第三讲　第1课时　理清物理观念-电容器 带电粒子在电场中的运动

第三讲电容器

带电粒子(体)在电场中的运动第1课时理清物理观念—电容器

带电粒子在电场中的运动纲举目张·主干系统[微点判断](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。

(

)××××√√×关键知能·逐点清障提能点(一)平行板电容器的动态分析[题点自主盘查]

电容器与电源断开1．(鲁科版新教材习题改编)如图所示，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，两板间有一个带负电的试探电荷固定在P点。静电计的金属球与电容器的负极板连接，外壳接地。以E表示两板间的电场强度，φ表示P点的电势，Ep表示该试探电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持负极板不动，将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计所带电荷量可忽略不计)，各物理量变化情况描述正确的是

(

)A．E增大，φ降低，Ep减小，θ增大B．E不变，φ降低，Ep增大，θ减小C．E不变，φ升高，Ep减小，θ减小D．E减小，φ升高，Ep减小，θ减小答案:C

电容器与电源连接2．(2022·重庆高考)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则

(

)A．材料竖直方向尺度减小 B．极板间电场强度不变C．极板间电场强度变大

D．电容器电容变大

电路中含有二极管3．(多选)

如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管(正向电阻为0，反向电阻无穷大)连接，电源负极接地。开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中的P点。在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是

(

)A．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，带电油滴将会向上运动B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴将仍然静止C．当电容器的下极板向下移动时，P点的电势将不变D．当电容器的下极板向左移动时(P点仍处在电场中)，极板间的场强将增大答案:BD[知能自主落实]1．平行板电容器动态的分析思路2．平行板电容器两类动态分析的比较提能点(二)带电粒子(体)在电场中的直线运动[科学思维]1．电场中重力的处理方法(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等微观粒子，除有说明或明确暗示外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。(2)带电体：如尘埃、液滴、小球等，除有特殊说明或明确暗示外，一般都不能忽略重力。2．做直线加速运动的条件带电粒子(体)所受合外力与速度方向在同一条直线上。[答案]

B[规律方法]电场中直线运动问题的解题流程[针对训练]

带电粒子在电场中的加速1.

当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107m/s。已知加速电场的场强为1.3×105N/C，质子的质量为1.67×10－27kg，电荷量为1.6×10－19C，则下列说法正确的是 (

)A．加速过程中质子电势能增加B．质子所受到的电场力约为2×10－15NC．质子加速需要的时间约为8×10－6sD．加速器加速的直线长度约为4m答案:D

带电体在电场中的匀变速直线运动2．(多选)

如图所示，A、B为平行金属板，两板间距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回。若保持两极板间的电压不变，则

(

)A．把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落答案:ACD提能点(三)带电粒子在电场的偏转[科学思维]1．带电粒子在电场中偏转的一般规律[典例]

(2021·全国乙卷)(多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(＋q，m)、(＋q,2m)、(＋3q,3m)、(－q，m)，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行。不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是 (

)[答案]

AD[规律方法]

带电粒子在电场中偏转问题的分析条件分析不计重力，且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动运动分析利用运动的合成和分解进行求解①在垂直电场方向上做匀速直线运动，在这个方向上找出平行板的板长和运动时间等相关物理量②沿电场力方向做匀加速直线运动，在这个方向上找出加速度、偏转位移、偏转速度、偏转角度等相关物理量[针对训练]

带电体在匀强电场中的偏转1.

如图所示，真空中有一电子以速度v沿着与电场强度垂直的方向自O点进入匀强电场。以O为坐标原点建立直角坐标系，x轴垂直于电场方向，在x轴上取OA＝AB＝BC，分别自A、B、C作与y轴平行的线，跟电子的径迹交于M、N、P三点，电子经过M、N、P三点时，沿y轴的分速度分别为vM、vN、vP，则下列说法正确的是 (

)A．vM∶vN∶vP＝1∶2∶3B．vM∶vN∶vP＝1∶3∶5C．AM∶BN∶CP＝1∶2∶3D．AM∶BN∶CP＝1∶3∶5解析：电子在电场中运动时，其水平方向为匀速直线运动，竖直方向为初速度为0的匀加速直线运动，由于OA＝AB＝BC，则OA、AB、BC三段的时间相等，在竖直方向由vy＝at知vM∶vN∶vP＝1∶2∶3，A正确，B错误；在竖直方向上，根据初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间内位移之比为1∶3∶5，则AM∶BN∶CP＝1∶4∶9，故C、D错误。答案:A

生产中带电粒子在电场中偏转的应用2.

如图为利用静电除烟尘的通道示意图，前、后两面为绝缘板，上、下两面为分别与高压电源的负极和正极相连的金属板，在上下两面间产生的电场可视为匀强电场，通道长L＝1m，进烟尘口的截面为边长d＝0.5m的正方形。分布均匀的带负电烟尘颗粒均以水平速度v0＝2m/s连续进入通道，碰到下金属板后其所带电荷会被中和并被收集，但不影响电场分布。已知每立方米体积内烟尘颗粒数为n＝1013个，每个烟尘颗粒带电荷量为q＝－1.0×10－17C，质量为m＝2.0×10－15kg，忽略烟尘颗粒的重力、相互之间的作用力和空气阻力。(1)当所加电压