2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第7章靜電場(chǎng)第3講電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

靜電場(chǎng)第七章第3講電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)梳理回顧1知識(shí)一1.電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此________又互相________的導(dǎo)體組成．(2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的_______________．(3)充、放電：①充電：把電容器接在電源上后，電容器兩個(gè)極板分別帶上等量的____________的過(guò)程．充電后，兩極板上的電荷由于互相吸引而保存下來(lái)；兩極板間有________存在．充電過(guò)程中從電源獲得的________儲(chǔ)存在電容器中．電容器、電容絕緣

靠近絕對(duì)值

異種電荷

電場(chǎng)

電能②放電：用導(dǎo)線將充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷________的過(guò)程．放電后的兩極板間不再有電場(chǎng)，________轉(zhuǎn)化為其他形式的能量．中和

電場(chǎng)能

電荷量Q

容納電荷本領(lǐng)106

1012

3.平行板電容器的電容(1)決定因素：平行板電容器的電容C和兩極板間的電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)εr成________，跟正對(duì)面積S成________，跟極板間的距離d成________．(2)決定式：____________.正比

正比正比【小題自測(cè)】1．(2020年濟(jì)南期末)某電容器的電容是30μF，額定電壓為200V，擊穿電壓為400V，對(duì)于該電容器，下列說(shuō)法中正確的是 (

)A．為使它的兩極板間的電壓增加1V，所需要的電荷量是3×10－5CB．給電容器帶1C的電荷量，兩極板間的電壓為3×10－5VC．該電容器能容納的電荷量最多為6×10－3CD．該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200V【答案】A知識(shí)二帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)qEd

qU

2.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)條件：以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，僅受電場(chǎng)力．(2)運(yùn)動(dòng)形式：________運(yùn)動(dòng)．(3)處理方法：運(yùn)動(dòng)的合成與分解．類(lèi)平拋

勻速直線運(yùn)動(dòng)

勻加速直線

【小題自測(cè)】2．三個(gè)質(zhì)量相等的帶電微粒(重力不計(jì))以相同的水平速度沿兩極板的中心線方向從O點(diǎn)射入，已知上極板帶正電，下極板接地，三微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，其中微粒2恰好沿下極板邊緣飛出電場(chǎng)，則 (

)A．三微粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間有t3＞t2＞t1B．三微粒所帶電荷量有q1＞q2＝q3C．三微粒所受電場(chǎng)力有F1＝F2＞F3D．飛出電場(chǎng)時(shí)微粒2的動(dòng)能大于微粒3的動(dòng)能【答案】D題點(diǎn)各個(gè)擊破2命題點(diǎn)一正確理解電容器的定義式和決定式[自修掌握類(lèi)]例1

下列關(guān)于電容器的描述，正確的是 (

)A．圖甲為電容器充電示意圖，充完電后電容器上極板帶正電，兩極板間的電壓U等于電源的電動(dòng)勢(shì)EB．圖乙為電容器放電示意圖，若電容器上極板帶電量為＋Q，則放電過(guò)程中通過(guò)安培表的電流方向從右向左，流過(guò)的總電量為2QC．圖丙為電解電容器的實(shí)物圖和符號(hào)，圖丁為可變電容器及其符號(hào)，兩種電容使用時(shí)都嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極D．圖戊中的電容器上有“5.5V

1.0F”字樣，說(shuō)明該電容器只有兩端加上5.5V的電壓時(shí)電容才為1.0F【答案】A【解析】圖甲為電容器充電過(guò)程，充完電后電容器上極板與電源的正極相連，同時(shí)兩極板間的電壓

U

等于電源的電動(dòng)勢(shì)E，A正確；圖乙為電容器放電過(guò)程，若電容器上極板帶電量為＋Q，則放電過(guò)程中通過(guò)安培表的電流方向從右向左，且流過(guò)的總電量為Q，B錯(cuò)誤；圖丙為電解電容器的實(shí)物圖和符號(hào)，圖丁為可變電容器及其符號(hào)，前者電容器使用時(shí)嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極，后者沒(méi)有，C錯(cuò)誤；圖戊中的電容器上有“5.5V

1.0F”字樣，說(shuō)明該電容器兩端電壓最大值為5.5V，而電容與電容器的電壓，及電量均無(wú)關(guān)，總為1.0F，D錯(cuò)誤．1．根據(jù)大量科學(xué)測(cè)試可知，地球本身就是一個(gè)電容器．通常大地帶有50萬(wàn)庫(kù)侖左右的負(fù)電荷，而地球上空存在一個(gè)帶正電的電離層，這兩者之間便形成一個(gè)已充電的電容器，它們之間的電壓為300kV左右．地球的電容約為 (

)A．0.17F B．1.7FC．17F D．170F【答案】B命題點(diǎn)二平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析[師生共研類(lèi)]2.兩類(lèi)動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題(1)第一類(lèi)動(dòng)態(tài)變化：兩極板間電壓U恒定不變．(2)第二類(lèi)動(dòng)態(tài)變化：電容器所帶電荷量Q恒定不變．例2

如圖所示，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，靜電計(jì)所帶電量很少，可被忽略．一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的P點(diǎn)，現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，則 (

)A．平行板電容器的電容值將變大B．靜電計(jì)指針張角變小C．帶電油滴的電勢(shì)能將增大D．若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開(kāi)再將下極板向下移動(dòng)一小段距離，則帶電油滴所受電場(chǎng)力不變【答案】D1．一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上．若將云母介質(zhì)移出，則電容器 (

)A．極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大B．極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大C．極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D．極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變【答案】D2．如圖所示，一水平放置的平行板電容器與電源相連，開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)閉合．一帶電粒子沿兩極板中心線方向以一初速度射入，恰好沿中心線①通過(guò)電容器，則下列判斷正確的是 (

)A．粒子帶正電B．保持開(kāi)關(guān)閉合，將B板向上平移一定距離，可使粒子沿軌跡②運(yùn)動(dòng)C．保持開(kāi)關(guān)閉合，將A板向上平移一定距離，可使粒子仍沿軌跡①運(yùn)動(dòng)D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，將B板向上平移一定距離，可使粒子沿軌跡②運(yùn)動(dòng)【答案】B1.帶電粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)的分析方法命題點(diǎn)三帶電粒子在電場(chǎng)中的加速與偏轉(zhuǎn)分析[師生共研類(lèi)]例3

如圖所示，A、B和C、D為兩平行金屬板，A、B兩板間電勢(shì)差為U，C、D始終與電源相連，測(cè)得CD間的場(chǎng)強(qiáng)為E.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(重力不計(jì))由靜止開(kāi)始，經(jīng)A、B加速后穿過(guò)C、D發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在熒光屏上，已知C、D極板長(zhǎng)均為x，熒光屏距C、D右端的距離為L(zhǎng)，問(wèn)：(1)粒子帶正電還是帶負(fù)電？(2)粒子打在熒光屏上的位置距O點(diǎn)多遠(yuǎn)處？(3)粒子打在熒光屏上時(shí)的動(dòng)能為多大？1．(2021屆北京名校模擬)如圖所示，由粒子源發(fā)出的帶正電的粒子經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)A加速后，形成粒子束進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)B中偏轉(zhuǎn)．已知粒子源發(fā)出的粒子中包括有一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子，這些粒子離開(kāi)粒子源時(shí)的初速度可視為零，空氣阻力、粒子的重力及粒子之間的相互作用力均可忽略不計(jì)．下列說(shuō)法正確的是 (

)A．它們始終為一股粒子束B(niǎo)．它們會(huì)分離為兩股粒子束C．它們會(huì)分離為三股粒子束D．它們會(huì)分離為無(wú)數(shù)股粒子束【答案】A2．(2020年泉州質(zhì)檢)如圖，噴霧器可以噴出各種質(zhì)量和電荷量的帶負(fù)電油滴．假設(shè)油滴以相同的水平速度射入接有恒定電壓的兩水平正對(duì)金屬板之間，有的沿水平直線①飛出，有的沿曲線②從板邊緣飛出，有的沿曲線③運(yùn)動(dòng)到板的中點(diǎn)上．不計(jì)空氣阻力及油滴間的相互作用，則 (

)A．沿直線①運(yùn)動(dòng)的所有油滴質(zhì)量都相等B．沿直線①運(yùn)動(dòng)的所有油滴電荷量都相等C．沿曲線②、③運(yùn)動(dòng)的油滴，運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為1∶2D．沿曲線②、③運(yùn)動(dòng)的油滴，加速度大小之比為1∶4【答案】D1.構(gòu)造及功能(如圖所示)命題點(diǎn)四示波管的原理[師生共研類(lèi)](1)電子槍?zhuān)喊l(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)；XX′：使電子束水平偏轉(zhuǎn)(加掃描電壓)．(3)熒光屏．2.原理(1)YY′作用：被電子槍加速的電子在YY′電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，飛出電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)打到熒光屏上，Y′隨信號(hào)電壓同步調(diào)變化，但由于視覺(jué)暫留及熒光物質(zhì)的殘光特性看到一條豎直亮線．如何使這一豎直亮線轉(zhuǎn)化成正弦圖形呢？(加掃描電壓．)(2)XX′作用：如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加電壓，亮斑就在水平方向發(fā)生偏移．加上掃描電壓，一周期內(nèi)，信號(hào)電壓也變化一周期，熒光屏將出現(xiàn)一完整的正弦圖形．例4

圖甲為示波管的原理圖．如果在電極XX′之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化，在電極YY′之間所加的電壓按圖丙所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是

(

)甲

乙丙

【答案】D

A

B

C

D

1．(2020年密云期中)如圖所示為一真空示波管，電子從燈絲K發(fā)出(初速度不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中(偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng))，電子進(jìn)入M、N間電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn)．已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e.求：(1)電子穿過(guò)A板時(shí)的速度vA的大??；(2)電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量y的大小；(3)電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值；(4)P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離yOP；(5)寫(xiě)出一個(gè)可以使電子打在屏上的距離yOP變大的方法；(6)若U2的值任意，求電子打在屏上的距離yOP的最大值ym的大?。M隨堂集訓(xùn)31．(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C．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，只增加極板帶電荷量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大【答案】A2．(2020年武漢模擬)噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)化模型如圖所示．墨盒可以噴出質(zhì)量一定的墨汁微粒，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打到紙上，顯示出字符．已知墨汁微粒所帶電荷量的多少由計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào)按照文字的排列規(guī)律進(jìn)行控制，微粒偏移量越小打在紙上的字跡越小，則從墨汁微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)開(kāi)始到打到紙上的過(guò)程中(不計(jì)墨汁微粒的重力)，以下說(shuō)法正確的是 (

)A．墨汁微粒的軌跡是拋物線B．電量相同的墨汁微粒軌跡相同C．墨汁微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡與帶電量無(wú)關(guān)D．減小偏轉(zhuǎn)極板間的電壓，可以縮小字跡【答案】D3．(2019年新課標(biāo)Ⅱ卷)如圖，兩金屬