2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第36讲电容器带电粒子在电场中的运动(专项训练)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第36讲电容器带电粒子在电场中的运动(专项训练)(学生版+解析)，共39页。试卷主要包含了04C等内容，欢迎下载使用。
目录
\l "_Tc17943" 01 课标达标练TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc200568558" PAGEREF _Tc200568558 \h 2
\l "_Tc200568559" 题型01 电容器的理解与应用 PAGEREF _Tc200568559 \h 2
\l "_Tc200568560" 题型02平行板电容器两类动态的分析 PAGEREF _Tc200568560 \h 2
\l "_Tc200568561" 题型03 带电粒子在电场中的直线运动 PAGEREF _Tc200568561 \h 3
\l "_Tc200568562" 题型04 带电粒子在匀强电场中的偏转 PAGEREF _Tc200568562 \h 3
\l "_Tc200568564" 题型05 带电粒子在组合场中的偏转 PAGEREF _Tc200568564 \h 4
\l "_Tc200568563" 题型06 示波器的工作原理 PAGEREF _Tc200568563 \h 6
\l "_Tc20184" 02 核心突破练 \l "_Tc200568570" PAGEREF _Tc200568570 \h 6
\l "_Tc5699" 03 真题溯源练 \l "_Tc200568571" PAGEREF _Tc200568571 \h 12
01 电容器的理解与应用
（2025·内蒙古通辽·三模）除颤器通过在短时间内向心脏提供一定强度的电流，利用电击将心脏的电活动“清除”，以使心脏活动达到正常节律。在除颤器中，电容器是储存能量并在需要时能够快速释放能量的关键元件。某除颤器的电容C=200μF，电容器储存电能的电势差U=200V，电容器储存的能量可以通过公式计算，除颤器的放电时间一般在10毫秒到20毫秒。下列说法正确的是（ ）
A．除颤器储存的电荷量为0.04C
B．除颤器放电时的平均电流为2A
C．除颤器储存的能量为2J
D．除颤器放出能量的平均功率为4 kW
（2024·吉林长春·模拟预测）如图所示，平行板电容器的电容为，正极板带电量为，负极板接地，两极板间距离为，今在距两极板间离负极板处放一正点电荷。已知静电力常数为，下列说法正确的是（ ）
A．由于负极板接地所以负极板带电荷量为零
B．所在处的电势是
C．点电荷所受电场力的大小为
D．点电荷所受电场力的大小为
02 平行板电容器两类动态的分析
（2025·黑龙江·二模）如图所示的电路中，电容器甲、乙通过导线连接，闭合开关S一段时间后，电容器乙两极板间的带电液滴恰好静止。现将开关S断开，随后将电容器甲的下极板向上平移少许，下列说法正确的是（ ）
A．电容器甲的电容减小B．电容器乙两极板间的电压减小
C．液滴将向上运动D．流过灵敏电流计的电流方向向右
（2025·黑龙江·模拟预测）实际生产中一些变化很小的振动难以精确测量，某同学设计制作了电容振动检测仪，检测物体的振动情况，原理如图所示。电容器的右极板固定在绝缘支架上，左极板固定在被测物体上，当被测物体左右振动时，电容器的电容随之发生变化。下列说法中正确的是（ ）
A．被测物体向右运动时电容器所带电荷量减少
B．被测物体振动时，电容器极板间的电场强度不变
C．当灵敏电流计的电流方向从到，则被测物体向左运动
D．检测结束，断开开关，灵敏电流计上有从到的短暂电流
（2025·内蒙古鄂尔多斯·模拟预测）如图所示的电路中，闭合开关S，平行板A、B间有一带电粒子静止于P点，现断开开关S，并将B板向下移动一小段距离，则带电粒子（ ）
A．会向上运动B．会向下运动C．电势能减少D．电势能增加
03 带电粒子在电场中的直线运动
（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）飞行时间质谱仪，利用离子飞行的时间测量离子的质量及比荷（电荷量与质量之比）。如图甲所示，一激光脉冲照射到样品板上，瞬间产生一定数量不同种类的带正电离子。离子初速度不计，经过电压为的静电场加速后，射入长为的漂移管，在管中沿轴线做匀速直线运动。在漂移管的两端分别置有探测装置，可测得离子在漂移管中运动的时间。不计离子重力及离子间的相互作用。

(1)某种电荷量为的离子在漂移管中的运动时间为，求该离子的质量；
(2)增大离子的飞行路程，加长离子的飞行时间可提高质谱仪的分辨率。如图乙所示，离子穿过漂移管后进入方向如图所示的匀强电场反射区域，在静电场的作用下离子会返回到端（离子未与极板相碰），探测器可测量离子从进入端至首次返回端的总飞行时间。已知比荷为的离子的总飞行时间为，若测得某种离子的总飞行时间为，求该离子的比荷。
04 带电粒子在电场中的偏转
（2025·黑龙江·一模）如图所示，一个电容为C的平行板电容器与恒压电源相连，平行板电容器极板长度为d，极板间距离也为d。一电荷量为q、质量为m的粒子以平行于极板的速度v0贴近上极板从左侧进入电场，恰好能从两极板间的中点射出。不计粒子所受重力，忽略电容器两极板的边缘效应。下列说法正确的是（ ）
A．粒子带负电
B．带电粒子射出电场时的速度大小为2v0
C．若将下极板上移，则粒子恰好紧贴下极板右侧射出
D．若断开开关后将下极板上移，则粒子穿过平行板电容器的过程中电势能减少了
（2023·黑龙江鸡西·模拟预测）如图所示，带电粒子A、B所带电荷量、之比为，带电粒子A、B以相等的速度从平行板电容器左侧同一点射入电场，沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中，分别打在C、D两点，O为下极板左侧端点，若，忽略粒子所受重力的影响，则（ ）

A．A、B在电场中运动的时间之比为
B．A、B运动的加速度大小之比为
C．A、B的质量之比为
D．A、B均带负电
（2025·辽宁沈阳·模拟预测）某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，质量为m、电荷量为的带电颗粒沿板方向的速度v0保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L，间距为d、不考虑重力影响和颗粒间相互作用，不计空气阻力。
(1)颗粒在板间运动的最长时间；
(2)若颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压U。
05 带电粒子在复合场中的偏转
（2025·辽宁朝阳·模拟预测）如图所示，一质量为m、电荷量e的电子从左侧极板处由静止释放，两极板长L，间距d加速电场的电压为U0，偏转电场板间电压U。粒子最终从板间偏出，求：
(1)粒子在加速电场中运动的加速度大小；
(2)粒子射出电场时竖直偏移量。
（2025·吉林·模拟预测）如图所示，氢核（）从极板A发出（初速度可忽略不计），经A、B板间的电压U1加速，从B板中心孔沿中心线射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），氢核进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直。已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，氢核的质量为m，电荷量为q，不计氢核受到的重力及它们之间的相互作用力。求：
(1)氢核穿过B板时速度的大小v；
(2)氢核从偏转电场射出时的侧移量y和速度的偏向角α（α可以用其三角函数表示）；
(3)让氢核和氦核的混合物由静止开始通过上述加速和偏转电场，它们是否会分离成两股粒子束？试通过推理分析加以说明。
06 示波器的工作原理
示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间变化的情况。示波器的内部构造简化图如图所示，电子经电子枪加速后进入偏转电场，最终打在荧光屏上。下列关于所加偏转电压与荧光屏上得到图形的说法中正确的是（ ）
A．如果只在XX'上加图甲所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（b）
B．如果只在YY'上加图乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（a）
C．如果在YY'、XX'上分别加图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（c）
D．如果在YY'，XX'上分别加图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（d）
（2024·黑龙江·模拟测试）有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在2ms内细胞膜两侧的电势差从变为20mV，则该过程中跨膜电流的平均值为（ ）
A．B．
C．D．
（2025·内蒙古乌海·模拟预测）电容器是一种重要的电子器件，通过充、放电过程来传输交流信息。某同学利用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中直流电源电动势为E，内阻不计，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i − t曲线如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．图像阴影部分的面积S1和S2不一定相等
B．R1阻值大于R2
C．计算机测得S1 = S0，则该电容器的电容为
D．若想快速充电，需要减小R1阻值，若想均匀充电需要增大R1的阻值
（2025·黑龙江哈尔滨·二模）某同学设计了一种基于平行板电容器的湿度传感器，用于检测环境湿度变化。其原理如图所示，电容器下极板固定，上极板通过吸湿材料与支架连接，可随湿度变化上下移动。闭合开关，已知当环境湿度增加时，吸湿材料体积膨胀，反之体积缩小，从而改变极板间距。已知电源电动势为，内阻为，滑动变阻器最大阻值为，灵敏电流计G可检测微小电流。下列说法正确的是（ ）
A．环境湿度升高时，极板间电场强度不变
B．滑动变阻器滑片向下滑动时，电流计中将通过从a到b的电流
C．保持滑动变阻器接入电路阻值不变，若流经电流计电流方向为从a到b，说明环境湿度升高
D．断开开关后，电流计上会有从b到a的短暂电流
（2025·辽宁·模拟预测）电容式液位计可判断绝缘液体液面的升降，某型号液位计的工作原理如图所示，一根金属棒插入金属容器内，金属棒为电容器的一个极，容器壁为电容器的另一个极，金属容器接地，在容器内绝缘液体液面升高的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的电容不变
B．有从右到左的电流通过灵敏电流表G
C．电容器的带电荷量变大
D．容器内液体换成氯化钠水溶液，测量液面升降将变得更灵敏
（2025·黑龙江·模拟测试）某些智能手机和运动手环中有一种加速度传感器，可以实现计步的功能。这种传感器能够测量设备在不同方向上的加速度变化，原理如图。M和N为电容器两极板，M极板固定，N极板两端与两轻弹簧连接，当加速度变化时，N极板只能按图中标识的前后方向运动。下列对传感器描述正确的是（ ）
A．由匀速突然向前加速时，电容器所带电荷量增大
B．由匀速突然向前加速时，M、N间的电场强度增大
C．若有电流由b到a流经电流表，则加速度方向向前
D．保持向前做匀速运动，电阻R将以恒定功率发热
（2025·黑龙江·二模）（多选）如图所示，用一个电源分别给两个中间为真空的平行板电容器充电。开始时，电键全部断开，然后将电键S1分别接到1、2两处，稳定后断开。两个电容器充电过程中电流强度随时间变化的情况如乙图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器的带电量
B．两个电容器两端的电压大小关系为
C．减小电容器C2的正对面积，闭合电键S1至1，电阻R1上有向左的瞬时电流流过
D．在电容器C1中间插入有机玻璃，闭合电键S2，电阻R2上有向右的瞬时电流流过
（2025·内蒙古·模拟测试）如图所示，在平面内有一圆形区域，圆心为，半径为，空间存在平行平面的匀强电场。一不计重力的电子以速度从轴上的点沿轴正方向射入圆形区域，从点以速度沿轴正方向飞出圆形边界，连线与轴正方向夹角，电子质量为，带电荷量的绝对值为。下列说法正确的是（ ）
A．在点的速度大小
B．电场方向与轴负方向的夹角为
C．电场强度大小
D．电子在圆形区域的最小速度为
（2025·辽宁·二模）如图所示，在坐标系xOy中，x轴水平向右，y轴竖直向下，在区域内存在与x轴平行的匀强电场未画出，一带正电小球的质量为m，从足够高的原点O沿x轴正向水平抛出，从A点进入电场区域时速度与水平方向夹角，后从C点离开电场区域，其运动的轨迹如图所示，B点是小球在电场中向右运动的最远点，B点的横坐标xB=3L。小球可视为质点，电荷量始终不变，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
(1)小球在OA段与在AB段运动的时间之比；
(2)小球从原点O抛出时的初速度大小；
(3)小球过B点时的动能；
(4)小球在电场中运动的最小动能与最大动能之比。
（2024·辽宁·模拟预测）如图所示，一真空示波管的电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电场加速后，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场为匀强电场，忽略电场的边缘效应），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为，M、N两板间的电压为，两板间的距离为d，板长为L，偏转电场的右端距荧光屏的距离为l，电子的质量为m，电荷量大小为e，不计电子重力，求：
（1）电子穿过A板时的速度大小；
（2）电子从偏转电场射出时的速度大小v和的距离Y；
（3）电子从偏转电场射出时的侧移量y和偏转电压的比叫做示波器的灵敏度，分析说明可采用哪些方法提高示波器的灵敏度（至少说出两种方法）。
（2025·吉林长春·模拟预测）示波器能显示周期性变化的电压的波形，其核心部件为示波管，示波管的结构示意图如图甲所示：电子枪持续释放电子，经过加速电场后，沿中轴线依次经过两对偏转电极后，打在荧光屏上形成亮斑。在两对偏转电极上均不加电压时，亮斑出现在屏光屏的中心O点，若在两对偏转电极上加上极性、数值不同的电压时，电子束偏转后，亮斑会出现在荧光屏的其它位置。示波管简化示意图如图乙所示，电极均为边长为L的正方形，极板间距均为d，电极的右边缘与电极的左边缘的距离为2L，电极的右边缘与荧光屏的距离为3L。已知电子的电荷量为e，质量为m，电子从电子枪出来的初速度、电子所受的重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，不考虑相对论效应及极板外的电场。若加速度电场的电压为。
(1)求电子经加速电场加速后获得的速度的大小v；
(2)间不加电压，电子能飞出电极且能从间电场右边缘射出，求两极间所加电压应满足的条件；
(3)间加恒定电压U（Y接正），间加恒定电压（X接正），电子最终在荧光屏上的亮斑出现在第一象限的角平分线上，求；
(4)在电极间加周期性变化的电压，同时在电极间加周期性变化的电压，两周期性电压随时间变化的图像如图丙所示，电子都能飞出两个偏转电场，每个电子通过电场区域的时间远小于周期性电压的周期，荧光屏上有如图丁所示的方格，正方形方格的边长为a，荧光屏上的亮斑在方向上的偏离中心O点的最大距离为3a，在方向上的偏离中心O点的最大距离为4a，在图丁上画出屏光屏上光班运动的轨迹。（不要求计算和论证，作出图即可）。
1．（2025·江苏·高考真题）如图所示，平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中，电场力做功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动，使两板间距离增大为原来的2倍，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做功为（ ）
A．B．WC．D．
2．（2024·浙江·高考真题）图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则 （ ）
A．极板间电势差减小B．电容器的电容增大
C．极板间电场强度增大D．电容器储存能量增大
3．（2025·重庆·高考真题）某兴趣小组用人工智能模拟带电粒子在电场中的运动，如图所示的矩形区域OMPQ内分布有平行于OQ的匀强电场，N为QP的中点。模拟动画显示，带电粒子a、b分别从Q点和O点垂直于OQ同时进入电场，沿图中所示轨迹同时到达M、N点，K为轨迹交点。忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用，则可推断a、b（ ）
A．具有不同比荷
B．电势能均随时间逐渐增大
C．到达M、N的速度大小相等
D．到达K所用时间之比为
4．（2023·浙江·高考真题）如图所示，示波管由电子枪竖直方向偏转电极YY′、水平方向偏转电极XX′和荧光屏组成。电极XX′的长度为l、间距为d、极板间电压为U，YY′极板间电压为零，电子枪加速电压为10U。电子刚离开金属丝的速度为零，从电子枪射出后沿OO′方向进入偏转电极。已知电子电荷量为e，质量为m，则电子（ ）
A．在XX′极板间的加速度大小为
B．打在荧光屏时，动能大小为11eU
C．在XX′极板间受到电场力的冲量大小为
D．打在荧光屏时，其速度方向与OO′连线夹角α的正切
5．（2025·全国卷·高考真题）电容器的形状变化会导致其电容变化，这一性质可用于设计键盘，简化原理图如图所示。键盘按键下的装置可视为平行板电容器，电容器的极板面积为、间距为，电容（为常量）。按下键盘按键时，极板间的距离变为按压前的倍；撤去按压，按键在弹力作用下复位。电容器充电后：
(1)若按压按键不改变电容器所带的电荷量，则按压后极板间的电压变为按压前的多少倍？
(2)若按压按键不改变电容器极板间的电压，则按压后极板间的电场强度大小变为按压前的多少倍？
6．（2025·四川·高考真题）如图所示，真空中固定放置两块较大的平行金属板，板间距为d，下极板接地，板间匀强电场大小恒为E。现有一质量为m、电荷量为q（）的金属微粒，从两极板中央O点由静止释放。若微粒与极板碰撞前后瞬间机械能不变，碰撞后电性与极板相同，所带电荷量的绝对值不变。不计微粒重力。求：
(1)微粒第一次到达下极板所需时间；
(2)微粒第一次从上极板回到O点时的动量大小。
7．（2025·河南·高考真题）流式细胞仪可对不同类型的细胞进行分类收集，其原理如图所示。仅含有一个A细胞或B细胞的小液滴从喷嘴喷出（另有一些液滴不含细胞），液滴质量均为。当液滴穿过激光束、充电环时被分类充电，使含A、B细胞的液滴分别带上正、负电荷，电荷量均为。随后，液滴以的速度竖直进入长度为的电极板间，板间电场均匀、方向水平向右，电场强度大小为。含细胞的液滴最终被分别收集在极板下方处的A、B收集管中。不计重力、空气阻力以及带电液滴间的作用。求：
(1)含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离；
(2)A、B细胞收集管的间距。
8．（2025·江苏·高考真题）如图所示，在电场强度为E，方向竖直向下的匀强电场中，两个相同的带正电粒子a、b同时从O点以初速度射出，速度方向与水平方向夹角均为。已知粒子的质量为m。电荷量为q，不计重力及粒子间相互作用。求：
(1) a运动到最高点的时间t；
(2) a到达最高点时，a、b间的距离H。