高考物理一轮复习专题六电场第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动市赛课公开课一等奖省名师获奖

第3讲电容器与电容带电粒子在电场中运动1/53考点1电容平行板电容器动态分析1.电容器(1)组成：由两个彼此_________且又相互靠近_________组成.绝缘导体绝对值(2)带电量：一个极板所带电量________.2/532.电容比值(1)定义：电容器所带电量与两极板间电势差________.(2)公式：C＝________＝________.

(3)物理意义：电容是描述电容器____________本事大小物理量.电容C由电容器本身结构原因决定，与U、Q无关. (4)单位：1法拉(F)＝__________微法(μF)＝_________皮法(pF).容纳电荷10610123/53

3.平行板电容器电容 (1)影响原因：平行板电容器电容与两极板__________成正比，与两极板_______成反比，而且跟板间插入电介质相关.正对面积距离

εrS4πkd(2)公式：C＝________，k为静电力常量.4/53考点2带电粒子在电场中运动示波管

1.带电粒子在电场中直线运动 (1)运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行方向进入匀强电场，受到电场力与运动方向在同一条直线上，做_______________.匀变速直线运动(2)用功效观点分析：电场力对带电粒子所做功等于粒子动能改变，即qU＝____________.5/532.带电粒子偏转分析(1)运动状态：带电粒子受到恒定与初速度方向垂直电场力作用而做__________运动.类平抛

(2)处理方法：类似于平抛运动处理方法，如图6-3-1所示. 图6-3-16/53匀速直线匀加速直线7/533.示波管电子枪偏转电极荧光屏

(1)结构：①__________；②___________；③___________.(如图6-3-2所表示) 图6-3-28/53

(2)工作原理 ①假如在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，从电子枪射出电子沿直线运动，打在荧光屏________，在那里产生一个亮斑.中心信号电压扫描电压

②YY′上加是待显示____________.XX′上是机器自身锯齿形电压，叫做___________.若所加扫描电压和信号电压周期相同，就能够在荧光屏上得到待测信号在一个周期内改变图象.9/53

【基础自测】

1.(年新课标Ⅰ卷)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器(

)A.极板上电荷量变大，极板间电场强度变大B.极板上电荷量变小，极板间电场强度变大C.极板上电荷量变大，极板间电场强度不变D.极板上电荷量变小，极板间电场强度不变答案：D10/53

2.(年天津卷)如图6-3-3所表示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P点点电荷，以E表示两板间电场强度，Ep

表示点电荷在P点电势能，θ表示静电计指针偏角.若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离)

图6-3-3B.θ增大，Ep

不变 D.θ减小，E不变至图中虚线位置，则( A.θ增大，E增大 C.θ减小，Ep

增大

答案：D11/53

3.(多项选择)如图6-3-4所表示，M、N是在真空中竖直放置两块平行金属板.质量为m、电荷量为－q带电粒子(不计重力)以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能抵达N板，假如要使这个带电粒子能抵达M、N两板间距图6-3-412/53A.使初速度减为原来B.使M、N间电压加倍C.使M、N间电压提升到原来4倍D.使初速度和M、N间电压都减为原来12答案：BD1213/53

4.如图6-3-5所表示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2

时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场水平速度相同，则两次偏转电压之比为(

)A.U1∶U2＝1∶8B.U1∶U2＝1∶4C.U1∶U2＝1∶2图6-3-5D.U1∶U2＝1∶1答案：A14/53热点1电容器问题动态分析[热点归纳]1.分析比较思绪：(1)先确定是Q还是U不变：电容器保持与电源连接，U不变；电容器充电后与电源断开，Q不变.15/53项目充电后与电池两极相连充电后与电池两极断开不变量UQd变大C变小，Q变小，E变小C变小，U变大，E不变S变大C变大，Q变大，E不变C变大，U变小，E变小εr变大C变大，Q变大，E不变C变大，U变小，E变小

2.两类动态改变问题比较：16/53考向1两种情况动态分析

【典题1】如图6-3-6所表示，电路中A、B为两块竖直放置金属板，G是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开)一个角度，下述哪些做法可使指针张角增大( A.使A、B两板靠近一些 B.使A、B两板正对面积错开一些 C.断开S后，使A板向右平移一些 D.断开S后，使A、B正对面积错开一些图6-3-617/53

解析：开关S闭合，电容器两端电势差不变，等于电源电动势，则指针张角不变，A、B项错误；断开S，电容器所带电量不变，A板向右平移一些，间距减小，则电容增大，答案：D18/53考向2与电容器两板间场强相关问题

【典题2】如图6-3-7所表示，一平行板电容器两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点.现给电容器迟缓充电，使两极板所带电荷量分别为＋Q和

极板不接触.求第二次充电使电容器正极板增加电荷量.图6-3-719/5320/5321/53考向3电容器应用

【典题3】(

年北京通州一模)当前，电容式触摸屏技术广泛应用于一些手机和触摸屏上.一层透明薄膜导体层夹在两层绝缘玻璃层中间，这就形成了触摸屏.在触摸屏四边均镀上狭长电极，在导体层内形成一个较弱交流电场.如图6-3-8所表示，在触摸屏幕时，因为人体是导体，手指与导体层之间被玻璃绝缘层隔开，形成一个电容，在四边电极与触点间会有电流流过，而电流强弱与手指到电极距离成百分比，位于触摸屏幕后控制器便会计算电流百分比及强弱，准确算出触摸点位置.关于电容式触摸屏，以下说法正确是()22/53图6-3-8A.电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号B.电容式触摸屏两极分别是导体层和手指C.手指与屏接触面积越大，电容越大，准确度越高D.假如手指上带了棉线手套，也能有效工作23/53

解析：由题意可知，在触摸屏幕时，因为人体是导体，手指与导体层之间被玻璃绝缘层隔开，形成一个电容，故不需要用力就能够形成一个电容，选项A错误，B正确；假如手与屏接触面积较大，则触摸点位置就不轻易确定，选项C错误；假如手指上带了棉线手套，手指就不能称为导体了，故也就不能与导体层形成电容了，所以就不能工作了，选项D错误.答案：B24/53热点2带电粒子在电场中直线运动

[热点归纳] 1.运动类型： (1)带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动. (2)带电粒子在不一样匀强电场或交变电场中做匀加速、匀减速往返运动.25/532.分析思绪：(1)依据带电粒子受到电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子运动情况.

(2)依据电场力对带电粒子所做功等于带电粒子动能改变求解.此方法既适合用于匀强电场，也适合用于非匀强电场.(3)对带电粒子往返运动，可采取分段处理.26/533.研究带电粒子在电场中运动时，是否考虑重力要依据详细情况而定.(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确暗示以外，普通都不考虑重力.(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确暗示以外，普通都不能忽略重力.27/53考向1依据牛顿动力学分析带电粒子直线运动问题

【典题4】(

年海南卷)如图6-3-9所表示，一充电后平行板电容器两极板相距l.在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q＞0)粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为－q粒子.在电场力作用下，两粒子同时从静止开始运动.)粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M∶m为( 图6-3-9A.3∶2B.2∶1C.5∶2D.3∶128/53答案：A易错提醒：(1)本题易误认为带电粒子还受重力作用.29/53考向2依据功效关系处理带电粒子在电场中直线运动问题 【典题5】(年新课标Ⅱ卷)如图6-3-10所表示，两水平面(虚线)之间距离为H，其间区域存在方向水平向右匀强电场.自该区域上方A点将质量为m、电荷量分别为q和－q(q>0)带电小球M、N先后以相同初速度沿平行于电场方向射出.小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域下边界离开.已知N离开电场时速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时动能为N刚离开电场时动能1.5倍.不计空气阻力，重力加速度大小为g.求：30/53图6-3-10(1)M与N在电场中沿水平方向位移之比.(2)A点距电场上边界高度.(3)该电场电场强度大小.31/53

解：(1)设带电小球M、N抛出初速度均为v0，则它们进入电场时水平速度仍为v0；M、N在电场中运动时间t相等，电场力作用下产生加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向位移分别为s1和s2；由运动公式可得：v0－at＝0① ② ③联立①②③式解得：s1∶s2＝3∶1.④32/5333/5334/53热点3带电粒子在匀强电场中偏转

[热点归纳] 1.带电粒子在匀强电场中偏转两个结论： (1)不一样带电粒子从静止开始经过同一电场(U0)加速后再从同一偏转电场(U)射出时偏转角度(φ)总是相同.35/532.带电粒子在匀强电场中偏转功效关系：当讨论带电粒子末速度v时也能够从能量角度进行求差.36/53

考向1带电粒子在电场中偏转 【典题6】(多项选择，

年四川资阳高三模拟)如图6-3-11所表示，质量相同两个带电粒子

M、N以相同速度同时沿垂直于电场方向射入两平行板间匀强电场中，M从两极板正中央射入，N从下极板边缘处射入，它们最终都打在同一点.不计带电粒子重力和带电粒子间相互作用力，则从开始射入到打在上极板过程中()图6-3-11A.它们运动时间tN＝tMB.它们电势能降低许之比ΔEpM∶ΔEpN＝1∶2C.它们动能增量之比ΔEkM∶ΔEkN＝1∶2D.它们所带电荷量之比qM∶qN＝1∶237/53答案：AD38/53考向2带电粒子在电场中先加速后偏转

【典题7】(多项选择，

年天津卷)如图6-3-12所表示，氕核、氘核和氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右加速电场E1

中，之后进入电场线竖直向下匀强电场E2中而发生偏转，最终打在屏上.整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用力，那么()A.偏转电场E2

对三种粒子做功一样多B.三种粒子打到屏上时速度一样大C.三种粒子运动到屏上所用时间相同图6-3-12D.三种粒子一定打到屏上同一位置答案：AD39/53考向3利用运动分解思想和功效关系处理

【典题8】(

年新课标Ⅱ卷)如图6-3-13所表示，一质量为m、电荷量为q(q>0)粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上两点.已知该粒子在A点速度大小为v0，方向与电场方向夹角为60°；它运动到B点时速度方向与电场方向夹角为30°.不计重力.求A、B两点间电势差. 图6-3-1340/53

解：设带电粒子在B点速度大小为vB.粒子在垂直于电场方向速度分量不变，即41/53热点4带电粒子在交变电场中运动

[热点归纳] 1.这类题型普通有三种情况：一是粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解)；二是粒子做往返运动(普通分段研究)；三是粒子做偏转运动(普通依据交变电场特点分段研究). 2.分析时从两条思绪出发：一是力和运动关系，依据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功效关系. 3.重视全方面分析(分析受力特点和运动规律)，抓住粒子运动含有周期性和在空间上含有对称性特征，求解粒子运动过程中速度、位移、做功或确定与物理过程相关边界条件.42/53

【典题9】(多项选择，

年四川宜宾高三二诊)如图6-3-14甲所表示，真空中水平放置两块长度为2d平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所表示最大值为U0

周期性变化电压.在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自t＝0时刻开始连续释放初速度大小为v0，方向平行于金属板相同带电粒子.t＝0时刻释放粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场.已知电2d

v0场改变周期T＝作用力，则(，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间 )43/53甲乙

图

6-3-14A.在t＝0时刻进入粒子离开电场时速度大小仍为v044/5345/53答案：AD46/53

等效法处理叠加场问题

等效法是指不一样物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同.它们之间能够相互替换，而确保结论不变. (1)各种性质场(物质)与实际物体根本区分之一是场具有叠加性，即几个场能够同时占据同一空间，从而形成叠加场. (2)将叠加场等效为一个简单场，其详细步骤是：先求出重力与电场力协力，将这个协