第七章第3讲电容器带电粒子在电场中的运动2

1、每课一测每课一测高考成功方案第高考成功方案第1 1步步高考成功方案第高考成功方案第2 2步步高考成功方案第高考成功方案第3 3步步每课一得每课一得第第3 3讲讲电容电容器器带电带电粒子粒子在电在电场中场中的运的运动动第第七七章章返回返回返回返回图图731回扣一静电现象的解释回扣一静电现象的解释1. 如图如图731所示，在真空中把一绝所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球缓慢地靠近缘导体向带负电的小球缓慢地靠近(不相碰不相碰)，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确的是()返回返回AB端的感应电荷越来越多端的感应电荷越来越多B导体内电场强度越来越大导体内电场强度越来越大C感应电荷在感应电荷在M

2、点产生的电场强度大于在点产生的电场强度大于在N点产生的电场点产生的电场 强度强度D感应电荷在感应电荷在M点和点和N点产生的电场强度相等点产生的电场强度相等返回返回解析：解析：绝缘导体向带电体移动过程中，导体中电荷受到的外电绝缘导体向带电体移动过程中，导体中电荷受到的外电场的作用力变大，使电荷不断移动，故场的作用力变大，使电荷不断移动，故A对；由于导体缓慢移对；由于导体缓慢移动，所以移动过程导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部动，所以移动过程导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部电场强度电场强度(感应电荷的电场强度与外电场的电场强度叠加感应电荷的电场强度与外电场的电场强度叠加)应等应等于零，故

3、于零，故B错；要使合电场强度等于零，感应电荷在错；要使合电场强度等于零，感应电荷在M、N两点两点的电场强度应与电荷的电场强度应与电荷Q在在M、N两点产生的电场强度大小相等、两点产生的电场强度大小相等、方向相反，由方向相反，由EkQ/r2可知感应电荷在可知感应电荷在M点产生的电场强度大点产生的电场强度大于在于在N点产生的电场强度，故点产生的电场强度，故C对对D错。错。答案：答案：AC返回返回2. 下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A电工穿绝缘衣比穿金属衣安全电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B制作汽油桶的材料用金属比用塑料好制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C小鸟停在单根高压输电线上会被电死小鸟停在单

4、根高压输电线上会被电死D打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险返回返回解析：解析：金属衣可以起到屏蔽作用，比绝缘衣安全，金属衣可以起到屏蔽作用，比绝缘衣安全，A错误；错误；金属汽油筒可以防止静电，所以比塑料汽油桶安全，金属汽油筒可以防止静电，所以比塑料汽油桶安全，B正确；正确；由于小鸟两脚间距离很小，在单根输电线上小鸟两脚间电压由于小鸟两脚间距离很小，在单根输电线上小鸟两脚间电压非常小，所以小鸟不会被电死，非常小，所以小鸟不会被电死，C错误；汽车的外壳是金属错误；汽车的外壳是金属材料，起到静电屏蔽作用，材料，起到静电屏蔽作用，D错误。错误。答案：答案：B返回返

5、回回扣二电容器电容回扣二电容器电容3下列说法不正确的是下列说法不正确的是 ()A电容器是储存电荷和电能的元件，只有带电的容器才称电容器是储存电荷和电能的元件，只有带电的容器才称 为电容器为电容器B任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都能组成一个电任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都能组成一个电 容器，这与两个导体是否带电无关容器，这与两个导体是否带电无关C充电过程是将其他形式的能转化为电场能，储存在电容充电过程是将其他形式的能转化为电场能，储存在电容 器中器中D放电过程是将储存在电容器中的电场能转化为其他形式放电过程是将储存在电容器中的电场能转化为其他形式 的能的能返回返回解析：解析：无论带不带

6、电，两个互相靠近又彼此绝缘的导体都构无论带不带电，两个互相靠近又彼此绝缘的导体都构成电容器，成电容器，A错误，错误，B正确；电容器的充电和放电过程是能正确；电容器的充电和放电过程是能量转化的过程，量转化的过程，C、D均正确。均正确。答案：答案：A返回返回4双选双选电容器电容的定义式电容器电容的定义式CQ/U可知可知 ()A若电容器不带电，则电容若电容器不带电，则电容C为零为零B电容电容C与电容器所带电荷量与电容器所带电荷量Q成正比，与电压成正比，与电压U成反比成反比C电容电容C与所带电荷量与所带电荷量Q多少无关多少无关D电容在数值上等于使两板间的电压增加电容在数值上等于使两板间的电压增加1 V

7、时所需增时所需增 加的电荷量加的电荷量返回返回解析：解析：电容器电容的大小由电容器自身决定，与带电与否、电容器电容的大小由电容器自身决定，与带电与否、所带电荷量所带电荷量Q的多少均无关；根据的多少均无关；根据CQ/U可知，当电容器电可知，当电容器电压发生变化时，带电荷量也发生变化，但两者比值保持不变。压发生变化时，带电荷量也发生变化，但两者比值保持不变。综上所述，本题正确选项为综上所述，本题正确选项为C、D。答案：答案：CD返回返回5关于平行板电容器的说法错误的是关于平行板电容器的说法错误的是 ()A将两极板的间距加大，电容将增大将两极板的间距加大，电容将增大B将两极板平行错开，使正对面积减小

8、，电容将减小将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小C在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大于极板间距的陶瓷板，电容将增大D在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的铝板，电容将增大于极板间距的铝板，电容将增大返回返回解析：解析：影响平行板电容器电容大小的因素有：随正对面积影响平行板电容器电容大小的因素有：随正对面积的增大而增大；随两极板间距离的增大而减小；在两极板的增大而增大；随两极板间距离的增大而减小；在两极板间放入电介质，电容增大。由此可知间放入电

9、介质，电容增大。由此可知B、C选项正确。对选项正确。对D选项，实际上是减小了平行板的间距，所以选项，实际上是减小了平行板的间距，所以D也对。也对。答案：答案：A返回返回回扣三带电粒子在电场中的运动回扣三带电粒子在电场中的运动6带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(1)处理方法：利用动能定理：处理方法：利用动能定理：qU_。(2)适用范围：适用范围：_。返回返回7带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件：带电粒子研究条件：带电粒子_于电场方向进入匀强电场。于电场方向进入匀强电场。 (2) 处理方法：类似于处理方法：类似于_运动，应用运动的合成与分解运动，应用运动

10、的合成与分解的方法。的方法。沿初速度方向做沿初速度方向做_运动，运动时间运动，运动时间t_。沿电场方向，做初速度为零的沿电场方向，做初速度为零的_运动。运动。返回返回返回返回回扣四示波管的原理回扣四示波管的原理8双选双选示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转 电极和荧光屏组成，如图电极和荧光屏组成，如图732所示。如果在荧光屏所示。如果在荧光屏 上上P点出现亮斑，那么示波管中的点出现亮斑，那么示波管中的 ()图图732返回返回A极板极板X应带正电应带正电B极板极板X应带正电应带正电C极板极板Y应带正电应带正电D极板极板Y应带正电应带正电解析：解析：

11、根据亮点的位置，偏向根据亮点的位置，偏向XY区间，说明电子受到电场力区间，说明电子受到电场力作用发生了偏转，因此极板作用发生了偏转，因此极板X、极板、极板Y应带正电。应带正电。答案：答案：AC返回返回返回返回返回返回2电容器两类问题比较电容器两类问题比较分类分类直接与电池两极相连直接与电池两极相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

12、，E变小变小返回返回名师点睛名师点睛在分析平行板电容器的电容及其他参量的动态在分析平行板电容器的电容及其他参量的动态变化时，必须抓住两个关键点：变化时，必须抓住两个关键点：(1)紧抓紧抓“不变量不变量”，即，即“控制变量法控制变量法”；(2)选择合适的公式分析。选择合适的公式分析。返回返回典例必研典例必研例例1 (2011华附华附12月月)两块大小、形状两块大小、形状完全相同的金属板平行放置，构成一平行完全相同的金属板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图板电容器，与它相连接的电路如图733图图733所示，接通开关所示，接通开关S，给电容器充上电，随后，给电容器充上电，随后()返回

13、返回A保持保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电 场强度减小场强度减小B保持保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的 电荷量增大电荷量增大C断开断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差 不变不变D断开断开S，减小两极板的正对面积，则两极板间的电势，减小两极板的正对面积，则两极板间的电势 差减小差减小返回返回返回返回答案答案B返回返回返回返回AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1DU22U1，E22E1返回返回答案：答案：C返回返

14、回图图7342双选双选(2011深圳一模深圳一模)如图如图734所示，平行板电容器与直流电源连接，所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中下极板接地。一带电油滴位于电容器中的的P点且恰好处于静止状态，现将平行板电容器的上极点且恰好处于静止状态，现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离板竖直向上移动一小段距离 ()返回返回A带电油滴将沿竖直方向向上运动带电油滴将沿竖直方向向上运动BP点的电势将降低点的电势将降低C带电油滴的电势能保持不变带电油滴的电势能保持不变D若电容器的电容减小，极板带电荷量将减小若电容器的电容减小，极板带电荷量将减小返回返回答案：答案：BD返

15、回返回知识必会知识必会1带电粒子在电场中运动时重力的处理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、基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除有说明粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量但并不忽略质量)。(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。有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。返回返回返回返回典例必研典例必研例例2(2011福建高考福建高考)反射式速调管是常用的微波器件之一，反射式速调管是常用的微波器件之

16、一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。如图述过程类似。如图735所示，在虚线所示，在虚线MN两侧分别存在着两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，点由静止开始，在电场力作用下沿直线在在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知电场强两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是度的大小分别是E12.0103N/C和和E24.0103N/C，返回返回方向如图所示。带电微粒质量方向如图所示。带电微粒质量m1.01020kg，带电量，带电量q1.0109C，A

17、点距虚线点距虚线MN的距离的距离d11.0 cm，不计带电，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：微粒的重力，忽略相对论效应。求：(1)B点距虚线点距虚线MN的距离的距离d2；(2)带电微粒从带电微粒从A点运动到点运动到B点所经历的时间点所经历的时间t。返回返回图图735审题指导审题指导题中题中“在在A、B两点间往返运动两点间往返运动”说明带电微粒从说明带电微粒从A点静止开始先做匀加速运动，后做匀减速运动，到达点静止开始先做匀加速运动，后做匀减速运动，到达B点点速度恰好为零。速度恰好为零。返回返回返回返回答案答案(1)0.50 cm(2)1.5108s返回返回冲关必试冲关必试3如图如图736

18、所示，在等势面沿竖直方向的匀强电场所示，在等势面沿竖直方向的匀强电场 中，一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线中，一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线 AB运动，由此可知运动，由此可知 ()图图736返回返回A电场中电场中A点的电势低于点的电势低于B点的电势点的电势B微粒在微粒在A点时的动能大于在点时的动能大于在B点时的动能，在点时的动能，在A点时的电点时的电 势能小于在势能小于在B点时的电势能点时的电势能C微粒在微粒在A点时的动能小于在点时的动能小于在B点时的动能，在点时的动能，在A点时的电点时的电 势能大于在势能大于在B点时的电势能点时的电势能D微粒在微粒在A点时的动能与电

19、势能之和等于在点时的动能与电势能之和等于在B点时的动能与点时的动能与 电势能之和电势能之和返回返回解析：解析：一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线AB运动，其受到的电场力运动，其受到的电场力F只能垂直等势面水平向左，电场只能垂直等势面水平向左，电场强度则水平向右，如图所示：强度则水平向右，如图所示：返回返回所以电场中所以电场中A点的电势高于点的电势高于B点的电势，点的电势，A错；微粒从错；微粒从A向向B运动，则合外力做负功，动能减小，电场力做负功，电势运动，则合外力做负功，动能减小，电场力做负功，电势能增加，能增加，C错，错，B对；微粒的动能

20、、重力势能、电势能三种对；微粒的动能、重力势能、电势能三种能量的总和保持不变，所以能量的总和保持不变，所以D错。错。答案：答案：B返回返回图图7374. 如图如图737所示，水平放置的所示，水平放置的A、B两平两平行板相距行板相距h，上板，上板A带正电。现有质量为带正电。现有质量为m、电荷量为电荷量为q的小球在的小球在B板下方距离为板下方距离为H处，以初速度处，以初速度v0竖直向上从竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到小球刚好打到A板，板，A、B间电势差间电势差UAB应为多大？应为多大？返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回名师点睛

21、名师点睛若位移与入射方向的夹角为若位移与入射方向的夹角为，速度与入射方，速度与入射方向的夹角为向的夹角为，则，则tan2tan，即粒子从偏转电场中射出，即粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的时，就像是从极板间的l/2处沿直线射出。处沿直线射出。返回返回典例必研典例必研例例3如图如图739为一真空示波管的示意图，电子从灯丝为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出发出(初速度可忽略不计初速度可忽略不计)，经灯丝与，经灯丝与A板间的电压板间的电压U1加速，加速，从从A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中形成的偏转电场中

22、(偏转电场可视为匀强电场偏转电场可视为匀强电场)，电子进入，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的在荧光屏上的P点。已知点。已知M、N两板间的电压为两板间的电压为U2，两板间，两板间的距离为的距离为d，板长为，板长为L，电子的质量为，电子的质量为m，电荷量为，电荷量为e，不计，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力。电子受到的重力及它们之间的相互作用力。返回返回图图739(1)求电子穿过求电子穿过A板时速度的大小；板时速度的大小；(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量；求电子从偏转电场射出时的侧移量；(3)若要电子

23、打在荧光屏上若要电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？点的上方，可采取哪些措施？返回返回思路点拨思路点拨(1) 电子在灯丝与电子在灯丝与A板间的运动中，可用动能定理求穿过板间的运动中，可用动能定理求穿过A板板时的速度大小；时的速度大小；(2) 电子在偏转电场中做类平抛运动，沿极板方向的分运动电子在偏转电场中做类平抛运动，沿极板方向的分运动确定运动时间，垂直极板方向做匀加速运动，从而求出确定运动时间，垂直极板方向做匀加速运动，从而求出侧移量的表达式；侧移量的表达式；(3) 由侧移量表达式中的相关物理量分析应采取的措施。由侧移量表达式中的相关物理量分析应采取的措施。返回返回返回返回返回返回冲

24、关必试冲关必试5双选双选如图如图7310所示，水平放置的平行板电容器与某所示，水平放置的平行板电容器与某 一电源相连，它的极板长一电源相连，它的极板长L0.4 m，两板间距离，两板间距离d4 103 m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流以相同的速，有一束由相同带电微粒组成的粒子流以相同的速 度度v0从两板中央平行极板射入，开关从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两极板间不闭合前，两极板间不 带电，由于重力作用，微粒能落到下板的正中央。已知微粒带电，由于重力作用，微粒能落到下板的正中央。已知微粒 质量质量m4105 kg，电荷量，电荷量q1108C，则下列说法，则下列说法 正确的是正确的是 (

25、)返回返回图图7310返回返回A微粒的入射速度微粒的入射速度v010 m/sB电容器上板接电源正极时微粒有可能从平行板电容器的电容器上板接电源正极时微粒有可能从平行板电容器的 右边射出电场右边射出电场C电源电压为电源电压为180 V时，微粒可能从平行板电容器的右边射时，微粒可能从平行板电容器的右边射 出电场出电场D电源电压为电源电压为100 V时，微粒可能从平行板电容器的右边射时，微粒可能从平行板电容器的右边射 出电场出电场返回返回答案：答案：AC返回返回图图73116. 两块水平金属极板两块水平金属极板A、B正对放置，正对放置， 每块极板长均为每块极板长均为l，极板间距为，极板间距为d。B板

26、接地板接地(电势为零电势为零)、A板电势板电势为为U，重力加速度为，重力加速度为g。两个比荷。两个比荷(电荷量与质量的比值电荷量与质量的比值)均为均为 的带正电质点以相同的初速度沿的带正电质点以相同的初速度沿A、B板的中板的中心线相继射入，如图心线相继射入，如图7311所示。第一个质点射入后所示。第一个质点射入后返回返回恰好落在恰好落在B板的中点处。接着，第二个质点射入极板间，运动板的中点处。接着，第二个质点射入极板间，运动一段时间一段时间t后，后，A板电势突然变为板电势突然变为U并且不再改变，结果第并且不再改变，结果第二个质点恰好没有碰到极板。求：二个质点恰好没有碰到极板。求：(1)带电质点

27、射入时的初速度带电质点射入时的初速度v0。(2)在在A板电势改变之前，第二个质点在板间运动的时间板电势改变之前，第二个质点在板间运动的时间t。返回返回返回返回返回返回返回返回每课一得每课一得(1) 注重全面分析注重全面分析(分析受力特点和运动规律分析受力特点和运动规律)，抓住粒子的，抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。关的边界条件。(2) 分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系。顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系。返回返回(3) 此类题型一般有三种情况：一是粒子做单向直线运动此类题型一般有三种情况：一是粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解一般用牛顿运动定律求解)，二是粒子做往返运动，二是粒子做往返运动(一般一般分段研究分段研究)，三是粒子做偏转运动，三是粒子做偏转运动(一般根据交变电场特一般根据交变电场特点分段研究点分段研究)。返回返回示例示