【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高考物理全國(guó)II一輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)課時(shí)18

根底課時(shí)18電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)一、常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系1.常見電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此_____又相互_____的導(dǎo)體組成。(2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的_______。(3)電容器的充、放電

充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的

_________，電容器中儲(chǔ)存________。

放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中_______轉(zhuǎn)化為其他形式的能。絕緣靠近絕對(duì)值異種電荷電場(chǎng)能電場(chǎng)能2.電容

(1)定義：電容器所帶的_______Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值。(2)定義式：C＝___。(3)物理意義：表示電容器_________本領(lǐng)大小的物理量。(4)單位：法拉(F)1F＝___μF＝1012pF電荷量容納電荷1063.平行板電容器

(1)影響因素：平行板電容器的電容與________________成正比，與電介質(zhì)的_____________成正比，與極板間距離成反比。極板的正對(duì)面積相對(duì)介電常數(shù)知識(shí)點(diǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)三、示波管1.構(gòu)造及功能(如圖1所示)圖1(1)電子槍：發(fā)射并加速電子。(2)偏轉(zhuǎn)電極YY′：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)(加信號(hào)電壓)；偏轉(zhuǎn)電極XX′：使電子束水平偏轉(zhuǎn)(加掃描電壓)。2.工作原理及示波管上圖象的種類

YY′XX′圖象1U＝0U＝0中心亮斑2恒壓恒壓光斑3交變電壓U＝0豎線4U＝0掃描電壓橫線5交變電壓掃描電壓交變信號(hào)[思考判斷](1)電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和。(

)(2)電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比。(

)(3)放電后的電容器電荷量為零，電容也為零。(

)(4)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中只能做類平拋運(yùn)動(dòng)。(

)(5)帶電粒子在電場(chǎng)中，只受電場(chǎng)力時(shí)，也可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(

)(6)示波管屏幕上的亮線是由于電子束高速撞擊熒光屏而產(chǎn)生的。(

)(7)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力一定可以忽略不計(jì)。(

)答案(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√

(7)×考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.兩個(gè)公式的比較【例1】(2021·江西南昌四校聯(lián)考)如圖2所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地。一帶電油滴位于兩板中央的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，那么()圖2A.帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B.帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)C.P點(diǎn)的電勢(shì)將降低D.電容器的電容減小，電容器的帶電量將減小答案

A【拓展延伸】(1)在【例1】中，試分析帶電油滴運(yùn)動(dòng)過程中電勢(shì)能和重力勢(shì)能之和如何變化。(2)在【例1】中，假設(shè)電容器充電穩(wěn)定后，斷開電源，試分析當(dāng)電容器下極板豎直向上移動(dòng)一小段距離后，帶電油滴將如何運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能如何變化。解析(1)帶電油滴沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)的過程，只有電場(chǎng)力和重力做功，油滴的動(dòng)能、重力勢(shì)能和電勢(shì)能的總和不變，油滴的動(dòng)能增大，故電勢(shì)能和重力勢(shì)能之和減小。答案

(1)見解析(2)見解析方法總結(jié)兩類典型的動(dòng)態(tài)變化分析【變式訓(xùn)練】1.如圖3所示，平行板電容器與電源相接，充電后切斷電源，然后將電介質(zhì)插入電容器極板間，那么兩板間的電勢(shì)差U及板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況為()圖3A.U變大，E變大 B.U變小，E變小C.U不變，E不變 D.U變小，E不變答案

B【例2】(2021·東北三校二聯(lián))在真空中水平放置平行板電容器，兩極板間有一個(gè)帶電油滴，電容器兩板間距為d，當(dāng)平行板電容器的電壓為U0時(shí)，油滴保持靜止?fàn)顟B(tài)，如圖4所示。當(dāng)給電容器突然充電使其電壓增加ΔU1時(shí)，油滴開始向上運(yùn)動(dòng)；經(jīng)時(shí)間Δt后，電容器突然放電使其電壓減少ΔU2，又經(jīng)過時(shí)間Δt，油滴恰好回到原來位置。假設(shè)油滴在運(yùn)動(dòng)過程中沒有失去電荷，充電和放電的過程均很短暫，這段時(shí)間內(nèi)油滴的位移可忽略不計(jì)。重力加速度為g。求：圖4(1)帶電油滴所帶電荷量與質(zhì)量之比；(2)第一個(gè)Δt與第二個(gè)Δt時(shí)間內(nèi)油滴運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比；(3)ΔU1與ΔU2之比。規(guī)律方法1.帶電體重力是否計(jì)入的判斷：(1)微觀粒子(如電子、質(zhì)子、離子等)和無特別說明的帶電粒子，一般都不計(jì)重力(并不是忽略質(zhì)量)；(2)帶電微粒(如油滴、液滴、塵埃、小球等)除有特別說明或暗示外，一般要考慮重力；(3)原那么上，所有未明確交代的帶電體，都應(yīng)根據(jù)題設(shè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過程，反推是否計(jì)重力(即隱含條件)。2.帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問題的分析方法：【變式訓(xùn)練】2.(2021·安徽池州聯(lián)考)如圖5所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向左，帶正電的物體沿絕緣、粗糙水平板向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為100J，到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少到80J，減少的動(dòng)能中有12J轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，那么它再經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能大小是()圖5A.4J

B.16J

C.32J

D.64J答案

B【例3】(多項(xiàng)選擇)(2021·天津理綜，7)如圖6所示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場(chǎng)線水平向右的加速電場(chǎng)E1之后進(jìn)入電場(chǎng)線豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2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，那么()圖6A.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【變式訓(xùn)練】3.[帶電粒子的“電偏轉(zhuǎn)〞](2021·山東理綜，18)如圖7所示，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長(zhǎng)為s，豎直邊ad長(zhǎng)為h。質(zhì)量均為m、帶電量分別為＋q和－q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中)。不計(jì)重力，假設(shè)兩粒子軌跡恰好相切，那么v0等于()圖7答案B4.[帶電粒子的“電加速〞＋“電偏轉(zhuǎn)〞](2021·江蘇泰州姜堰區(qū)期中)如圖8所示，離子發(fā)生器發(fā)射一束質(zhì)量為m、電荷量為＋q的離子，從靜止經(jīng)PQ兩板間的加速電壓加速后，以初速度v0從a點(diǎn)沿ab方向進(jìn)入一勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，abcd所圍成的正方形是該勻強(qiáng)電場(chǎng)的邊界，ab長(zhǎng)為L(zhǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向與ad邊平行且由a指向d。圖8(1)求加速電壓U0；(2)假設(shè)離子恰從c點(diǎn)飛離電場(chǎng)，求a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uac；(3)假設(shè)離子從abcd邊界上某點(diǎn)飛出時(shí)的動(dòng)能為mv，求此時(shí)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E。1.(2021·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，14)如圖9，兩平行的帶電金屬板水平放置。假設(shè)在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將()圖9A.保持靜止?fàn)顟B(tài)

B.向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)C.向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)

D.向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)解析兩平行金屬板水平放置時(shí)，帶電微粒靜止有mg＝qE，現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后，兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，電場(chǎng)力方向也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，但大小不變，此時(shí)電場(chǎng)力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。答案

D圖10A.3∶2

B.2∶1

C.5∶2

D.3∶1答案

A3.(2021·浙江協(xié)作校期中)如圖11所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器兩極板的正對(duì)面積為S，兩極板的間距為d，電容器所帶電荷量為Q，電容為C，靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角為α，平行板中間懸掛了一個(gè)帶電小球，懸線與豎直方向的夾角為θ，以下說法正確的選項(xiàng)是()圖11A.假設(shè)增大d，那么α減小，θ減小B.假設(shè)增大Q，那么α減小，θ不變C.將A板向上提一些，α增大，θ增大D.在兩板間插入云母片，那么α減小，θ不變答案

C4.如圖12所示，平行板電容器上極板帶正電，從上極板的端點(diǎn)A點(diǎn)釋放一個(gè)帶電荷量為＋Q(Q＞0)的粒子，粒子重力不計(jì)，以水平初速度v0向右射出，當(dāng)它的水平速度與豎直速度的大小之比為1∶2時(shí)，恰好從下端點(diǎn)B射出，那么d與L之比為()圖12A.1∶2

B.2∶1

C.1∶1

D.1∶3答案

C5.(2021·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，24)如圖13所示，一質(zhì)量為m、電荷量