2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第七章電場3電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動學(xué)案

PAGE4-第3講電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動必備學(xué)問一、常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系1.電容器:(1)組成:由兩個彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體組成。(2)帶電量:一個極板所帶電荷量的肯定值。(3)電容器的充電、放電。①充電:使電容器帶電的過程,充電后電容器兩極板帶上等量的異種電荷,電容器中儲存電場能。②放電:使充電后的電容器失去電荷的過程,放電過程中電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2.電容:(1)公式。①定義式:C=QU②推論:C=ΔQΔU(2)單位:法拉(F),1F=106μF=1012(3)電容與電壓、電荷量的關(guān)系:電容C的大小由電容器本身結(jié)構(gòu)確定,與電壓、電荷量無關(guān)。3.平行板電容器及其電容:(1)影響因素:平行板電容器的電容與正對面積成正比,與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比,與兩板間的距離成反比。(2)確定式:C=εS4πkd,k為靜電力常量。ε為相對介電常數(shù)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動示波管1.加速問題:若不計粒子的重力,則電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子的動能的增量。(1)在勻強(qiáng)電場中:W=qEd=qU=12mv2-12m(2)在非勻強(qiáng)電場中:W=qU=12mv2-12m2.偏轉(zhuǎn)問題:(1)條件分析:不計重力的帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場。(2)運(yùn)動性質(zhì):類平拋運(yùn)動。(3)處理方法:利用運(yùn)動的合成與分解。①沿初速度方向:做勻速直線運(yùn)動。②沿電場方向:做初速度為零的勻加速運(yùn)動。如圖所示,設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m,帶電荷量為q,以速度v0垂直于電場線射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)電壓為U1,若粒子飛出電場時偏轉(zhuǎn)角為θ,則tanθ=vyvx,式中vy=at=qU1md·lv0,vx=3.示波管的構(gòu)造:①電子槍,②偏轉(zhuǎn)電極,③熒光屏。(如圖所示)基礎(chǔ)小題1.推斷下列題目的正誤。(1)電容是表示電容器儲存電荷本事的物理量。 ()(2)放電后的電容器電荷量為零,電容也為零。 ()(3)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中可以做勻加速曲線運(yùn)動。 ()(4)示波管屏幕上的亮線是由電子束高速撞擊熒光屏而產(chǎn)生的。 ()(5)解決帶電粒子在電場中運(yùn)動的問題時重力必需忽視不計。 ()提示:(1)√。電容器是能夠儲存電荷的器件,用電容表示其儲存電荷的本事。(2)×。電容器的電容C是由電容器本身的性質(zhì)確定的,與電容器是否帶電無關(guān),電容器放電后,電容器的帶電荷量為零,其電容C保持不變。(3)√。帶電粒子在勻強(qiáng)電場中可以做直線運(yùn)動,也可以做曲線運(yùn)動,運(yùn)動形式由初速度方向與電場方向的夾角確定,是否做勻變速運(yùn)動由合外力確定。(4)√。由示波管的原理可知此種說法正確。(5)×。帶電粒子的重力能否忽視,由詳細(xì)問題的探討條件確定,如對基本粒子,重力一般都可忽視;但對帶電液滴、油滴、小球等,重力一般不能忽視。2.如圖甲所示,電源電動勢為6V,內(nèi)阻不計,先使開關(guān)S與1端相連,穩(wěn)定后把開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流信息傳入計算機(jī),由計算機(jī)給出電流隨時間改變的I-t曲線如圖乙所示。該電容器的電容約為 ()A.700μF B.1400μF C.2800μF D.5600μF【解析】選B。由q=It和圖乙圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積,可估算出電容器所帶的電荷量,又由C=qU,可得電容最接近1400μF,故選項B3.一平行板電容器兩極板之間充溢云母介質(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,極板間電場強(qiáng)度變大B.極板上的電荷量變小,極板間電場強(qiáng)度變大C.極板上的電荷量變大,極板間電場強(qiáng)度不變D.極板上的電荷量變小,極板間電場強(qiáng)度不變【解析】選D。據(jù)C=εS4πkd可知,將云母介質(zhì)移出電容器,C變小,電容器接在恒壓直流電源上,電壓不變,據(jù)Q=CU可知極板上的電荷量變小,據(jù)E=Ud可知極板間電場強(qiáng)度不變,4.(教材改編題)先后讓一束電子和一束氫核通過同一對平行板形成的偏轉(zhuǎn)電場。進(jìn)入時速度方向與板面平行,若電子與氫核的初動能相同,則離開時電子偏角的正切與氫核偏角的正切之比 ()A.1∶1B.4∶1C.1∶4D.2∶1【解析】選A。設(shè)加速電壓為U0,偏轉(zhuǎn)電壓為U,帶電粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m,垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的速度為v0,偏轉(zhuǎn)電場兩極板間距離為d,極板長為l,則:帶電粒子在加速電場中獲得初動能12mv02=qU0