变,电荷量也将保持不变。
D、电容器的电容量会减小,电荷量保持不变。
【分析】
当电容器A和B极板之间的距离增加时,已知电容会减小,而电容器两极板之间的电压是恒定的。 由Q=CU可知,电容的电荷量应减少高中物理带电电容,但由于二极管的单向导通性质,其反向电阻无穷大,可以认为是停电,从而防止中和正电荷和负电荷,所以电荷量保持不变。