202X年高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

1、第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考點(diǎn) 1 電容平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此_且又相互靠近的_組成.絕緣導(dǎo)體絕對(duì)值(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電量的_.2.電容比值(1)定義：電容器所帶的電量與兩極板間電勢(shì)差的_.(2)公式：C_.(3)物理意義：電容是描述電容器_本領(lǐng)大小的物理量.電容 C 由電容器本身的構(gòu)造因素決定，與 U、Q 無(wú)關(guān).(4)單位：1 法拉(F)_微法(F)_皮法(pF).容納電荷10610123.平行板電容器的電容正對(duì)面積距離(1)影響因素：平行板電容器的電容與兩極板的_成正比，與兩極板的_成反比，并且跟板間插入的電介質(zhì)有關(guān).(2)公式：C_，

2、k 為靜電力常量.考點(diǎn) 2 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示波管1.帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線(xiàn)平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線(xiàn)上，做_.勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(2)用功能觀點(diǎn)分析：電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于粒子動(dòng)能的變化，即 qU_.2.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：帶電粒子受到恒定的與初速度方向垂直的電場(chǎng)力作用而做_運(yùn)動(dòng).類(lèi)平拋(2)處理方法：類(lèi)似于平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法，如圖 6-3-1所示.圖 6-3-1勻速直線(xiàn)勻加速直線(xiàn)3.示波管電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏(1)構(gòu)造：_；_；_.(如圖 6-3-2 所示)圖 6-3-2(2)工作原理如果在偏轉(zhuǎn)

3、電極 XX和 YY之間都沒(méi)有加電壓，從電子槍射出的電子沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏_，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑.中心信號(hào)電壓掃描電壓YY上加的是待顯示的_.XX上是機(jī)器自身的鋸齒形電壓，叫做_.若所加掃描電壓和信號(hào)電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的圖象.【基礎(chǔ)自測(cè)】1.有兩個(gè)平行板電容器，它們的電容量之比為 5 4，它們的帶電荷量之比為 5 1，兩極板間距離之比為 4 3，則兩極板間電壓之比和電場(chǎng)強(qiáng)度之比分別為()A.4 1C.4 11 33 1B.1 4D.4 13 14 3答案：C2.(多選)如圖6-3-3 所示，平行板電容器豎直放置，A 板上用絕緣線(xiàn)懸掛一帶電小球，靜止時(shí)

4、，絕緣線(xiàn)與固定的 A 板成角，平移 B 板，下列說(shuō)法正確的是()圖 6-3-3A.S 閉合，B 板向上平移一小段距離，角變大B.S 閉合，B 板向左平移一小段距離，角變大C.S 斷開(kāi)，B 板向上平移一小段距離，角變大D.S 斷開(kāi)，B 板向左平移一小段距離，角不變答案：BCD3.一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所有離子的軌跡都是一樣的，這說(shuō)明所有離子()A.都具有相同的質(zhì)量B.都具有相同的電荷量C.都具有相同的比荷D.都是同一元素的同位素解析：軌跡相同的含義：偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)角度相同，即這離子只要有相同的比荷，軌跡便相同，C 正確.答案：C4.如圖 6-3-4 為示

5、波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A 為發(fā)射熱電子的陰極，K 為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽(yáng)極，A、K 間電壓為 U.電子離開(kāi)陰極時(shí)的速度可以忽略.電子經(jīng)加速后從 K 的小孔中射出的速度大小為 v.下面的說(shuō)法中正確的是()圖 6-3-4A.如果 A、K 間距離減半而電壓仍為 U 不變，則電子離開(kāi)K 時(shí)的速度變?yōu)?2v答案：D熱點(diǎn) 1 電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析熱點(diǎn)歸納1.分析比較的思路：(1)先確定是 Q 還是 U 不變：電容器保持與電源連接，U 不變；電容器充電后與電源斷開(kāi)，Q 不變.項(xiàng)目充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極斷開(kāi)不變量UQd 變大C 變小，Q 變小，E 變小C 變小，U 變大，

6、E 不變S 變大C 變大，Q 變大，E 不變C 變大，U 變小，E 變小r 變大C 變大，Q 變大，E 不變C 變大，U 變小，E 變小2.兩類(lèi)動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的比較：考向 1 兩種情況的動(dòng)態(tài)分析【典題 1】(2018 年北京卷)研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖 6-3-5 所示，下列說(shuō)法正確的是(A.實(shí)驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器 a 板接觸，能使電容器帶電B.實(shí)驗(yàn)中，只將電容器 b 板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小)圖 6-3-5C.實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變大D.實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大答案：A考向 2 與電容器兩板間

7、場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)的問(wèn)題【典題 2】(2018 屆遼寧大連雙基測(cè)試)如圖 6-3-6，一帶電油滴在平行板電容器之間恰能處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說(shuō)法正確的是()A.保持開(kāi)關(guān) S 閉合，適當(dāng)上移 P 極板，油滴向上移動(dòng)圖 6-3-6B.保持開(kāi)關(guān) S 閉合，適當(dāng)左移 P 極板，油滴向上移動(dòng)C.先斷開(kāi)開(kāi)關(guān) S，再適當(dāng)上移 P 極板，油滴仍靜止D.先斷開(kāi)開(kāi)關(guān) S，再適當(dāng)左移 P 極板，油滴仍靜止解析：保持開(kāi)關(guān) S 閉合，適當(dāng)上移 P 極板，兩個(gè)板間的電壓 U 一定，根據(jù) UEd，由于 d 增大，電場(chǎng)強(qiáng)度變小，故電場(chǎng)力變小，合力向下，故油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，A 錯(cuò)誤；保持開(kāi)關(guān)S 閉合，適當(dāng)左移 P 極板，兩個(gè)板間的電壓 U

8、一定，根據(jù) UEd，由于 d 不變，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，合力不變，故油滴靜止不動(dòng)，答案：C考向 3 電容器的應(yīng)用【典題 3】(2016 年北京通州一模)目前，電容式觸摸屏的技術(shù)廣泛應(yīng)用于一些手機(jī)和觸摸屏上.一層透明的薄膜導(dǎo)體層夾在兩層絕緣玻璃層的中間，這就形成了觸摸屏.在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極，在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個(gè)較弱的交流電場(chǎng).如圖6-3-7 所示，在觸摸屏幕時(shí)，由于人體是導(dǎo)體，手指與導(dǎo)體層之間被玻璃絕緣層隔開(kāi)，形成一個(gè)電容，在四邊電極與觸點(diǎn)間會(huì)有電流流過(guò)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成比例，位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置.關(guān)于電容式觸摸屏，下列說(shuō)法正確的是

9、()圖 6-3-7A.電容式觸摸屏需要用力觸摸才能產(chǎn)生信號(hào)B.電容式觸摸屏的兩極分別是導(dǎo)體層和手指C.手指與屏的接觸面積越大，電容越大，準(zhǔn)確度越高D.如果手指上帶了棉線(xiàn)手套，也能有效工作解析：由題意可知，在觸摸屏幕時(shí)，由于人體是導(dǎo)體，手指與導(dǎo)體層之間被玻璃絕緣層隔開(kāi)，形成一個(gè)電容，故不需要用力就可以形成一個(gè)電容，A 錯(cuò)誤，B 正確；如果手與屏的接觸面積較大，則觸摸點(diǎn)的位置就不容易確定，C 錯(cuò)誤；如果手指上帶了棉線(xiàn)手套，手指就不能稱(chēng)為導(dǎo)體了，故也就不能與導(dǎo)體層形成電容了，所以就不能工作了，D 錯(cuò)誤.答案：B熱點(diǎn) 2 帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)熱點(diǎn)歸納1.運(yùn)動(dòng)類(lèi)型：(1)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變

10、速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).(2)帶電粒子在不同的勻強(qiáng)電場(chǎng)或交變電場(chǎng)中做勻加速、勻減速的往返運(yùn)動(dòng).2.分析思路：(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場(chǎng)力，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況.(2)根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化求解.此方法既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng).(3)對(duì)帶電粒子的往返運(yùn)動(dòng)，可采取分段處理.3.研究帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定.(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但不能忽略其質(zhì)量).(2)帶電顆粒：如帶電液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都

11、不能忽略其重力.考向 1 根據(jù)牛頓動(dòng)力學(xué)分析帶電粒子的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題【典題 4】(多選，2018 年新課標(biāo)卷)如圖 6-3-8，一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平，兩微粒 a、b所帶電荷量大小相等、符號(hào)相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等.現(xiàn)同時(shí)釋放 a、b，它們由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在隨后的某時(shí)刻 t，a、b 經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，a、b 間的相互作用和重力可忽略.下列說(shuō)法正確的是()圖 6-3-8A.a 的質(zhì)量比 b 的大B.在 t 時(shí)刻，a 的動(dòng)能比 b 的大C.在 t 時(shí)刻，a 和 b 的電勢(shì)能相等D.在 t 時(shí)刻，a 和 b 的動(dòng)量大小

12、相等解析：根據(jù)題述可知，微粒 a 向下加速運(yùn)動(dòng)，微粒 b 向上加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù) a、b 經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，可知 a 的加速度大小大于 b 的加速度大小，即 aaab.對(duì)微粒 a，由牛頓第二定律， qEmaaa，對(duì)微粒 b，由牛頓第二定比 b 的小，A 錯(cuò)誤；在 a、b 兩微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，a 微粒所受合外力等于 b 微粒，a 微粒的位移大于 b 微粒，根據(jù)動(dòng)能定理，在 t 時(shí)刻，a 的動(dòng)能比 b 的大，B 正確；由于在 t 時(shí)刻兩微粒經(jīng)過(guò)同一水平面，電勢(shì)相等，電荷量大小相等，符號(hào)相反，所以在 t 時(shí)刻，a 和 b 的電勢(shì)能不等，C 錯(cuò)誤；由于 a 微粒受到的電場(chǎng)力(合外力)等

13、于 b 微粒受到的電場(chǎng)力(合外力)，根據(jù)動(dòng)量定理，在 t 時(shí)刻，a 微粒的動(dòng)量等于 b 微粒，D 正確.答案：BD考向 2根據(jù)功能關(guān)系處理帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題【典題 5】(2017 年新課標(biāo)卷)如圖6-3-9所示，兩水平面(虛線(xiàn))之間的距離為 H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng).自該區(qū)域上方的 A 點(diǎn)將質(zhì)量為 m、電荷量分別為 q 和q(q0)的帶電小球 M、N 先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出.小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開(kāi).已知 N 離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M 在電場(chǎng)中做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為 N 剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的 1.5 倍.

14、不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為 g.求：圖 6-3-9(1)M 與 N 在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比.(2)A 點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度.(3)該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小.解：(1)設(shè)帶電小球 M、N 拋出的初速度均為 v0，則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍為 v0；M、N 在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t 相等，電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為 a，在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為 s1 和 s2；由運(yùn)動(dòng)公式可得v0at0聯(lián)立式解得 s1s23 1.熱點(diǎn) 3 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)熱點(diǎn)歸納1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)的兩個(gè)結(jié)論：(1)不同的帶電粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)(U0)加速后再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)

15、(U)射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度()總是相同的.考向 1 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)【典題 6】(2018 年湖北三市期末)如圖6-3-10 所示，在足夠大的光滑絕緣水平面內(nèi)建立平面直角坐標(biāo)系 xOy，在 y 軸右側(cè)區(qū)域內(nèi)有沿 y 軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)，電場(chǎng)強(qiáng)度E8102 N/C，帶正電的絕緣小球 A 和帶負(fù)電的絕緣小球 B，質(zhì)量均為 m200 g，帶電量大小均為 5104 C.現(xiàn)在使小球 A從坐標(biāo)系中的點(diǎn) C(0,2.5)以一定的初速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，使小球 B 從坐標(biāo)系中的點(diǎn) D(3，2.5)以相同的初速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，小球 B 運(yùn)動(dòng) t21 s 時(shí)間與小球 A 相遇.已知小球 A、B

16、初速度大小均為 v0，方向都沿 x 軸正方向，不計(jì)兩小球間的相互作用力和空氣阻力.圖 6-3-10(1)求 v0 大小.(2)求兩小球在電場(chǎng)中相遇點(diǎn)的坐標(biāo).2 m/s2解：(1)設(shè)小球 A、B 在電場(chǎng)中分別運(yùn)動(dòng)了 t1、t2 時(shí)間后相遇，兩小球加速度大?。篴AaBaqEm其中 A 球加速度方向沿 y 軸負(fù)方向，B 球加速度方向沿 y軸正方向.兩小球在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)相遇點(diǎn)為 P，如圖6-3-11 所示圖 6-3-11考向 2 帶電粒子在電場(chǎng)中的先加速后偏轉(zhuǎn)【典題 7】(多選，2015 年天津卷)如圖 6-3-12 所示，氕核、氘核和氚核三種粒子從同一位置無(wú)初速度地飄入電場(chǎng)線(xiàn)水平向右的加速

17、電場(chǎng) E1 中，之后進(jìn)入電場(chǎng)線(xiàn)豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng) E2中而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上.整個(gè)裝置處于真空中，不計(jì)粒子重力及其相互作用力，那么()圖 6-3-12A.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) E2 對(duì)三種粒子做功一樣多B.三種粒子打到屏上時(shí)的速度一樣大C.三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同D.三種粒子一定打到屏上的同一位置答案：AD考向 3 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解思想和功能關(guān)系處理【典題 8】(2018 年福建廈門(mén)期末)如圖 6-3-13 所示，空間存在一勻強(qiáng)電場(chǎng)，平行實(shí)線(xiàn)為該電場(chǎng)等勢(shì)面，其方向與水平方向間的夾角為 30，AB 與等勢(shì)面垂直，一質(zhì)量為 m，電荷量為q 的帶正電小球，以初速度 v0 從 A 點(diǎn)水平向右拋出，經(jīng)過(guò)時(shí)間

18、t 小球最終落在 C 點(diǎn)，速度大小仍是 v0，且 ABBC，重力加速度為 g，則下列說(shuō)法中正確的是()A.電場(chǎng)方向沿 A 指向 B圖 6-3-13解析：由題意可知，小球在下落過(guò)程中初末動(dòng)能不變，根據(jù)動(dòng)能定理，合力做功為 0，而重力做正功，則電場(chǎng)力做負(fù)功，而小球帶正電，故電場(chǎng)線(xiàn)斜向上由 B 指向 A，A 錯(cuò)誤.圖 D38小球在下落過(guò)程中初末動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理可知，答案：BCD熱點(diǎn) 4 帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)熱點(diǎn)歸納1.此類(lèi)題型一般有三種情況：一是粒子做單向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解)；二是粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究)；三是粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場(chǎng)的特點(diǎn)分段研究).2.分析時(shí)

19、從兩條思路出發(fā)：一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系.3.注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱(chēng)性的特征，求解粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度、位移、做功或確定與物理過(guò)程相關(guān)的邊界條件.【典題 9】(多選，2017 年四川宜賓高三二診)如圖6-3-14甲所示，真空中水平放置兩塊長(zhǎng)度為 2d 的平行金屬板 P、Q，兩板間距為 d，兩板間加上如圖 6-3-14 乙所示最大值為 U0 的周期性變化的電壓.在兩板左側(cè)緊靠 P 板處有一粒子源 A，自 t0時(shí)刻開(kāi)始連續(xù)釋放初速度大小為 v0，方向平行于金屬板的相同帶電粒子.t0 時(shí)刻釋放的粒子恰好從 Q 板右側(cè)邊緣離開(kāi)電場(chǎng).2dv0已知電場(chǎng)變化周期 T相互間的作用力，則