2014届高考物理一轮复习考点剖析课件：专题七第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动

第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动 考点1 电容 平行板电容器的动态分析 1 电容器 1 组成 由两个彼此绝缘且又相互靠近的导体组成 2 带电量 一个极板所带电量的绝对值 2 电容 1 定义 电容器所带的电量与两极板间电势差的比值 2 公式 C 3 物理意义 电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量 电容C由电容器本身的构造因素决定 与U Q无关 4 单位 1法拉 F 微法 F 皮法 pF 3 平行板电容器的电容 106 1012 1 影响因素 平行板电容器的电容与两极板的 成正比 与两极板的 成反比 并且跟板间插入的电 介质有关 正对面积 距离 2 公式 C S4 kd 4 平行板电容器的动态分析 电压 电量 1 两种情况 保持两极板与电源相连 则电容器两极板间 不变 充电后断开电源 则电容器的 不变 3 方法 找不变量与变化量之间的公式来决定要比较的量的变化关系 如 Q不变 d变小 比较E的变化 则Q CU 跟踪训练 D A 电容器电容越大 电容器所带电荷量就越多B 电容器的两极板间电势差越大 电容越大C 电容器的电容与其所带电荷量成正比 与两极板间的电势差成反比D 电容器的电容不随所带电荷量及两极板间的电势差的变化而变化 2 双选 图7 3 1所示的是一个由电池 电阻R 电键S与平行板电容器组成的串联电路 电键闭合 在增大电容器 两极板间距离的过程中 A 电阻R中没有电流B 电容器的电容变小C 电阻R中有从a流向b的电流 D 电阻R中有从b流向a的电流 图7 3 1 解析 图中电容器被充电 A极板带正电 B极板带负电 两极板间距离d时 电容C变小 由于电容器始终与电池相连 当C减小时电容器两极板所带电荷量Q减小 A极板所带正电荷的一部分从a到b经电阻R流向电源正极 即电阻R中有从a流向b的电流 答案 BC 3 2010年北京卷 用控制变量法 可以研究影响平行板电容器电容的因素 如图7 3 2 设两极板正对面积为S 极板间的距离为d 静电计指针偏角为 实验中 极板所带电荷量 不变 若 图7 3 2 A 保持S不变 增大d 则 变大B 保持S不变 增大d 则 变小C 保持d不变 减小S 则 变小D 保持d不变 减小S 则 不变答案 A 考点2 带电粒子在电场中的运动 示波管 1 带电粒子在电场中的直线运动 1 运动状态分析 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场 受到的电场力与运动方向在同一条直线上 做匀变速直线运动 2 用功能观点分析 电场力对带电粒子所做的功等于粒子 动能的变化 即qU 2 带电粒子的偏转分析 1 运动状态 带电粒子受到恒定的与初速度方向垂直的电 场力作用而做类平抛运动 匀速 匀加速 2 处理方法 类似于平抛运动的处理方法 如图7 3 3 图7 3 3 图7 3 4 3 两个推论如图7 3 4所示 设带电粒子质量为m 电荷量为q 以速度v0垂直于电场线射入匀强电场 偏转电压为U1 若粒子 1 若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后 由此式可知 粒子的偏转角 与粒子的q m无关 仅决定于加速电场和偏转电场 即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场 它们在偏转电场中的偏转角度总是相同的 4 示波管 1 构造 电子枪 偏转电极 荧光屏 如图7 3 5 所示 图7 3 5 2 工作原理 如果在偏转电极XX 和YY 之间都没有加电压 则电子枪射出的电子沿直线运动 打在荧光屏中心 在那里产生一个亮斑 YY 上加的是待显示的信号电压 XX 上是机器自身的锯齿形电压 叫做扫描电压 若所加扫描电压和信号电压的周期相同 就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图象 跟踪训练 4 2011年江苏模拟 如图7 3 6所示 平行板电容器与恒定电源相连 负极板接地 在两板间有一正电荷 电荷量很少且不变 固定在P点 以U表示电容两极板间的电压 E表示两极板间的场强 Ep表示正电荷在P点的电势能 若保持负极板 不动 而将正极板向上移至某位置 则 图7 3 6 A U不变 Ep变小C E变小 Ep变大 B U不变 Ep不变D E变大 Ep不变 解析 向上移动正极板 电源电压不变 则电容器两端电压不变 U不变 d变大 则电容C变小 由Q CU知Q变小 故两极板间场强变小 Ep变小 A选项正确 答案 A 与加速电场 偏转电场的关系 下列说法中正 5 双选 如图7 3 7所示 示波器的示波管可以视为加速电场与偏转电场的组合 若已知加速电压为U1 偏转电压为U2 偏转极板长为L 板间距为d 且电子被加速前的初速度可忽略 则关于示波器的灵敏度 即偏转电场中每单位偏转电压所 引起的偏转量 hU2 确的是 图7 3 7 A L越大 灵敏度越高B d越大 灵敏度越高C U1越大 灵敏度越小D U2越大 灵敏度越小 答案 AC 6 真空室中有如图7 3 8所示的装置 电极K发出的电子 初速度不计 经过加速电场后 由小孔O沿水平放置的偏转板M N间的中心轴线OO 射入 M N板长为L 两板间加有恒定电压 它们间的电场可看做匀强电场 偏转板右端边缘到荧光屏P的距离为s 当加速电压为U1时 电子恰好打在N板中央的A点 当加速电压为U2时 电子打在荧光屏的B点 已知A B点到中心轴线OO 的距离相等 求U1 U2 图7 3 8 解 设电子电量为e 质量为m 由题意 电子在偏转电场中做类平抛运动 加速度为a且 保持不变 当加速电压为U1时 设电子进入偏转电场时的速度为v1 有 热点1 电容器问题的动态分析 例1 2011年天津卷 板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时 两极板间的电势差为U1 板间场强为E1 现将电 两极板间电势差为U2 板间场强为E2 下列说法正确的是 A U2 U1 E2 E1C U2 U1 E2 2E1 B U2 2U1 E2 4E1D U2 2U1 E2 2E1 答案 C 备考策略 对电容器的动态分析常与传感器的有关知识相结合 在分析问题的时候同样是先要判断题目中描述的过程属于电压不变的情况还是电量不变的情况 再根据影响电容器的电容的因素进行判断 触类旁通 1 2010年重庆卷 某电容式话筒的原理示意图如图7 3 9所示 E为电源 R为电阻 薄片P和Q为两金属极板 对着话 筒说话时 P振动而Q可视为不动 在P Q间距增大过程中 图7 3 9 A P Q构成的电容器的电容增大B P上电荷量保持不变C M点的电势比N点的低D M点的电势比N点的高 答案 D 解析 电容式话筒与电源串联 电压保持不变 在P Q间 热点2 带电粒子在电场中的运动 例2 2011年安徽卷 如图7 3 10甲所示 两平行正对的金属板A B间加有如图乙所示的交变电压 一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处 若在t0时刻释放该粒子 粒子会时而向A板运动 时而向B板运动 并最 终打在A板上 则t0可能属于的时间段是 图7 3 10 思路点拨 考查带电粒子在电场中的直线运动 利用动力学知识结合交变电压图象认真进行带电粒子运动情况分析是解决此题的关键 运动至速度为零 然后再反方向加速运动 减速运动至速度为零 如此反复运动 每次向右运动的距离大于向左运动的距离 速向A板运动 再减速运动至速度为零 然后再反方向加速运动 减速运动至速度为零 如此反复运动 每次向左运动的距 然后再反方向加速运动 减速运动至速度为零 如此反复运动 每次向左运动的距离小于向右运动的距离 最终打在B板上 减速运动至速度为零 然后再反方向加速运动 减速运动至速度为零 如此反复运动 每次向右运动的距离大于向左运动的距离 最终打在B板上 所以D错误 答案 B 触类旁通 2 2010年珠海二模 如图7 3 11所示 电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速 然后水平射入电势差为U2的两块平行金属板间的电场 整个装置处在真空中 在满足电子能射出平行板区的条件下 下述四种情况中 一定能使电 C 子的偏转位移y变大的是 A U1变大 U2变大B U1变大 U2变小C U1变小 U2变大D U1变小 U2变小 图7 3 11 易错点 复合场中等效法分析 例题 如图7 3 12所示 AB为光滑水平面 BCD为半径为R的光滑竖直半圆轨道 直径BD恰好竖直 空间存在水平向右的匀强电场 场强为E 现有一带电 为 q 质量为m qEg 的小球从A点以初速 度v0沿水平面运动后滑上圆弧 AB间的距 离为L 2R 要使小球恰能到达D点 v0至少为多少 图7 3 12 指点迷津 解决带电粒子在复合场中的运动时 可以把电场力与重力的合力当成一个新的场力 再找