【创新设计】高考物理全国II一轮复习 基础课时18

根底课时18电容器带电粒子在电场中的运动知识点一、常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系1.常见电容器(1)组成：由两个彼此_____又相互_____的导体组成。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的_______。(3)电容器的充、放电

充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的

_________，电容器中储存________。

放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中_______转化为其他形式的能。绝缘靠近绝对值异种电荷电场能电场能2.电容

(1)定义：电容器所带的_______Q与电容器两极板间的电势差U的比值。(2)定义式：C＝___。(3)物理意义：表示电容器_________本领大小的物理量。(4)单位：法拉(F)1F＝___μF＝1012pF电荷量容纳电荷1063.平行板电容器

(1)影响因素：平行板电容器的电容与________________成正比，与电介质的_____________成正比，与极板间距离成反比。极板的正对面积相对介电常数知识点二、带电粒子在匀强电场中的运动知识点三、示波管1.构造及功能(如图1所示)图1(1)电子枪：发射并加速电子。(2)偏转电极YY′：使电子束竖直偏转(加信号电压)；偏转电极XX′：使电子束水平偏转(加扫描电压)。2.工作原理及示波管上图象的种类

YY′XX′图象1U＝0U＝0中心亮斑2恒压恒压光斑3交变电压U＝0竖线4U＝0扫描电压横线5交变电压扫描电压交变信号[思考判断](1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。(

)(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。(

)(3)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。(

)(4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。(

)(5)带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动。(

)(6)示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的。(

)(7)带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计。(

)答案(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√

(7)×考点一平行板电容器的动态分析1.两个公式的比较【例1】(2021·江西南昌四校联考)如图2所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于两板中央的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，那么()图2A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.带电油滴将沿竖直方向向下运动C.P点的电势将降低D.电容器的电容减小，电容器的带电量将减小答案

A【拓展延伸】(1)在【例1】中，试分析带电油滴运动过程中电势能和重力势能之和如何变化。(2)在【例1】中，假设电容器充电稳定后，断开电源，试分析当电容器下极板竖直向上移动一小段距离后，带电油滴将如何运动，其电势能如何变化。解析(1)带电油滴沿竖直方向向上运动的过程，只有电场力和重力做功，油滴的动能、重力势能和电势能的总和不变，油滴的动能增大，故电势能和重力势能之和减小。答案

(1)见解析(2)见解析方法总结两类典型的动态变化分析【变式训练】1.如图3所示，平行板电容器与电源相接，充电后切断电源，然后将电介质插入电容器极板间，那么两板间的电势差U及板间场强E的变化情况为()图3A.U变大，E变大 B.U变小，E变小C.U不变，E不变 D.U变小，E不变答案

B【例2】(2021·东北三校二联)在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴，电容器两板间距为d，当平行板电容器的电压为U0时，油滴保持静止状态，如图4所示。当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1时，油滴开始向上运动；经时间Δt后，电容器突然放电使其电压减少ΔU2，又经过时间Δt，油滴恰好回到原来位置。假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计。重力加速度为g。求：图4(1)带电油滴所带电荷量与质量之比；(2)第一个Δt与第二个Δt时间内油滴运动的加速度大小之比；(3)ΔU1与ΔU2之比。规律方法1.带电体重力是否计入的判断：(1)微观粒子(如电子、质子、离子等)和无特别说明的带电粒子，一般都不计重力(并不是忽略质量)；(2)带电微粒(如油滴、液滴、尘埃、小球等)除有特别说明或暗示外，一般要考虑重力；(3)原那么上，所有未明确交代的带电体，都应根据题设运动状态和过程，反推是否计重力(即隐含条件)。2.带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法：【变式训练】2.(2021·安徽池州联考)如图5所示，匀强电场水平向左，带正电的物体沿绝缘、粗糙水平板向右运动，经A点时动能为100J，到B点时动能减少到80J，减少的动能中有12J转化为电势能，那么它再经过B点时，动能大小是()图5A.4J

B.16J

C.32J

D.64J答案

B【例3】(多项选择)(2021·天津理综，7)如图6所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么()图6A.偏转电场E2对三种粒子做功一样多B.三种粒子打到屏上时的速度一样大C.三种粒子运动到屏上所用时间相同D.三种粒子一定打到屏上的同一位置答案

AD【变式训练】3.[带电粒子的“电偏转〞](2021·山东理综，18)如图7所示，场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd，水平边ab长为s，竖直边ad长为h。质量均为m、带电量分别为＋q和－q的两粒子，由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中)。不计重力，假设两粒子轨迹恰好相切，那么v0等于()图7答案B4.[带电粒子的“电加速〞＋“电偏转〞](2021·江苏泰州姜堰区期中)如图8所示，离子发生器发射一束质量为m、电荷量为＋q的离子，从静止经PQ两板间的加速电压加速后，以初速度v0从a点沿ab方向进入一匀强电场区域，abcd所围成的正方形是该匀强电场的边界，ab长为L，匀强电场的方向与ad边平行且由a指向d。图8(1)求加速电压U0；(2)假设离子恰从c点飞离电场，求a、c两点间的电势差Uac；(3)假设离子从abcd边界上某点飞出时的动能为mv，求此时匀强电场的场强大小E。1.(2021·新课标全国卷Ⅱ，14)如图9，两平行的带电金属板水平放置。假设在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()图9A.保持静止状态

B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动

D.向左下方做匀加速运动解析两平行金属板水平放置时，带电微粒静止有mg＝qE，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后，两板间电场强度方向逆时针旋转45°，电场力方向也逆时针旋转45°，但大小不变，此时电场力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项D正确。答案

D图10A.3∶2

B.2∶1

C.5∶2

D.3∶1答案

A3.(2021·浙江协作校期中)如图11所示的实验装置中，平行板电容器两极板的正对面积为S，两极板的间距为d，电容器所带电荷量为Q，电容为C，静电计指针的偏转角为α，平行板中间悬挂了一个带电小球，悬线与竖直方向的夹角为θ，以下说法正确的选项是()图11A.假设增大d，那么α减小，θ减小B.假设增大Q，那么α减小，θ不变C.将A板向上提一些，α增大，θ增大D.在两板间插入云母片，那么α减小，θ不变答案

C4.如图12所示，平行板电容器上极板带正电，从上极板的端点A点释放一个带电荷量为＋Q(Q＞0)的粒子，粒子重力不计，以水平初速度v0向右射出，当它的水平速度与竖直速度的大小之比为1∶2时，恰好从下端点B射出，那么d与L之比为()图12A.1∶2

B.2∶1

C.1∶1

D.1∶3答案

C5.(2021·新课标全国卷Ⅱ，24)如图13所示，一质量为m、电荷量