202X年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題六第3講電容器與電容帶電粒子在電場中的運動課件

1、第3講電容器與電容帶電粒子在電場中的運動考點 1 電容平行板電容器的動態(tài)分析1.電容器(1)組成：由兩個彼此_且又相互靠近的_組成.絕緣導(dǎo)體絕對值(2)帶電量：一個極板所帶電量的_.2.電容比值(1)定義：電容器所帶的電量與兩極板間電勢差的_.(2)公式：C_.(3)物理意義：電容是描述電容器_本領(lǐng)大小的物理量.電容 C 由電容器本身的構(gòu)造因素決定，與 U、Q 無關(guān).(4)單位：1 法拉(F)_微法(F)_皮法(pF).容納電荷10610123.平行板電容器的電容正對面積距離(1)影響因素：平行板電容器的電容與兩極板的_成正比，與兩極板的_成反比，并且跟板間插入的電介質(zhì)有關(guān).(2)公式：C_，

2、k 為靜電力常量.考點 2 帶電粒子在電場中的運動示波管1.帶電粒子在電場中的直線運動(1)運動狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，受到的電場力與運動方向在同一條直線上，做_.勻變速直線運動(2)用功能觀點分析：電場力對帶電粒子所做的功等于粒子動能的變化，即 qU_.2.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析(1)運動狀態(tài)：帶電粒子受到恒定的與初速度方向垂直的電場力作用而做_運動.類平拋(2)處理方法：類似于平拋運動的處理方法，如圖 6-3-1所示.圖 6-3-1勻速直線勻加速直線3.示波管電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏(1)構(gòu)造：_；_；_.(如圖 6-3-2 所示)圖 6-3-2(2)工作原理如果在偏轉(zhuǎn)

3、電極 XX和 YY之間都沒有加電壓，從電子槍射出的電子沿直線運動，打在熒光屏_，在那里產(chǎn)生一個亮斑.中心信號電壓掃描電壓YY上加的是待顯示的_.XX上是機(jī)器自身的鋸齒形電壓，叫做_.若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的圖象.【基礎(chǔ)自測】1.有兩個平行板電容器，它們的電容量之比為 5 4，它們的帶電荷量之比為 5 1，兩極板間距離之比為 4 3，則兩極板間電壓之比和電場強(qiáng)度之比分別為()A.4 1C.4 11 33 1B.1 4D.4 13 14 3答案：C2.(多選)如圖6-3-3 所示，平行板電容器豎直放置，A 板上用絕緣線懸掛一帶電小球，靜止時

4、，絕緣線與固定的 A 板成角，平移 B 板，下列說法正確的是()圖 6-3-3A.S 閉合，B 板向上平移一小段距離，角變大B.S 閉合，B 板向左平移一小段距離，角變大C.S 斷開，B 板向上平移一小段距離，角變大D.S 斷開，B 板向左平移一小段距離，角不變答案：BCD3.一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場中，所有離子的軌跡都是一樣的，這說明所有離子()A.都具有相同的質(zhì)量B.都具有相同的電荷量C.都具有相同的比荷D.都是同一元素的同位素解析：軌跡相同的含義：偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)角度相同，即這離子只要有相同的比荷，軌跡便相同，C 正確.答案：C4.如圖 6-3-4 為示

5、波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A 為發(fā)射熱電子的陰極，K 為接在高電勢點的加速陽極，A、K 間電壓為 U.電子離開陰極時的速度可以忽略.電子經(jīng)加速后從 K 的小孔中射出的速度大小為 v.下面的說法中正確的是()圖 6-3-4A.如果 A、K 間距離減半而電壓仍為 U 不變，則電子離開K 時的速度變?yōu)?2v答案：D熱點 1 電容器問題的動態(tài)分析熱點歸納1.分析比較的思路：(1)先確定是 Q 還是 U 不變：電容器保持與電源連接，U 不變；電容器充電后與電源斷開，Q 不變.項目充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極斷開不變量UQd 變大C 變小，Q 變小，E 變小C 變小，U 變大，

6、E 不變S 變大C 變大，Q 變大，E 不變C 變大，U 變小，E 變小r 變大C 變大，Q 變大，E 不變C 變大，U 變小，E 變小2.兩類動態(tài)變化問題的比較：考向 1 兩種情況的動態(tài)分析【典題 1】(2018 年北京卷)研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖 6-3-5 所示，下列說法正確的是(A.實驗前，只用帶電玻璃棒與電容器 a 板接觸，能使電容器帶電B.實驗中，只將電容器 b 板向上平移，靜電計指針的張角變小)圖 6-3-5C.實驗中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計指針的張角變大D.實驗中，只增加極板帶電量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大答案：A考向 2 與電容器兩板間

7、場強(qiáng)有關(guān)的問題【典題 2】(2018 屆遼寧大連雙基測試)如圖 6-3-6，一帶電油滴在平行板電容器之間恰能處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法正確的是()A.保持開關(guān) S 閉合，適當(dāng)上移 P 極板，油滴向上移動圖 6-3-6B.保持開關(guān) S 閉合，適當(dāng)左移 P 極板，油滴向上移動C.先斷開開關(guān) S，再適當(dāng)上移 P 極板，油滴仍靜止D.先斷開開關(guān) S，再適當(dāng)左移 P 極板，油滴仍靜止解析：保持開關(guān) S 閉合，適當(dāng)上移 P 極板，兩個板間的電壓 U 一定，根據(jù) UEd，由于 d 增大，電場強(qiáng)度變小，故電場力變小，合力向下，故油滴向下加速運動，A 錯誤；保持開關(guān)S 閉合，適當(dāng)左移 P 極板，兩個板間的電壓 U

8、一定，根據(jù) UEd，由于 d 不變，電場強(qiáng)度不變，合力不變，故油滴靜止不動，答案：C考向 3 電容器的應(yīng)用【典題 3】(2016 年北京通州一模)目前，電容式觸摸屏的技術(shù)廣泛應(yīng)用于一些手機(jī)和觸摸屏上.一層透明的薄膜導(dǎo)體層夾在兩層絕緣玻璃層的中間，這就形成了觸摸屏.在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個較弱的交流電場.如圖6-3-7 所示，在觸摸屏幕時，由于人體是導(dǎo)體，手指與導(dǎo)體層之間被玻璃絕緣層隔開，形成一個電容，在四邊電極與觸點間會有電流流過，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成比例，位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點的位置.關(guān)于電容式觸摸屏，下列說法正確的是

9、()圖 6-3-7A.電容式觸摸屏需要用力觸摸才能產(chǎn)生信號B.電容式觸摸屏的兩極分別是導(dǎo)體層和手指C.手指與屏的接觸面積越大，電容越大，準(zhǔn)確度越高D.如果手指上帶了棉線手套，也能有效工作解析：由題意可知，在觸摸屏幕時，由于人體是導(dǎo)體，手指與導(dǎo)體層之間被玻璃絕緣層隔開，形成一個電容，故不需要用力就可以形成一個電容，A 錯誤，B 正確；如果手與屏的接觸面積較大，則觸摸點的位置就不容易確定，C 錯誤；如果手指上帶了棉線手套，手指就不能稱為導(dǎo)體了，故也就不能與導(dǎo)體層形成電容了，所以就不能工作了，D 錯誤.答案：B熱點 2 帶電粒子在電場中的直線運動熱點歸納1.運動類型：(1)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做勻變

10、速直線運動.(2)帶電粒子在不同的勻強(qiáng)電場或交變電場中做勻加速、勻減速的往返運動.2.分析思路：(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的運動情況.(2)根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功等于帶電粒子動能的變化求解.此方法既適用于勻強(qiáng)電場，也適用于非勻強(qiáng)電場.(3)對帶電粒子的往返運動，可采取分段處理.3.研究帶電粒子在電場中的運動時，是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定.(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但不能忽略其質(zhì)量).(2)帶電顆粒：如帶電液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都

11、不能忽略其重力.考向 1 根據(jù)牛頓動力學(xué)分析帶電粒子的直線運動問題【典題 4】(多選，2018 年新課標(biāo)卷)如圖 6-3-8，一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平，兩微粒 a、b所帶電荷量大小相等、符號相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等.現(xiàn)同時釋放 a、b，它們由靜止開始運動，在隨后的某時刻 t，a、b 經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，a、b 間的相互作用和重力可忽略.下列說法正確的是()圖 6-3-8A.a 的質(zhì)量比 b 的大B.在 t 時刻，a 的動能比 b 的大C.在 t 時刻，a 和 b 的電勢能相等D.在 t 時刻，a 和 b 的動量大小

12、相等解析：根據(jù)題述可知，微粒 a 向下加速運動，微粒 b 向上加速運動，根據(jù) a、b 經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，可知 a 的加速度大小大于 b 的加速度大小，即 aaab.對微粒 a，由牛頓第二定律， qEmaaa，對微粒 b，由牛頓第二定比 b 的小，A 錯誤；在 a、b 兩微粒運動過程中，a 微粒所受合外力等于 b 微粒，a 微粒的位移大于 b 微粒，根據(jù)動能定理，在 t 時刻，a 的動能比 b 的大，B 正確；由于在 t 時刻兩微粒經(jīng)過同一水平面，電勢相等，電荷量大小相等，符號相反，所以在 t 時刻，a 和 b 的電勢能不等，C 錯誤；由于 a 微粒受到的電場力(合外力)等

13、于 b 微粒受到的電場力(合外力)，根據(jù)動量定理，在 t 時刻，a 微粒的動量等于 b 微粒，D 正確.答案：BD考向 2根據(jù)功能關(guān)系處理帶電粒子在電場中的直線運動問題【典題 5】(2017 年新課標(biāo)卷)如圖6-3-9所示，兩水平面(虛線)之間的距離為 H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場.自該區(qū)域上方的 A 點將質(zhì)量為 m、電荷量分別為 q 和q(q0)的帶電小球 M、N 先后以相同的初速度沿平行于電場的方向射出.小球在重力作用下進(jìn)入電場區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開.已知 N 離開電場時的速度方向豎直向下；M 在電場中做直線運動，剛離開電場時的動能為 N 剛離開電場時動能的 1.5 倍.

14、不計空氣阻力，重力加速度大小為 g.求：圖 6-3-9(1)M 與 N 在電場中沿水平方向的位移之比.(2)A 點距電場上邊界的高度.(3)該電場的電場強(qiáng)度大小.解：(1)設(shè)帶電小球 M、N 拋出的初速度均為 v0，則它們進(jìn)入電場時的水平速度仍為 v0；M、N 在電場中的運動時間 t 相等，電場力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為 a，在電場中沿水平方向的位移分別為 s1 和 s2；由運動公式可得v0at0聯(lián)立式解得 s1s23 1.熱點 3 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)熱點歸納1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)的兩個結(jié)論：(1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場(U0)加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場

15、(U)射出時的偏轉(zhuǎn)角度()總是相同的.考向 1 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)【典題 6】(2018 年湖北三市期末)如圖6-3-10 所示，在足夠大的光滑絕緣水平面內(nèi)建立平面直角坐標(biāo)系 xOy，在 y 軸右側(cè)區(qū)域內(nèi)有沿 y 軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出)，電場強(qiáng)度E8102 N/C，帶正電的絕緣小球 A 和帶負(fù)電的絕緣小球 B，質(zhì)量均為 m200 g，帶電量大小均為 5104 C.現(xiàn)在使小球 A從坐標(biāo)系中的點 C(0,2.5)以一定的初速度開始運動，運動一段時間后，使小球 B 從坐標(biāo)系中的點 D(3，2.5)以相同的初速度開始運動，小球 B 運動 t21 s 時間與小球 A 相遇.已知小球 A、B

16、初速度大小均為 v0，方向都沿 x 軸正方向，不計兩小球間的相互作用力和空氣阻力.圖 6-3-10(1)求 v0 大小.(2)求兩小球在電場中相遇點的坐標(biāo).2 m/s2解：(1)設(shè)小球 A、B 在電場中分別運動了 t1、t2 時間后相遇，兩小球加速度大?。篴AaBaqEm其中 A 球加速度方向沿 y 軸負(fù)方向，B 球加速度方向沿 y軸正方向.兩小球在電場中做類平拋運動，設(shè)相遇點為 P，如圖6-3-11 所示圖 6-3-11考向 2 帶電粒子在電場中的先加速后偏轉(zhuǎn)【典題 7】(多選，2015 年天津卷)如圖 6-3-12 所示，氕核、氘核和氚核三種粒子從同一位置無初速度地飄入電場線水平向右的加速

17、電場 E1 中，之后進(jìn)入電場線豎直向下的勻強(qiáng)電場 E2中而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上.整個裝置處于真空中，不計粒子重力及其相互作用力，那么()圖 6-3-12A.偏轉(zhuǎn)電場 E2 對三種粒子做功一樣多B.三種粒子打到屏上時的速度一樣大C.三種粒子運動到屏上所用時間相同D.三種粒子一定打到屏上的同一位置答案：AD考向 3 運用運動的分解思想和功能關(guān)系處理【典題 8】(2018 年福建廈門期末)如圖 6-3-13 所示，空間存在一勻強(qiáng)電場，平行實線為該電場等勢面，其方向與水平方向間的夾角為 30，AB 與等勢面垂直，一質(zhì)量為 m，電荷量為q 的帶正電小球，以初速度 v0 從 A 點水平向右拋出，經(jīng)過時間

18、t 小球最終落在 C 點，速度大小仍是 v0，且 ABBC，重力加速度為 g，則下列說法中正確的是()A.電場方向沿 A 指向 B圖 6-3-13解析：由題意可知，小球在下落過程中初末動能不變，根據(jù)動能定理，合力做功為 0，而重力做正功，則電場力做負(fù)功，而小球帶正電，故電場線斜向上由 B 指向 A，A 錯誤.圖 D38小球在下落過程中初末動能不變，由動能定理可知，答案：BCD熱點 4 帶電粒子在交變電場中的運動熱點歸納1.此類題型一般有三種情況：一是粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解)；二是粒子做往返運動(一般分段研究)；三是粒子做偏轉(zhuǎn)運動(一般根據(jù)交變電場的特點分段研究).2.分析時

19、從兩條思路出發(fā)：一是力和運動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系.3.注重全面分析(分析受力特點和運動規(guī)律)，抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件.【典題 9】(多選，2017 年四川宜賓高三二診)如圖6-3-14甲所示，真空中水平放置兩塊長度為 2d 的平行金屬板 P、Q，兩板間距為 d，兩板間加上如圖 6-3-14 乙所示最大值為 U0 的周期性變化的電壓.在兩板左側(cè)緊靠 P 板處有一粒子源 A，自 t0時刻開始連續(xù)釋放初速度大小為 v0，方向平行于金屬板的相同帶電粒子.t0 時刻釋放的粒子恰好從 Q 板右側(cè)邊緣離開電場.2dv0已知電場變化周期 T相互間的作用力，則