2025版高考物理一轮复习第七章电场3电容器与电容带电粒子在电场中的运动学案

PAGE4-第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动必备学问一、常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系1.电容器:(1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。(2)带电量:一个极板所带电荷量的肯定值。(3)电容器的充电、放电。①充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能。②放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能。2.电容:(1)公式。①定义式:C=QU②推论:C=ΔQΔU(2)单位:法拉(F),1F=106μF=1012(3)电容与电压、电荷量的关系:电容C的大小由电容器本身结构确定,与电压、电荷量无关。3.平行板电容器及其电容:(1)影响因素:平行板电容器的电容与正对面积成正比,与介质的介电常数成正比,与两板间的距离成反比。(2)确定式:C=εS4πkd,k为静电力常量。ε为相对介电常数二、带电粒子在匀强电场中的运动示波管1.加速问题:若不计粒子的重力,则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子的动能的增量。(1)在匀强电场中:W=qEd=qU=12mv2-12m(2)在非匀强电场中:W=qU=12mv2-12m2.偏转问题:(1)条件分析:不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场。(2)运动性质:类平抛运动。(3)处理方法:利用运动的合成与分解。①沿初速度方向:做匀速直线运动。②沿电场方向:做初速度为零的匀加速运动。如图所示,设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场,偏转电压为U1,若粒子飞出电场时偏转角为θ,则tanθ=vyvx,式中vy=at=qU1md·lv0,vx=3.示波管的构造:①电子枪,②偏转电极,③荧光屏。(如图所示)基础小题1.推断下列题目的正误。(1)电容是表示电容器储存电荷本事的物理量。 ()(2)放电后的电容器电荷量为零,电容也为零。 ()(3)带电粒子在匀强电场中可以做匀加速曲线运动。 ()(4)示波管屏幕上的亮线是由电子束高速撞击荧光屏而产生的。 ()(5)解决带电粒子在电场中运动的问题时重力必需忽视不计。 ()提示:(1)√。电容器是能够储存电荷的器件,用电容表示其储存电荷的本事。(2)×。电容器的电容C是由电容器本身的性质确定的,与电容器是否带电无关,电容器放电后,电容器的带电荷量为零,其电容C保持不变。(3)√。带电粒子在匀强电场中可以做直线运动,也可以做曲线运动,运动形式由初速度方向与电场方向的夹角确定,是否做匀变速运动由合外力确定。(4)√。由示波管的原理可知此种说法正确。(5)×。带电粒子的重力能否忽视,由详细问题的探讨条件确定,如对基本粒子,重力一般都可忽视;但对带电液滴、油滴、小球等,重力一般不能忽视。2.如图甲所示,电源电动势为6V,内阻不计,先使开关S与1端相连,稳定后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,由计算机给出电流随时间改变的I-t曲线如图乙所示。该电容器的电容约为 ()A.700μF B.1400μF C.2800μF D.5600μF【解析】选B。由q=It和图乙图线与坐标轴围成的面积,可估算出电容器所带的电荷量,又由C=qU,可得电容最接近1400μF,故选项B3.一平行板电容器两极板之间充溢云母介质,接在恒压直流电源上,若将云母介质移出,则电容器 ()A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变【解析】选D。据C=εS4πkd可知,将云母介质移出电容器,C变小,电容器接在恒压直流电源上,电压不变,据Q=CU可知极板上的电荷量变小,据E=Ud可知极板间电场强度不变,4.(教材改编题)先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场。进入时速度方向与板面平行,若电子与氢核的初动能相同,则离开时电子偏角的正切与氢核偏角的正切之比 ()A.1∶1B.4∶1C.1∶4D.2∶1【解析】选A。设加速电压为U0,偏转电压为U,带电粒子的电荷量为q,质量为m,垂直进入偏转电场的速度为v0,偏转电场两极板间距离为d,极板长为l,则:带电粒子在加速电场中获得初动能12mv02=qU0