第九章 静电场 第46课时　电容器　带电粒子在电场中的运动　双基落实课学生用

第46课时电容器带电粒子在电场中的运动[双基落实课]（鲁科版必修第三册P62第6题）如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器。判断下列说法的正误：（1）电容器的带电荷量等于两个极板所带电荷量的绝对值之和。（）（2）放电后电容器的电荷量为零，电容也为零。（）（3）指纹的凸点处与小极板距离较近，电容较小。（）（4）手指挤压绝缘表面，指纹与小极板间的距离减小，电容增大。（）（5）带电粒子在电容器中加速或偏转时，电场力都做正功。（）

考点一平行板电容器的动态分析[素养自修类]1.【带电荷量Q不变时的动态分析】2023年7月28日，第5号台风“杜苏芮”早晨登录福建沿海地区，中心附近最大风力有16级（55米/秒）。小李同学用所学知识设计了一个电容式风力传感器。如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，引起电容的变化，风力越大，移动距离越大（两电极不接触）。若极板上电荷量保持不变，在受到风力作用时，则（）A.电容器电容变小 B.极板间电场强度变大C.极板间电压变小 D.静电计指针张角越大，风力越大2.【两板间电压U不变时的动态分析】（2022·重庆高考2题）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.电容器电容变大平行板电容器的动态分析思路考点二带电粒子（体）在电场中的直线运动[互动共研类]1.带电粒子（体）在电场中运动时重力的处理基本粒子如电子、质子、α粒子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）带电体如带电液滴、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2.带电粒子（体）在电场中直线运动的分析方法【典例1】多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力。（1）求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间T1；（2）反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x；（3）已知质量为m0的离子总飞行时间为t0，待测离子的总飞行时间为t1，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量m1。尝试解题（多选）如图所示，一水平放置的平行板电容器其间距为d，两极板分别与电池的两极相连，上极板中央有一小孔，小孔对电场的影响可以忽略不计。开关闭合时，小孔正上方d3处有一带正电的颗粒，颗粒由静止开始下落恰好能到达下极板但没有与下极板接触，下列说法正确的是（A.保持开关闭合，若将下极板上移d2，颗粒将在距上极板dB.保持开关闭合，若将下极板上移d2，颗粒将在距上极板dC.断开开关，若将下极板上移d5，D.断开开关，若将上极板上移d5，考点三带电粒子在电场中的曲线运动[互动共研类]1.带电粒子在电场中的偏转规律2.两个结论（1）速度偏角正切值tanθ是位移偏角正切值tanα的2倍。（2）粒子经电场偏转后射出时，瞬时速度的反向延长线与初速度延长线的交点为粒子水平位移的中点，即该交点到偏转电场边缘的距离为l23.利用功能关系分析带电粒子的偏转当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解，qUy＝12mv2－12mv02，其中Uy＝【典例2】示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子（带电荷量为e，质量为m）被加速后从金属板的小孔穿出，进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上。设加速电压U1＝1640V，偏转极板长l＝4cm，偏转极板间距d＝1cm，当电子加速后从两偏转极板的正中央沿与板平行的方向进入偏转电场。（1）偏转电压U2为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？（2）如果偏转极板右端到荧光屏的距离L＝20cm，则电子到达荧光屏时最大偏转距离y为多少？解题指导（1）电子从偏转电场射出后沿着射出方向做匀速直线运动至打到荧光屏上。（2）电子束打在荧光屏上偏转距离最大的条件是：电子经偏转电场后必须从下极板边缘射出。尝试解题1.【带电粒子在匀强电场中的偏转】如图所示，正方形ABCD区域内存在竖直向上的匀强电场，质子（11H）和α粒子（24He）先后从A点垂直射入匀强电场，粒子重力不计，质子从BC边中点射出，A.若初速度相同，α粒子从CD边离开B.若初速度相同，质子和α粒子经过电场的过程中速度增量之比为1∶2C.若初动能相同，质子和α粒子经过电场的时间相同D.若初动能相同，质子和α粒子经过电场的过程中动能增量之比为1∶42.【带电粒子在电场中的圆周运动】（2023·浙江6月选考8题）某带电粒子转向器的横截面如图所示，转向器中有辐向电场。粒子从M点射入，沿着由半