15電容器的電容 帶電粒子在電場中的加速

Nicely思電容帶電粒子在電場中的加速精講年級：高中科目：物理類型：選考制作人：黃海輝知識點：電容帶電粒子在電場中的加速常見電容器組成：由兩個彼此絕緣又相互靠近的導體組成。帶電荷量：一個極板所帶電荷量的絕對值。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異種電荷，電容器中儲存電場能。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化為其他形式的能。電容定義：電容器所帶的電荷量。與電容器兩極板間的電勢差U的比值。定義式：C=U。物理意義：表示電容器容納電荷本領大小的物理量。單位：法拉(F)1F=106吁=1012pF平行板電容器⑴影響因素：平行板電容器的電容與極板的正對面積成正比，與電介質的相對介電常數(shù)成正比，與極板間距離成反比。...pS(2)決定式：C=4痂，k為靜電力常量。電容器的兩類問題平行板電容器動態(tài)變化的兩種情況電容器始終與電源相連時，兩極板間的電勢差U保持不變。充電后與電源斷開時，電容器所帶的電荷量Q保持不變。

|技閔素小的變化電容器的，電容變H電壓U不變，［電宣啊變化］心Q不糊電知用變化］平行板電容器動態(tài)問題的分析思路5.帶電粒子在電場中的加速問題［場曲邱度化］帶電體在勻強電場中的直線運動問題的分析方法帶電粒子在電場中運動時重力的處理方法①；畝牛頓|技閔素小的變化電容器的，電容變H電壓U不變，［電宣啊變化］心Q不糊電知用變化］平行板電容器動態(tài)問題的分析思路5.帶電粒子在電場中的加速問題［場曲邱度化］帶電體在勻強電場中的直線運動問題的分析方法帶電粒子在電場中運動時重力的處理方法①；畝牛頓第一定律及勻變速直線■動的公式進行計算方法②：動能定理：rjf.=jjrjiy1-rrrm-,1［■迷舊規(guī)誹阿萬耗求解J??個帶電體,也可迷JL個芯電體枸就的系統(tǒng)rT1也土J一心必Fl-I運動悄況反映受力情況I取新先廠僵吊芬橋H備了個噌場力〔'=忒或嘩⑵普通的帶電體（如油滴、塵埃、小球等）在電場中的運動，除題中說明外，必須考慮其重力及運動中重力勢能的變化。帶電粒子沿與電場線平行的方向進入電場，帶電粒子將做加（減）速運動。有兩種分析方法:（1）用動力學觀點分析：a=qE，E=U，v2—v2=2ado（2）用功能觀點分析：粒子只受電場力作用，電場力做的功等于物體動能的變化，11qU=2mv2—2刀v2。【例題1】如圖所示，先接通S使電容器充電，然后斷開S，增大兩極板間的距離時，電容器所帶電荷量Q、電容C、兩極板間電勢差U及場強E的變化情況是（）Q變小，C不變，U不變，E變大Q變小，C變小，U不變，E變小Q不變，C變小，U變大，E不變Q不變，C變小，U變小，E無法確定aS解析由充電后斷開電源，電容器的電荷量不變，選項A、B錯；由C=4nkd知增大兩極板間的距離時，電容C減小，由C=U知，U增大；兩板間電場強度EU4nkQ=d=wQ，可見當增加兩板間距時，電場強度不變，選項C對，D錯。daSr答案C【例題2】.某電場電場線分布如圖所示，A、B為某電場線上的兩點，一帶負電的粒子以一定的初速度沿電場線從A運動到B。不計粒子的重力，在整個運動過程中（）A.粒子做勻加速直線運動B.粒子運動的加速度增大C.粒子的電勢能減少D.粒子的動能減少解析根據(jù)題目信息，帶負電的粒子從A運動到B的過程中，電場力方向與運動方向相同，電場強度逐漸減小，電場力逐漸減小，因粒子重力不計，電場力就是粒子受到的合力，所以粒子做加速度減小的直線運動，選項A、B錯；因電場力方向與運動方向相同，所以電場力做正功，電勢能減少，粒子的動能增加，選項C對，D錯。答案C【例題3】（多選）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。，保持兩板間的電壓不變，則（）當增大兩板間的距離時，v增大當減小兩板間的距離時，v增大當改變兩板間的距離時，v不變D.當增大兩板間的距離時，電子在兩板間運動的時間增大1eU解析電子做勻加速直線運動，貝饋沛S解得1=叭：*，艮口t^d又由eU=：mv2—0得v=\：r~~-，與d無關，故C、D正確。答案CD精練年級：高中科目：物理類型：選考知識點：電容帶電粒子在電場中的加速難度：中等總題量：10題預估總時間：30min電容器的電容與本身構造有關，對于平行板電容器，不能決定電容器電容的物理量是（）電容器兩板間的距離電容器兩板所帶的電荷量電容器兩板的正對面積電容器兩板間的電介質aS解析根據(jù)平行板電容器電容的決定式c=4nkd可得電容的大小和兩極板間的距離d、兩極板的正對面積S、電容器極板間的電介質有關，與兩極板的電荷量無關，故選B。答案B一個電容器的規(guī)格是“10四F50▼”，則（）這個電容器的電容為10-5F這個電容器加上50V電勢差時，電容才是10〃F這個電容器沒有電勢差時，電容為0這個電容器加的電勢差不能低于50V解析電容器的電容與電容器板間電勢差無關，無論是否有電勢差，電容都是10〃F，選項A正確，B、C錯誤；50V為電容器允許加的最大電勢差，選項D錯誤。答案A3.如圖所示，設兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為。。實驗中，極板所帶電荷量不變，若（）保持S不變，增大d,則3變大保持S不變，增大d，則3變小保持d不變，減小S，則3變小保持d不變，減小S，則3不變解析靜電計指針偏角反映電容器兩板間電壓大小。在做選項所示的操作中，電容器電荷量Q保持不變，由C=U=3d知，保持S不變，增大d,則C減小，U增大，偏角3增大，選項A正確，B錯誤；保持d不變，減小S，則C減小，U增大，偏角3也增大，故選項C、D均錯。答案A4.（2016?9月紹興適應性考試）2015年4月16日，中國南車設計制造的全球首創(chuàng)超級電容儲能式現(xiàn)代電車在寧波下線，不久將成為二三線城市的主要公交用車。這種超級電車的核心是我國自主研發(fā)、全球首創(chuàng)的“超級電容器”。如圖所示，這種電容器安全性高，可反復充放電100萬次以上，使用壽命長達十二年，且容量超大（達到9500F），能夠在10s內完成充電。下列說法正確的是（）該“超級電容器”能儲存電荷該“超級電容器”的電容隨電壓的增大而增大該“超級電容器”放電過程中把化學能轉化為電能充電時電源的正極應接“超級電容器”的負極解析電容器能儲存電荷，A正確；電容器的電容反映電容器容納電荷的本領，由電容器本身決定，與電壓無關，B錯；電容器放電過程把電能轉化為其他形式的能，C錯誤；電容器充電時，電源的正極接電容器的正極，D錯誤。答案A5.如圖所示，平行板電容器接在電勢差恒為U的電源兩端，下極板接地。一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離（）帶電油滴將沿豎直方向向上運動電容器的電容減小電容器的電容增大極板帶電荷量將增大解析由于平行板電容器電壓保持不變，將上極板豎直向上移動一小段距離，板間場強減小，油滴所受靜電力減小，油滴將沿豎直方向向下運動，故選項A錯誤；將上極板豎直向上移動一小段距離，板間距離增大，電容減小，而電勢差不變，由Q=CU可知，電荷量Q減小，故選項B正確，C、D錯誤。答案B6.電場中，初速度為零的帶正電粒子在勻強電場作用下，運動方向正確的是（）解析正電荷在電場中受電場力的方向與電場方向相同，若電荷由靜止開始運動，則正電荷應沿電場線運動，D正確。答案D如圖所示，帶電平行金屬板A、8，板間的電勢差為U，板間距離為d，A板帶正電，B板中央有一小孔。一帶電的微粒，帶電荷量為/質量為m，自孔的正上方距板高h處自由下落，若微粒恰能落至A、B板的正中央C點，則下列說法中，錯誤的是（）

微粒在下落過程中動能逐漸增大，重力勢能逐漸減小A.微粒下落過程中重力做功為mg(h+d)，靜電力做功為一寫B(tài).C.微粒落入電場中，電勢能逐漸增加，其增加量為隼D.若微粒從距B板高2h處自由下落，則恰好能到達A板解析微粒下落至C點的過程中，重力勢能減小，動能先增大后減小，故A選項錯誤；重力做功為mg(h+d)微粒在下落過程中動能逐漸增大，重力勢能逐漸減小A.微粒下落過程中重力做功為mg(h+d)，靜電力做功為一寫B(tài).C.微粒落入電場中，電勢能逐漸增加，其增加量為隼D.若微粒從距B板高2h處自由下落，則恰好能到達A板解析微粒下落至C點的過程中，重力勢能減小，動能先增大后減小，故A選項錯誤；重力做功為mg(h+d)，靜電力做功為一岑電勢能增加，增加量為軍故B、C選項正確；若微粒從距B板高h處自由下落，則由動能定理得W外=mg(h即qU=mg(2h+d)，微粒從距B板高2h處自由下落時，設微粒落至與B板距離為x的點由動能定理得W外=mg(2h+x)—qU=0，解得x=d，說明微粒恰能到達A板，正確。故D選項答案A8.(多選)如圖，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，A?所受重力與電場力平衡B.電勢能逐漸增加D.做勻變速直線運動C.動能逐漸增加該粒子()答案BD

（多選）如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板。質量為m、電荷量為一0的帶電粒子（不計重力），以初速度％由小孔進入電場，當M、N間電壓為U時，粒子剛好能到達N板，如果要使這個帶電粒子能到達M、N兩板間距的2處返回，則下述措施能滿足要求的是（）LJ使初速度減為原來的2使M、N間電壓加倍使M、N間電壓提高到原來的4倍使初速度和M、N間電壓都減為原來的2解析粒子恰好到達N板時有Uq=2mv0,、，解析粒子恰好到達N板時有Uq=2mv0,、，U'1恰好到達兩板中間返回時有~2q=2mv2,比較兩式可知B、D選項正確。答案BD如圖所示，一電荷量為+q、質量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中，小物塊恰好靜止。重力加速度取g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：⑴水平向右電場的電場強度；⑵若將電場強度減小為原來的1，物塊的加速度;（3）電場強度變化后物塊下滑距離L時的動能。解析（1）小物塊