高考物理一輪復習粵教版課件第七章靜電場基礎課3

基礎課3電容器帶電粒子在電場中的運動常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關系1.常見電容器 (1)組成：由兩個彼此______又相互_____的導體組成。 (2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的________。 (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___________，電容器中儲存________。

放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中___________轉化為其他形式的能。知識排查絕緣靠近絕對值異種電荷電場能電場能2.電容 (1)定義：電容器所帶的___________與電容器兩極板間的電勢差U的比值。 (2)定義式：C＝_____。 (3)物理意義：表示電容器_____________本領大小的物理量。 (4)單位：法拉(F) 1F＝_____μF＝1012

pF電荷量Q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極板的_____________成正比，與電介質的______________成正比，與極板間距離成反比。正對面積相對介電常數(shù)帶電粒子在勻強電場中的運動1.做直線運動的條件 (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或靜止，或做勻速直線運動。 (2)粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運動或勻減速直線運動。2.分析方法 (1)用動力學觀點分析，(2)用功能觀點分析。3.帶電粒子在勻強電場中的偏轉 (1)條件：以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場，僅受電場力。 (2)運動性質：__________運動。 (3)處理方法：運動的分解。 ①沿初速度方向：做__________運動。 ②沿電場方向：做初速度為零的________________運動。類平拋勻速直線勻加速直線(1)_______，(2)偏轉極板，(3)熒光屏。(如圖1所示)示波管的構造電子槍圖11.思考判斷 (1)放電后的電容器電荷量為零，電容也為零。(

) (2)一個電容器的電荷量增加1.0×10－6C時，兩板間電壓升高10V，則電容器的電容C＝1.0×10－7F。(

) (3)帶電粒子在勻強電場中可以做勻加速直線運動。(

)

答案

(1)×

(2)√

(3)√小題速練2.[粵教版選修3－1·P28·T4改編](多選)如圖2所示，兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示，接通開關S，電源即給電容器充電，則(

)圖2A.保持S接通，將兩板間的距離變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則板間場強變?yōu)樵瓉淼囊话隑.保持S接通，在兩板間插入一塊介質，則極板上的帶電量增大C.斷開S，將兩板間的距離變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t兩板間的電勢差加倍D.斷開S，在兩板間插入一塊介質，則兩板間的電勢差減小答案ABD3.[粵教版選修3－1·P34·T10改編](多選)如圖3所示，A為粒子源，F(xiàn)為熒光屏。在A和極板B間的加速電壓為U1，在兩水平放置的平行導體板C、D間加有偏轉電壓U2?，F(xiàn)分別有質子和α粒子(氦核)由靜止從A發(fā)出，經加速后以水平速度進入C、D間，最后打到F屏上。不計粒子的重力，則(

) A.經過加速電場過程，電場力對α粒子做的功較多

B.經過偏轉電場過程，電場力對兩種粒子做的功一樣多

C.兩種粒子打在屏上時的速度一樣大

D.兩種粒子都打在屏上的同一位置上

圖3

解析設粒子的質量為m，帶電荷量為q，偏轉電場的極板長為L，兩板間距為d。

可見y與帶電粒子的m、q無關，只由加速電場和偏轉電場來決定，所以質子和α粒子能打到F上的同一位置，D正確；兩種粒子帶電荷量不同，在同一加速電場中電場力對它們做功不相同，在同一偏轉電場中電場力對它們做功也不同，電荷量大的做功較多，A正確，B錯誤；由于比荷不同，所以打在屏上的速度不同，C錯誤。答案AD平行板電容器的動態(tài)分析1.兩類典型問題 (1)電容器始終與恒壓電源相連，電容器兩極板間的電勢差U保持不變。 (2)電容器充電后與電源斷開，電容器兩極所帶的電荷量Q保持不變。【典例】

(2016·全國卷Ⅰ，14)一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質，接在恒壓直流電源上。若將云母介質移出，則電容器(

) A.極板上的電荷量變大，極板間電場強度變大 B.極板上的電荷量變小，極板間電場強度變大 C.極板上的電荷量變大，極板間電場強度不變 D.極板上的電荷量變小，極板間電場強度不變

答案D【拓展延伸1】

(多選)將【典例】中的電源斷開，當把云母介質從電容器中快速抽出后，下列說法正確的是(

) A.電容器的電容增大

B.極板間的電勢差增大 C.極板上的電荷量變大

D.極板間電場強度變大

答案

BD【拓展延伸2】

(多選)在【典例】中，若水平放置平行板電容器內部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中，云母介質保持不動，同時下極板接地，當將上極板向右移動一小段距離時，則下列說法正確的是(

) A.電容器所帶電荷量保持不變 B.極板間的電場強度保持不變 C.粒子所在初位置的電勢能保持不變 D.粒子將加速向下運動

答案

BC1.下列說法正確的是(

) A.電容器的電容越大，則所帶的電荷量越多 B.電容器不帶電荷時，其電容為零 C.對于一個確定的電容器來說，其電容與其帶電情況無關，是個定值 D.平行板電容器極板的正對面積越小、極板間距離越遠，電容器的電容越大解析電容器所帶電荷量的多少與電容器電容和兩極板間電壓均有關，選項A錯誤；對于一個確定的電容器來說，電容為定值，與電容器所帶的電荷量、電容器兩極板間的電勢差無關，電容器不帶電荷時，電容也不變，故選項B錯誤，C正確；平行板電容器的電容與極板的正對面積成正比，與兩板間的距離成反比，故選項D錯誤。答案

C2.(多選)如圖4所示，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將B極板勻速向下移動到虛線位置，其他條件不變。則在B極板移動的過程中(

)圖4A.油滴將向下做勻加速運動

B.電流計中電流由b流向aC.油滴運動的加速度逐漸變大

D.極板帶的電荷量減少

答案

CD帶電粒子在電場中的直線運動圖5A.3∶2 B.2∶1C.5∶2 D.3∶1答案

A2.(多選)如圖6所示，帶電小球自O點由靜止釋放，經C孔進入兩水平位置的平行金屬板之間，由于電場的作用，剛好下落到D孔時速度減為零。對于小球從C到D的運動過程，已知從C運動到CD中點位置用時t1，從C運動到速度等于C點速度一半的位置用時t2，下列說法正確的是(

) 圖6 A.小球帶負電

B.t1<t2 C.t1>t2 D.將B板向上平移少許后小球可能從D孔落下

解析由題圖可知，A、B間的電場強度方向向下，小球從C到D做減速運動，受電場力方向向上，所以小球帶負電，選項A正確；由于小球在電場中受到的重力和電場力都是恒力，所以小球做勻減速直線運動，其速度圖象如圖所示，

答案

AB3.(2017·湖南長沙模擬)如圖7所示，在A點固定一正電荷，電荷量為Q，在離A高度為H的C處由靜止釋放某帶同種電荷的液珠，開始運動瞬間向上的加速度大小恰好等于重力加速度g。已知靜電力常量為k，兩電荷均可看成點電荷，不計空氣阻力。求：

圖7(3)設BC間的電勢差大小為UCB，由題意得對液珠由釋放處至液珠到達最高點(速度為零)的全過程應用動能定理得

qUCB－mg(rB－H)＝0帶電體在勻強電場中的直線運動問題的解題步驟1.帶電粒子在電場中的偏轉規(guī)律帶電粒子在電場中的偏轉運動【典例】如圖8所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長L＝0.4m，兩板間距離d＝4×10－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央，已知微粒質量為m＝4×10－5kg，電荷量q＝＋1×10－8C，g＝10m/s2。求：

圖8(1)微粒入射速度v0為多少？(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場，電容器的上極板應與電源的正極還是負極相連？所加的電壓U應取什么范圍？

(2)電容器的上極板應接電源的負極。當所加的電壓為U1時，微粒恰好從下板的右邊緣射出，即

當所加的電壓為U2時，微粒恰好從上極板的右邊緣射出，

所以120V≤U≤200V。答案

(1)10m/s

(2)與負極相連，120V≤U≤200V1.(多選)如圖9所示，帶電荷量之比為qA∶qB＝1∶3的帶電粒子A、B以相等的速度v0從同一點出發(fā)，沿著跟電場強度垂直的方向射入平行板電容器中，分別打在C、D點，若OC＝CD，忽略粒子重力的影響，則(

)圖9A.A和B在電場中運動的時間之比為1∶2 B.A和B運動的加速度大小之比為4∶1C.A和B的質量之比為1∶12 D.A和B的位移大小之比為1∶1答案

ABC2.如圖10所示，兩個平行帶電金屬板M、N相距為d，M板上距左端為d處有一個小孔A，有甲、乙兩個相同的帶電粒子，甲粒子從兩板左端連線中點O處以初速度v1平行于兩板射入，乙粒子從A孔以初速度v2垂直于M板射入，二者在電場中的運動時間相同，并且都打到N板的中點B處，則初速度v1與v2的關系正確的是(

)圖10答案

C3.(多選)如圖11所示的直角坐標系中，第一象限內分布著均勻輻向的電場，坐標原點與四分之一圓弧的熒光屏間電壓為U；第三象限內分布著豎直向下的勻強電場，場強大小為E。大量電荷量為－q(q>0)、質量為m的粒子，某時刻起從第三象限不同位置連續(xù)以相同的初速度v0沿x軸正方向射入勻強電場。若粒子只能從坐標原點進入第一象限，其他粒子均被坐標軸上的物質吸收并導出而不影響原來的電場分布。不計粒子的重力及它們間的相互作用。下列說法正確的是(

)圖11答案

CD

“等效法”在電場中的應用——遷移變通能力的培養(yǎng)

處理帶電粒子在“等效力場”中的運動，要關注以下兩點：一是對帶電粒子進行受力分析時，注意帶電粒子受到的電場力的方向與運動方向所成的夾角是銳角還是鈍角，從而決定電場力做功情況；二是注意帶電粒子的初始運動狀態(tài)。圖122.物理最高點與幾何最高點。在“等效力場”做圓周運動的小球，經常遇到小球在豎直平面內做圓周運動的臨界速度問題。小球能維持圓周運動的條件是能過最高點，而這里的最高點不一定是幾何最高點，而應是物理最高點。圖13解析小球先在斜面上運動，受重力、電場力、支持力，然后在圓軌道上運動，受重力、電場力、軌道作用力，如圖所示，