15电容器的电容 带电粒子在电场中的加速

Nicely思电容带电粒子在电场中的加速精讲年级：高中科目：物理类型：选考制作人：黄海辉知识点：电容带电粒子在电场中的加速常见电容器组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。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异种电荷，电容器中储存电场能。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。电容定义：电容器所带的电荷量。与电容器两极板间的电势差U的比值。定义式：C=U。物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。单位：法拉(F)1F=106吁=1012pF平行板电容器⑴影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与电介质的相对介电常数成正比，与极板间距离成反比。...pS(2)决定式：C=4痂，k为静电力常量。电容器的两类问题平行板电容器动态变化的两种情况电容器始终与电源相连时，两极板间的电势差U保持不变。充电后与电源断开时，电容器所带的电荷量Q保持不变。

|技闵素小的变化电容器的，电容变H电压U不变，［电宣啊变化］心Q不糊电知用变化］平行板电容器动态问题的分析思路5.带电粒子在电场中的加速问题［场曲邱度化］带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法带电粒子在电场中运动时重力的处理方法①；亩牛顿|技闵素小的变化电容器的，电容变H电压U不变，［电宣啊变化］心Q不糊电知用变化］平行板电容器动态问题的分析思路5.带电粒子在电场中的加速问题［场曲邱度化］带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法带电粒子在电场中运动时重力的处理方法①；亩牛顿第一定律及匀变速直线■动的公式进行计算方法②：动能定理：rjf.=jjrjiy1-rrrm-,1［■迷旧规诽阿万耗求解J••个带电体,也可迷JL个芯电体枸就的系统rT1也土J一心必Fl-I运动悄况反映受力情况I取新先厂僵吊芬桥H备了个噌场力〔'=忒或哗⑵普通的带电体（如油滴、尘埃、小球等）在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做加（减）速运动。有两种分析方法:（1）用动力学观点分析：a=qE，E=U，v2—v2=2ado（2）用功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变化，11qU=2mv2—2刀v2。【例题1】如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S，增大两极板间的距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U及场强E的变化情况是（）Q变小，C不变，U不变，E变大Q变小，C变小，U不变，E变小Q不变，C变小，U变大，E不变Q不变，C变小，U变小，E无法确定aS解析由充电后断开电源，电容器的电荷量不变，选项A、B错；由C=4nkd知增大两极板间的距离时，电容C减小，由C=U知，U增大；两板间电场强度EU4nkQ=d=wQ，可见当增加两板间距时，电场强度不变，选项C对，D错。daSr答案C【例题2】.某电场电场线分布如图所示，A、B为某电场线上的两点，一带负电的粒子以一定的初速度沿电场线从A运动到B。不计粒子的重力，在整个运动过程中（）A.粒子做匀加速直线运动B.粒子运动的加速度增大C.粒子的电势能减少D.粒子的动能减少解析根据题目信息，带负电的粒子从A运动到B的过程中，电场力方向与运动方向相同，电场强度逐渐减小，电场力逐渐减小，因粒子重力不计，电场力就是粒子受到的合力，所以粒子做加速度减小的直线运动，选项A、B错；因电场力方向与运动方向相同，所以电场力做正功，电势能减少，粒子的动能增加，选项C对，D错。答案C【例题3】（多选）如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为。，保持两板间的电压不变，则（）当增大两板间的距离时，v增大当减小两板间的距离时，v增大当改变两板间的距离时，v不变D.当增大两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大1eU解析电子做匀加速直线运动，贝馈沛S解得1=叭：*，艮口t^d又由eU=：mv2—0得v=\：r~~-，与d无关，故C、D正确。答案CD精练年级：高中科目：物理类型：选考知识点：电容带电粒子在电场中的加速难度：中等总题量：10题预估总时间：30min电容器的电容与本身构造有关，对于平行板电容器，不能决定电容器电容的物理量是（）电容器两板间的距离电容器两板所带的电荷量电容器两板的正对面积电容器两板间的电介质aS解析根据平行板电容器电容的决定式c=4nkd可得电容的大小和两极板间的距离d、两极板的正对面积S、电容器极板间的电介质有关，与两极板的电荷量无关，故选B。答案B一个电容器的规格是“10四F50▼”，则（）这个电容器的电容为10-5F这个电容器加上50V电势差时，电容才是10〃F这个电容器没有电势差时，电容为0这个电容器加的电势差不能低于50V解析电容器的电容与电容器板间电势差无关，无论是否有电势差，电容都是10〃F，选项A正确，B、C错误；50V为电容器允许加的最大电势差，选项D错误。答案A3.如图所示，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（）保持S不变，增大d,则3变大保持S不变，增大d，则3变小保持d不变，减小S，则3变小保持d不变，减小S，则3不变解析静电计指针偏角反映电容器两板间电压大小。在做选项所示的操作中，电容器电荷量Q保持不变，由C=U=3d知，保持S不变，增大d,则C减小，U增大，偏角3增大，选项A正确，B错误；保持d不变，减小S，则C减小，U增大，偏角3也增大，故选项C、D均错。答案A4.（2016•9月绍兴适应性考试）2015年4月16日，中国南车设计制造的全球首创超级电容储能式现代电车在宁波下线，不久将成为二三线城市的主要公交用车。这种超级电车的核心是我国自主研发、全球首创的“超级电容器”。如图所示，这种电容器安全性高，可反复充放电100万次以上，使用寿命长达十二年，且容量超大（达到9500F），能够在10s内完成充电。下列说法正确的是（）该“超级电容器”能储存电荷该“超级电容器”的电容随电压的增大而增大该“超级电容器”放电过程中把化学能转化为电能充电时电源的正极应接“超级电容器”的负极解析电容器能储存电荷，A正确；电容器的电容反映电容器容纳电荷的本领，由电容器本身决定，与电压无关，B错；电容器放电过程把电能转化为其他形式的能，C错误；电容器充电时，电源的正极接电容器的正极，D错误。答案A5.如图所示，平行板电容器接在电势差恒为U的电源两端，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的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上移动一小段距离（）带电油滴将沿竖直方向向上运动电容器的电容减小电容器的电容增大极板带电荷量将增大解析由于平行板电容器电压保持不变，将上极板竖直向上移动一小段距离，板间场强减小，油滴所受静电力减小，油滴将沿竖直方向向下运动，故选项A错误；将上极板竖直向上移动一小段距离，板间距离增大，电容减小，而电势差不变，由Q=CU可知，电荷量Q减小，故选项B正确，C、D错误。答案B6.电场中，初速度为零的带正电粒子在匀强电场作用下，运动方向正确的是（）解析正电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相同，若电荷由静止开始运动，则正电荷应沿电场线运动，D正确。答案D如图所示，带电平行金属板A、8，板间的电势差为U，板间距离为d，A板带正电，B板中央有一小孔。一带电的微粒，带电荷量为/质量为m，自孔的正上方距板高h处自由下落，若微粒恰能落至A、B板的正中央C点，则下列说法中，错误的是（）

微粒在下落过程中动能逐渐增大，重力势能逐渐减小A.微粒下落过程中重力做功为mg(h+d)，静电力做功为一写B.C.微粒落入电场中，电势能逐渐增加，其增加量为隼D.若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能到达A板解析微粒下落至C点的过程中，重力势能减小，动能先增大后减小，故A选项错误；重力做功为mg(h+d)微粒在下落过程中动能逐渐增大，重力势能逐渐减小A.微粒下落过程中重力做功为mg(h+d)，静电力做功为一写B.C.微粒落入电场中，电势能逐渐增加，其增加量为隼D.若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能到达A板解析微粒下落至C点的过程中，重力势能减小，动能先增大后减小，故A选项错误；重力做功为mg(h+d)，静电力做功为一岑电势能增加，增加量为军故B、C选项正确；若微粒从距B板高h处自由下落，则由动能定理得W外=mg(h即qU=mg(2h+d)，微粒从距B板高2h处自由下落时，设微粒落至与B板距离为x的点由动能定理得W外=mg(2h+x)—qU=0，解得x=d，说明微粒恰能到达A板，正确。故D选项答案A8.(多选)如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，A•所受重力与电场力平衡B.电势能逐渐增加D.做匀变速直线运动C.动能逐渐增加该粒子()答案BD

（多选）如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板。质量为m、电荷量为一0的带电粒子（不计重力），以初速度％由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的2处返回，则下述措施能满足要求的是（）LJ使初速度减为原来的2使M、N间电压加倍使M、N间电压提高到原来的4倍使初速度和M、N间电压都减为原来的2解析粒子恰好到达N板时有Uq=2mv0,、，解析粒子恰好到达N板时有Uq=2mv0,、，U'1恰好到达两板中间返回时有~2q=2mv2,比较两式可知B、D选项正确。答案BD如图所示，一电荷量为+q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。重力加速度取g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：⑴水平向右电场的电场强度；⑵若将电场强度减小为原来的1，物块的加速度;（3）电场强度变化后物块下滑距离L时的动能。解析（1）小物块