电容器与电容带电粒子在电场中的运动
1.如图所示,一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内,当开关S闭合,小球静止时,悬线与竖直方向的夹角为θ,则( )
A.当开关S断开时,若减小平行板间的距离,则夹角θ增大
B.当开关S断开时,若增大平行板间的距离,则夹角θ增大
C.当开关S闭合时,若减小平行板间的距离,则夹角θ增大
D.当开关S闭合时,若减小平行板间的距离,则夹角θ减小
解析:C 带电小球在电容器中处于平衡时,由平衡条件有tan θ=,当开关S断开时,电容器两极板上的电荷量Q不变,由C=,U=,E=可知E=,故增大或减小两极板间的距离d,电容器两极板间的电场强度不变,θ不变,选项A、B错误;当开关S闭合时,因为两极板间的电压U不变,由E=可知,减小两极板间的距离d,E增大,θ变大,选项C正确,D错误.
2.(2018·龙岩模拟)如图,带电粒子P所带的电荷量是带电粒子Q的5倍,它们以相等的速度v0从同一点出发,沿着跟电场强度垂直的方向射入匀强电场,分别打在M、N点,若OM=MN,则P和Q的质量之比为(不计重力)( )
A.2∶5 B.5∶2
C.4∶5 D.5∶4
解析:D 粒子在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,两粒子的初速度相等,水平位移比为1∶2,由l=v0t可知运动时间比为1∶2,由y=at2得加速度之比为4∶1,根据牛顿第二定律得a=,因为电荷量比为5∶1,则质量比为5∶4,故D正确,A、B、C错误.
3.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地.一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,则( )
A.带电油滴将沿竖直方向向上运动
B.P点的电势将降低
C.带电油滴的电势能将减少
D.电容器的电容减小,而极板上所带的电荷量将增大
解析:B 电容器始终与电源连接,其两端的电压U保持不变,上极板向上移动一小段距离,意味着板间距离d增大,由E=可知E减小,带电油滴受到的电场力F=qE也减小,所以油滴将向下运动,选项A错误;设P点到下极板的距离为x,则φ=,可知P点的电势将降低,选项B正确;电势能Ep=qφ不仅和电势的高低有关,还和电荷的正负及电荷量有关,由题意分析知油滴带负电,则φ降低,Ep将增加,选项C错误;由C=可知电容C减小,由Q=CU可知极板上所带的电荷量Q也将减小,选项D错误.
4.(多选)一个带正电的微粒放在电场中,场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示.带电微粒只在电场力的作用下(不计微粒重力),由静止开始运动,则下列说法中正确的是( )
A.微粒将沿着一条直线运动
B.微粒在第2 s末的速度为零
C.微粒在第1 s内的加速度与第2 s内的加速度相同
D.微粒在第1 s内的位移与第2 s内的位移相同
解析:ABD 由图可知,E1和E2大小相等、方向相反,所以微粒奇数秒内和偶数秒内的加速度大小相等、方向相反,根据运动的对称性可知在2 s末的速度恰好是0,即微粒第1 s做加速运动,第2 s做减速运动,然后再加速,再减速,一直持续下去,微粒将沿着一条直线运动,故A、B正确,C错误;由对称性可知,微粒在第1 s内的平均速度与第2 s内的平均速度相同,由x=vt得,微粒在第1 s内的位移与第2 s内的位移相同,故D正确.