2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第9章 第24講 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

第九章靜電場(chǎng)第24講電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)梳理·易錯(cuò)辨析核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破名師講壇·素養(yǎng)提升提能訓(xùn)練練案[43]知識(shí)梳理·易錯(cuò)辨析一、電容器電容1．電容器(1)電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的_________。(2)電容器的充、放電①充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩極板帶上等量的___________，電容器中儲(chǔ)存_________。②放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中________轉(zhuǎn)化為其他形式的能。絕對(duì)值異種電荷電場(chǎng)能電場(chǎng)能2．電容(1)意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。10610123．平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與兩極板的___________成正比，與電介質(zhì)的_______________成正比，與_______________成反比。正對(duì)面積相對(duì)介電常數(shù)兩極間的距離二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．帶電粒子在電場(chǎng)中的加速(1)處理方法：利用動(dòng)能定理qU＝__________________。(2)適用范圍：___________。2．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)研究條件：帶電粒子_______于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)。(2)處理方法：類似于___________，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法。①沿初速度方向做___________運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝______。②沿電場(chǎng)方向，做初速度為零的_____________運(yùn)動(dòng)。任何電場(chǎng)垂直平拋運(yùn)動(dòng)勻速直線勻加速直線1.電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和。(

)2．電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比。(

)3．放電后的電容器電荷量為零，電容也為零。(

)4．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中只能做類平拋運(yùn)動(dòng)。(

)5．帶電粒子在電場(chǎng)中，只受電場(chǎng)力時(shí)，也可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(

)6．示波管屏幕上的亮線是由于電子束高速撞擊熒光屏而產(chǎn)生的。(

)7．帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力一定可以忽略不計(jì)。(

)××××√√×核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析(能力考點(diǎn)·深度研析)2．電容器兩類問題的比較分類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、E不變S變大C變大→Q變大、E不變C變大→U變小、E變小εr變大C變大→Q變大、E不變C變大→U變小、E變小3.運(yùn)用電容的定義式和決定式分析電容器相關(guān)物理量變化的思路(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。?考向1電容器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況(多選)(2024·河南高三階段練習(xí))如圖所示，水平正對(duì)的金屬板A、B與干電池連接，B板接地，靜電計(jì)的電荷量、導(dǎo)線以及電池的內(nèi)阻均不計(jì)。開關(guān)S閉合，一帶負(fù)電的油滴靜止于兩板間的P點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．若僅將A板上移一些，則靜電計(jì)指針的張角減小B．若僅將B板下移一些，則油滴向下運(yùn)動(dòng)C．若斷開S，且僅將B板下移一些，則油滴的電勢(shì)能減小D．若斷開S，且僅在A、P間插入玻璃板，則油滴向上運(yùn)動(dòng)BC?考向2電容器中的平衡問題

如圖所示，M、N是平行板電容器的兩個(gè)極板，R為滑動(dòng)變阻器，用絕緣細(xì)線將一帶負(fù)電的小球懸于電容器內(nèi)部。閉合開關(guān)S，給電容器充電后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ，下列說(shuō)法正確的是(

)A．保持S閉合，將滑動(dòng)變阻器的滑片向b端滑動(dòng)，則θ減小B．保持S閉合，將M板向N板靠近，則θ不變C．?dāng)嚅_S，在靠近M板內(nèi)側(cè)插入一定厚度的陶瓷片，則θ增大D．?dāng)嚅_S，將N板向上移動(dòng)少許，則θ增大D2帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)(能力考點(diǎn)·深度研析)1．帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)是否考慮重力的處理方法(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都要考慮重力。2．做直線運(yùn)動(dòng)的條件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)粒子所受合外力F合≠0，且合外力與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做變速直線運(yùn)動(dòng)；若電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，則帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。B帶電粒子(體)在電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)的分析方法?考向2帶電體在靜電力和重力作用下的直線運(yùn)動(dòng)(2023·浙江卷)AB、CD兩塊正對(duì)的平行金屬板與水平面成30°角固定，豎直截面如圖所示。兩板間距10cm，電荷量為1.0×10－8C、質(zhì)量為3.0×10－4kg的小球用長(zhǎng)為5cm的絕緣細(xì)線懸掛于A點(diǎn)。閉合開關(guān)S，小球靜止時(shí)，細(xì)線與AB板夾角為30°；剪斷細(xì)線，小球運(yùn)動(dòng)到CD板上的M點(diǎn)(未標(biāo)出)，則(

)B3帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(能力考點(diǎn)·深度研析)1．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的兩個(gè)結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)，偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的。2．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的功能關(guān)系?考向1僅在電場(chǎng)力作用下的偏轉(zhuǎn)?考向2示波管的原理(2023·浙江卷)如圖所示，示波管由電子槍、豎直方向偏轉(zhuǎn)電極YY′、水平方向偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏組成。電極XX′的長(zhǎng)度為l、間距為d、極板間電壓為U，YY′極板間電壓為零，電子槍加速電壓為10U。電子剛離開金屬絲的速度為零，從電子槍射出后沿OO′方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極。已知電子電荷量為e，質(zhì)量為m，則電子(

)D?考向3在電場(chǎng)力和重力作用下的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(多選)(2022·全國(guó)甲卷)地面上方某區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，將一帶正電荷的小球自電場(chǎng)中P點(diǎn)水平向左射出。小球所受的重力和電場(chǎng)力的大小相等，重力勢(shì)能和電勢(shì)能的零點(diǎn)均取在P點(diǎn)。則射出后()A．小球的動(dòng)能最小時(shí)，其電勢(shì)能最大B．小球的動(dòng)能等于初始動(dòng)能時(shí)，其電勢(shì)能最大C．小球速度的水平分量和豎直分量大小相等時(shí)，其動(dòng)能最大D．從射出時(shí)刻到小球速度的水平分量為零時(shí)，重力做的功等于小球電勢(shì)能的增加量BD[解析]

由題意可知，小球所受電場(chǎng)力與重力的合力指向右下，與水平方向成45°角，小球向左射出后做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其水平速度與豎直速度大小相等時(shí)，即速度方向與小球所受合力方向垂直時(shí)，小球克服合力做的功最大，此時(shí)動(dòng)能最小，而此時(shí)小球仍具有水平向左的分速度，電場(chǎng)力仍對(duì)其做負(fù)功，其電勢(shì)能繼續(xù)增大，A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤；小球在電場(chǎng)力方向上的加速度大小ax＝g，豎直方向加速度大小ay＝g，當(dāng)小球水平速度減為零時(shí)，克服電場(chǎng)力做的功最大，小球的電勢(shì)能最大，由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律有v0＝gt，此時(shí)小球豎直方向的速度vy＝gt＝v0，所以此時(shí)小球動(dòng)能等于初動(dòng)能，由能量守恒定律可知，小球重力勢(shì)能減少量等于小球電勢(shì)能的增加量，又由功能關(guān)系知重力做的功等于小球重力勢(shì)能的減少量，故B、D兩項(xiàng)正確。【跟蹤訓(xùn)練】(帶電粒子在電場(chǎng)中的斜拋運(yùn)動(dòng))(多選)(2023·湖北卷)一帶正電微粒從靜止開始經(jīng)電壓U1加速后，射入水平放置的平行板電容器，極板間電壓為U2。微粒射入時(shí)緊靠下極板邊緣，速度方向與極板夾角為45°，微粒運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)到極板左右兩端的水平距離分別為2L和L，到兩極板距離均為d，如圖所示。忽略邊緣效應(yīng)，不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是()BDA．L∶d＝2∶1B．U1∶U2＝1∶1C．微粒穿過(guò)電容器區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角度的正切值為2D．僅改變微粒的質(zhì)量或者電荷量，微粒在電容器中的運(yùn)動(dòng)軌跡不變(電場(chǎng)組合場(chǎng)問題)如圖所示，空間固定兩平行板電容器甲、乙，甲電容器水平放置，乙電容器兩極板與水平方向的夾角為53°，B極板的右端與C極板的下端彼此靠近且絕緣，忽略極板外的電場(chǎng)。一電子從靠近A板左端的位置，以水平向右的速度v0射入，飛離甲后垂直C從小孔進(jìn)入乙，且恰好到達(dá)D。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，甲、乙板間距離均為d，甲的板長(zhǎng)為2d，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：(1)電子離開甲電容器的速度大小；(2)甲電容器的板間電壓；(3)乙電容器的板間電壓；(4)電子從開始至到達(dá)D極板所用時(shí)間。名師講壇·素養(yǎng)提升靜電場(chǎng)知識(shí)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用應(yīng)用1墻體探測(cè)儀(多選)墻體探測(cè)儀是一種新型的建筑裝潢輔助工具，用于探測(cè)墻體內(nèi)水管、電線和鋼筋的位置。如圖所示為其探測(cè)水管的原理示意圖，主要感應(yīng)元件為電容器，當(dāng)探測(cè)儀靠近水管時(shí)，指示燈亮起，便可確定水管的位置。則探測(cè)儀靠近水管前后()A．電容器的電介質(zhì)發(fā)生變化B．電容器的兩板間距離發(fā)生變化C．電容器極板的正對(duì)面積發(fā)生變化D．電容器的電容發(fā)生變化AD應(yīng)用2電子秤(2024·海南文昌中學(xué)階段練習(xí))如圖所示是用平行板電容器制成的電子秤及其電路簡(jiǎn)圖。稱重時(shí)，把物體放到電子秤面板上，壓力作用會(huì)導(dǎo)致平行板上層膜片電極下移。則放上物體后(

)A．電容器的電容變小B．電容器的電荷量增大C．極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變小D．膜片下移過(guò)程中，電流表G有從a到b的電流B應(yīng)用3手機(jī)指紋識(shí)別(多選)如圖為手機(jī)指紋識(shí)別功能的演示，此功能的一個(gè)關(guān)鍵元件為指