高考物理一轮复习-第七章-第3讲-电容器-带电粒子在电场中的运动

第3讲电容器带电粒子在电场中的运动一、常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系1．常见电容器(1)组成：由两个彼此

又相互

的导体组成。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的

。(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的

，电容器中储存

。放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中

转化为其他形式的能。绝缘靠近绝对值异种电荷电场能电场能电荷量Q容纳电荷106

极板的正对面积相对介电常数2．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受电场力。(2)运动性质：

运动。(3)处理方法：运动的分解。①沿初速度方向：做

运动。②沿电场方向：做初速度为零的

运动。类平抛匀速直线匀加速直线三、示波器的工作原理1．构造：①

，②偏转极板，③荧光屏。(如图所示)电子枪2．工作原理(1)YY′上加的是待显示的

，XX′上是仪器自身产生的锯齿形电压，叫作

。(2)观察到的现象①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

，在那里产生一个亮斑。②若所加扫描电压和信号电压的

相等，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图像。信号电压扫描电压中心周期1．两类典型问题(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。命题点一平行板电容器的动态分析

自主探究1．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示，下列说法正确的是(

)A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D．实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大A2.(多选)(2021·四川省攀枝花统考)如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一个电源相连，其中A板接地(取大地电势φ＝0)。S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。以下说法正确的是(

)A.保持S闭合，若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流B．保持S闭合，若将A板向左平移一小段位移(油滴仍处于两极板之间)，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流C．若将S断开，则油滴立即向下做匀加速直线运动D．若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，则油滴仍然保持静止，但油滴的电势能减小AB1．带电粒子(体)在电场中运动时是否考虑重力的处理方法(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，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)。(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都要考虑重力。命题点二带电粒子在电场中的直线运动

自主探究2．做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动。(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。3．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v，保持两板间电压不变，则(

)A．当减小两板间的距离时，速度v增大B．当减小两板间的距离时，速度v减小C．当减小两板间的距离时，速度v不变D．当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长C4．(多选)(2021·山东泰安模拟)如图甲所示，在两平行的金属板间加上如图乙所示的电压。在0～1s内，一点电荷在两极板间处于静止状态，t＝2s时电荷仍运动且未与极板接触，则在1～2s内，点电荷(g取10m/s2)(

)A．做匀加速直线运动，加速度大小为10m/s2B．做变加速直线运动，平均加速度大小为5m/s2C．做变加速直线运动，2s末加速度大小为10m/s2D．2s末速度大小为10m/sBC5．如图所示，金属板A、B水平放置，两板中央有小孔S1、S2，A、B与直流电源连接。闭合开关，从S1孔正上方O处由静止释放一带电小球，小球刚好能到达S2孔，不计空气阻力，要使此小球从O点由静止释放后穿过S2孔，应(

)A．仅上移A板适当距离B．仅下移A板适当距离C．断开开关，再上移A板适当距离D．断开开关，再下移A板适当距离D方法技巧带电体在匀强电场中直线运动问题的分析方法1．对带电粒子在匀强电场中的偏转运动的理解(1)运动条件：①初速度垂直于匀强电场；②仅受电场力作用。(2)运动性质：类平抛运动。(3)处理方法：运动的分解。命题点三带电粒子在匀强电场中的偏转问题

教材走向高考带电粒子在电场中的运动是近几年高考的热点，分析高考题可以发现，每年的考题都是源于教材习题的拓展提升。教材习题多以不计重力的带电粒子在电场中的加速直线运动或在匀强电场中的偏转运动的简单计算为主，而高考题通常会拓展为带电体在电场中加速或偏转，甚至是多个带电体的运动问题，考查学生灵活应用分解方法和类平抛规律的能力。同学们可通过以下示例认真体会，感悟高考真题与教材习题间的溯源关系。[典例]

[人教版选修3－1·P39·T5]电子从静止出发被1000V的电压加速，然后进入另一个电场强度为5000N/C的匀强偏转电场，进入时的速度方向与偏转电场的方向垂直。已知偏转电极长6cm，求电子离开偏转电场时的速度及其与进入偏转电场时的速度方向之间的夹角。

[答案]

见解析拓展❶由偏转电场中的运动速度拓展为两电场中的运动动能和位移的计算(2019·高考全国卷Ⅱ)如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为φ(φ>0)。质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。(1)求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？【真题命题立意】本题在典例计算速度偏角的基础上，拓展为利用类平抛运动规律计算动能和位移，题目中的考查点由典例中考查简单的平抛运动规律的应用，拓展为在两相邻电场中的运动问题，但考查的核心知识点仍然是带电粒子在匀强电场中的运动。拓展❷由偏转电场中的运动速度拓展为对动能与动量的计算(2020·高考全国卷Ⅰ)在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ＝60°。运动中粒子仅受电场力作用。(1)求电场强度的大小；(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？【真题命题立意】本题在典例计算速度偏角的基础上，拓展为利用类平抛运动规律分析计算动能和动量，题目中的考查点由典例中考查简单的平抛运动规律的应用，拓展为在圆形有界电场中的运动问题，但考查的核心知识点仍然是带电粒子在匀强电场中的运动。C7.(2020·天津重点学校联考)如图所示，在竖直放置的平行金属板A、B之间加有恒定电压U，A、B两板的中央留有小孔O1、O2，在B板的右侧有平行于极板的匀强电场E，电场范围足够大，感光板MN垂直于电场方向固定放置。第一次从小孔O1处由静止