高考物理人教通用版新一线学案课件：第7章 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动

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1、静电场第 七 章第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动1知 识 梳 理 自 测2核 心 考 点 突 破3阶段培优微专题42 年 高 考 模 拟知识梳理自测 1电容器(1)电荷量：一个极板所带电荷量的_。(2)电容器的充、放电 充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的_，电容器中储存_。放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中_转化为其他形式的能。知识点知识点1 电容器电容电容器电容绝对值异种电荷电场能电场能1061012正对面积相对介电常数两极间的距离 1带电粒子在电场中的加速(1)处理条件：利用动能定理qU_。(2)适用范围：_。2带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条

2、件：带电粒子_于电场方向进入匀强电场。(2)处理方法：类似于_，应用运动的合成与分解的方法。沿初速度方向做_运动，运动时间t_。沿电场方向，做初速度为零的_运动。知识点知识点2 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动任何电场垂直平抛运动匀速直线匀加速直线 思考：不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度的关系怎样？答案相同 思维诊断：(1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。()(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。()(3)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。()(4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。()(5)带电粒子在电场中

3、，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动。()(6)示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的。()(7)带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计。()1(2018浙江名校联盟期末)如图所示的键盘为电容式键盘，在我们打字的过程中，让我们猜想一下我们是通过改变电容器的哪个因素来改变电容的()A两板间的电压 B两板间的距离 C两板间的电介质 D两板间的正对面积 解析电容式键盘是通过改变两极板间的距离来改变电容的，B正确。B 2(2018浙江名校协作体期末)超级电容器又叫双电层电容器(Electrical DoubleLayer Capacitor)是一种新型储能装置，它不同于传统的化学电源

4、，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点。如图所示为一款超级电容器，其标有“2.7V 3000F”，可知()A该电容器在2.7V电压下才能正常工作 B该电容器最大容纳电荷量为8100C C该电容器所储存电荷量是手机锂电池“4.2V 1000mAh”的3倍 D该超级电容器充电时把电能转化为化学能B 解析电容器的额定电压为2.7V，说明工作电压不能超过2.7V，可以小于2.7V，A错误；该电容器最大容纳电荷量QCU8100C，手机锂电池“4.2V,1 000mAh”的电荷量Q1 000mAh3600C，B正确，C错误；超

5、级电容器充电时把电能存储在电容器中，不转化为化学能，D错误。D 4如图所示，矩形区域ABCD内存在竖直向下的匀强电场，两个带正电的粒子a和b以相同的水平速度射入电场，粒子a由顶点A射入，从BC的中点P射出，粒子b由AB的中点O射入，从顶点C射出。若不计重力，则a和b的比荷(即粒子的电荷量与质量之比)之比是()A12B21 C18D81D 核心考点突破平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析考点一考点一 2电容器两类问题的比较 3平行板电容器问题的一个常用结论 电容器充电后断开电源，在电容器所带电荷量保持不变的情况下，电场强度与极板间的距离无关。分类分类充电后与电池两极相连充电后与电池两极相

6、连充电后与电池两极断开充电后与电池两极断开不变量不变量UQd变大变大C变小变小Q变小、变小、E变小变小 C变小变小U变大、变大、E不变不变S变大变大C变大变大Q变大、变大、E不变不变 C变大变大U变小、变小、E变小变小r变大变大C变大变大Q变大、变大、E不变不变 C变大变大U变小、变小、E变小变小(2018云南保山模拟)(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地。初始电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。下列说法正确的是()例例 1CD A减小极板间的正对面积，带电油滴会向上

7、移动，且减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P点的电势会降低点的电势会降低B将上极板向下移动，则将上极板向下移动，则P点的电势不变点的电势不变C将下极板向下移动，则将下极板向下移动，则P点的电势升高点的电势升高D无论哪个极板向上移动还是向下移动，带电油滴都无论哪个极板向上移动还是向下移动，带电油滴都不可能向下运动不可能向下运动(2018广东佛山二模)如图为某机器人上测量物体位移的传感器示意图。工作时，保证电容器极板电荷量不变，电介质板与被测物体相连，当物体如图左右移动时，通过灵敏电压传感器的电压显示被测物体的位移。下列说法正确的有()A被测物体右移时，电容器的电容变大 B被测物体右移时

8、，电容器极板间电压变大 C被测物体左移时，电容器内存储的电能增大 D可以用一个灵敏度足够高的磁电式电压表替代图中的灵敏电压传感器类题演练 1 B 1带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)基本粒子：如电子、质子，粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。2解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路(1)根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况。此方法只适用于匀强电场。(2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化

9、求解。此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。带电粒子带电粒子(或带电体或带电体)在电场中的直线运动在电场中的直线运动考点二考点二例例 2B (2018宁夏石嘴山模拟)如图所示，竖直平行金属板分别与电源正、负极相接，一带电粒子沿图中直线从A向B运动，则该带电粒子()A动能减小 B电势能减小 C机械能减小 D可能带负电类题演练 2 B 解析粒子受重力和电场力作用且沿直线运动，则重力与电场力的合力一定沿运动方向所在的直线，如图所示，故粒子所受电场力方向向右，粒子带正电，合力方向与运动方向相同，合力做正功，动能增大，电势能减小，A、D错误，B正确；除重力做功外，电场力做正功，粒子的机械能增大，C

10、错误。带电粒子带电粒子(或带电体或带电体)在电场中的偏转在电场中的偏转考点三考点三(2018北京通州区摸底)如图所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，又沿中心轴线从O点垂直射入偏转电场，并从另一侧射出打到荧光屏上的P点，O点为荧光屏的中心。已知电子质量m9.01031kg，电荷量e1.61019C，加速电场电压U02500V，偏转电场电压U200V，极板的长度L16.0cm，板间距离d2.0cm，极板的末端到荧光屏的距离L23.0cm(忽略电子所受重力，结果保留两位有效数字)。求：(1)电子射入偏转电场时的初速度v0；(2)电子打在荧光屏上的P点到O点的距离h；(3)电子经过偏转电场过程中

11、电场力对它所做的功W。例例 3(2018广东省佛山11月理综试题)(多选)有三个质量相等的分别带有正电、负电和不带电的微粒，从极板左侧中央以相同的水平初速度v先后垂直场强方向射入，分别落到极板A、B、C处，如图所示，则下列说法正确的有()A落在A处的微粒带正电，B处的不带电，C处的带负电 B三个微粒在电场中运动时间相等 C三个微粒在电场中运动的加速度aAaBaC D三个微粒到达极板时的动能EkAEkBEkC类题演练 3 AC 阶段培优微专题(多选)如图所示，在竖直平面内有水平向右、场强E1104N/C的匀强电场。在匀强电场中有一根长L2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.08kg

12、的带电小球，它静止时细线与竖直方向成37角，若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，cos370.8，g取10m/s2。下列说法正确的是()例例 4AB A小球的带电荷量小球的带电荷量q6105CB小球动能的最小值为小球动能的最小值为1JC小球在运动至圆周轨迹上的最高点时机械能最小小球在运动至圆周轨迹上的最高点时机械能最小D小球绕小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变，点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变，且为且为4J 规律总结：把握三点，正确解答该类问题 1把电场力和重力合成一个等效力，称为等效重

13、力。2等效重力的反向延长线与圆轨迹的交点为带电体在等效重力场中运动的最高点。3类比“绳球”“杆球”模型临界值的情况进行分析解答。2年高考模拟 1(2018全国卷，21)(多选)如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等。现同时释放a、b，它们由静止开始运动。在随后的某时刻t，a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是()Aa的质量比b的大 B在t时刻，a的动能比b的大 C在t时刻，a和b的电势能相等 D在t时刻，a和b的动量大小相等B

14、D 2(2018北京理综，19)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是()A实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电 B实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小 C实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大A 3(2018天津理综，3)如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为M、N，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN。下列判断正

15、确的是()AvMvN，aMaN BvMvN，MN CMN，EpMEpN DaMaN，EpMEpND 解析因为N点的电场线密，所以场强大，受到的电场力大，加速度大，即aMN。又由Epq知，带负电粒子在电势越低的位置，具有的电势能越大，即EpMvN。若带负电粒子由N向M运动过程中电场力做正功，则动能增大，也可得vMvN，故选D。4(2018江苏单科，5)如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴()A仍然保持静止 B竖直向下运动 C向左下方运动 D向右下方运动D 5(2017全国卷，25)如图，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和q(q0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出，小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比；(2)A点距电场上边界的高度；(3)该电场的电场强度大小。练案22考案7