2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第七章靜電場第3講電容器的電容帶電粒子在電場中的運動

第3講電容器的電容帶電粒子在電場中的運動一、常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系1．常見電容器(1)組成：由兩個彼此

又相互

的導(dǎo)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，充電后電容器兩極板帶上等量的

，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(zhuǎn)化為其他形式的能。絕緣靠近絕對值異種電荷電場能電場能電荷量Q容納電荷106極板的正對面積相對介電常數(shù)2．帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)(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(zhì)：

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三、示波器的工作原理1．構(gòu)造：①

，②偏轉(zhuǎn)極板，③熒光屏。(如圖所示)電子槍2．工作原理(1)YY′上加的是待顯示的

，XX′上是儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫作

。(2)觀察到的現(xiàn)象①如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，則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。②若所加掃描電壓和信號電壓的

相等，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖象。信號電壓掃描電壓中心周期1．研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示，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C．實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大D．實驗中，只增加極板帶電荷量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大A2．(2021·河南重點中學(xué)高三聯(lián)考)如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的電源連接，上極板A接地，一帶負電的油滴固定于電容器中的P點，現(xiàn)將平行板電容器的下極板B豎直向下移動一小段距離，則(

)A．帶電油滴所受靜電力不變B．P點的電勢將升高C．帶電油滴在P點時的電勢能增大D．電容器的電容減小，極板帶電荷量增大B(2)針對兩極板帶電荷量保持不變的情況，還可以認為一定量的電荷對應(yīng)著一定數(shù)目的電場線，兩極板間距離變化時，場強不變；兩極板正對面積變化時，如圖丙中電場線變密，場強增大。2．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。3．如圖所示，電子由靜止開始從A板向B板運動，到達B板的速度為v，保持兩板間電壓不變，則(

)A．當(dāng)減小兩板間的距離時，速度v增大B．當(dāng)減小兩板間的距離時，速度v減小C．當(dāng)減小兩板間的距離時，速度v不變D．當(dāng)減小兩板間的距離時，電子在兩板間運動的時間變長C4．(多選)(2021·山東泰安模擬)如圖甲所示，在兩平行的金屬板間加上如圖乙所示的電壓。在0～1s內(nèi)，一點電荷在兩極板間處于靜止狀態(tài)，t＝2s時電荷仍運動且未與極板接觸，則在1～2s內(nèi)，點電荷(g取10m/s2)(

)A．做勻加速直線運動，加速度大小為10m/s2B．做變加速直線運動，平均加速度大小為5m/s2C．做變加速直線運動，2s末加速度大小為10m/s2D．2s末速度大小為10m/sBC5．如圖所示，金屬板A、B水平放置，兩板中央有小孔S1、S2，A、B與直流電源連接。閉合開關(guān)，從S1孔正上方O處由靜止釋放一帶電小球，小球剛好能到達S2孔，不計空氣阻力，要使此小球從O點由靜止釋放后穿過S2孔，應(yīng)(

)A．僅上移A板適當(dāng)距離B．僅下移A板適當(dāng)距離C．?dāng)嚅_開關(guān)，再上移A板適當(dāng)距離D．?dāng)嚅_開關(guān)，再下移A板適當(dāng)距離D方法技巧帶電體在勻強電場中直線運動問題的分析方法帶電粒子在電場中的運動是近幾年高考的熱點，分析高考題可以發(fā)現(xiàn)，每年的考題都是源于教材習(xí)題的拓展提升。教材習(xí)題多以不計重力的帶電粒子在電場中的加速直線運動或在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)運動的簡單計算為主，而高考題通常會拓展為帶電體在電場中加速或偏轉(zhuǎn)，甚至是多個帶電體的運動問題，考查學(xué)生靈活應(yīng)用分解方法和類平拋規(guī)律的能力。同學(xué)們可通過以下示例認真體會，研究高考真題與教材習(xí)題間的溯源關(guān)系，以便在新高考備考中有的放矢，精準備考。[典例]

[人教版選修3－1·P39·T5]電子從靜止出發(fā)被1000V的電壓加速，然后進入另一個電場強度為5000N/C的勻強偏轉(zhuǎn)電場，進入時的速度方向與偏轉(zhuǎn)電場的方向垂直。已知偏轉(zhuǎn)電極長6cm，求電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度及其與進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度方向之間的夾角。[答案]

見解析拓展?由偏轉(zhuǎn)電場中的運動速度拓展為兩電場中的運動動能和位移的計算(2019·高考全國卷Ⅱ)如圖，兩金屬板P、Q水平放置，間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的電勢均為φ(φ>0)。質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平行于紙面水平射入電場，重力忽略不計。(1)求粒子第一次穿過G時的動能，以及它從射入電場至此時在水平方向上的位移大??；(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場，則金屬板的長度最短應(yīng)為多少？【真題命題立意】本題在典例計算速度偏角的基礎(chǔ)上，拓展為利用類平拋運動規(guī)律計算動能和位移，題目中的考查點由典例中考查簡單的平拋運動規(guī)律的應(yīng)用，拓展為在兩相鄰電場中的運動問題，但考查的核心知識點仍然是帶電粒子在勻強電場中的運動。拓展?

由偏轉(zhuǎn)電場中的運動速度拓展為對動能與動量的計算

(2020·高考全國卷Ⅰ)在一柱形區(qū)域內(nèi)有勻強電場，柱的橫截面積是以O(shè)為圓心，半徑為R的圓，AB為圓的直徑，如圖所示。質(zhì)量為m，電荷量為q(q>0)的帶電粒子在紙面內(nèi)自A點先后以不同的速度進入電場，速度方向與電場的方向垂直。已知剛進入電場時速度為零的粒子，自圓周上的C點以速率v0穿出電場，AC與AB的夾角θ＝60°。運動中粒子僅受電場力作用。(1)求電場強度的大小；(2)為使粒子穿過電場后的動能增量最大，該粒子進入電場時的速度應(yīng)為多大？(3)為使粒子穿過電場前后動量變化量的大小為mv0，該粒子進入電場時的速度應(yīng)為多大？【真題命題立意】本題在典例計算速度偏角的基礎(chǔ)上，拓展為利用類平拋運動規(guī)律分析計算動能和動量，題目中的考查點由典例中考查簡單的平拋運動規(guī)律的應(yīng)用，拓展為在圓形有界電場中的運動問題，但考查的核心知識點仍然是帶電粒子在勻強電場中的運動。(2)如圖，由幾何關(guān)系知AC⊥BC，故電場中的等勢線與BC平行。作與BC平行的直線與圓相切于D點，與AC的延長線交于P點，則自D點從圓周上穿出的粒子的動能增量最大。C7．(2020·天津重點學(xué)校聯(lián)考)如圖所示，在豎直放置的平行金屬板A、B之間加有恒定電壓U，A、B兩板的中央留有小孔O1、O2，在B板的右側(cè)有平行于極板的勻強電場E，電場范圍足夠大，感光板MN垂直于電場方向固定放置。第一次從小孔O1處由靜止