第九章第47课时电容器带电粒子在电场中的直线运动课件-高考物理一轮复习

第九章静电场第47课时目标要求1.知道电容器的基本构造，了解电容器的充电、放电过程。2.理解电容的定义及动态变化规律。3.掌握带电粒子在电场中做直线运动的规律。电容器带电粒子在电场中的直线运动内容索引考点一电容器电容考点二平行板电容器的动态分析考点三带电粒子(带电体)在电场中的直线运动电容器电容考点一1.电容器(1)组成：由两个彼此_____又相距很近的导体组成。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的________。(3)电容器的充、放电：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_________，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_______转化为其他形式的能。电场能绝缘绝对值异种电荷定义电容器所带的________与电容器两极板之间的_______之比定义式C=单位法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1F=____μF=1012

pF意义表示电容器容纳电荷本领的高低决定因素由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及两极板间是否存在电压无关2.电容电荷量Q电势差U106

判断正误1.电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量绝对值的和。(

)2.电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电压成反比。(

)3.放电后电容器的电荷量为零，电容也为零。(

)×××石墨烯纳米混合型超级电容器的电车，下列说法正确的是A.该电容器充满电时所带电荷量为36000CB.电容器充电的过程中，电荷量逐渐增大，电容也逐渐增大C.电容器放电过程中，电荷量逐渐减少到0，电容不变D.电容器放电过程中，电荷量逐渐减少到0，电压不变(多选)全球首创超级电容储存式现代电车在中国宁波基地下线，没有传统无轨电车的“辫子”，没有尾气排放，乘客上下车的时间内，可对车进行充电，充电30s能行驶5km以上。如图为使用“3V

12000F”√基础自测√

返回平行板电容器的动态分析考点二

正对面积相对介电常数两板间的距离

(2024·浙江6月选考·6)图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则A.极板间电势差减小

B.电容器的电容增大C.极板间电场强度增大D.电容器储存能量增大例1√

手机和平板电脑的触摸屏多数采用的是电容式触摸屏，其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，上极板A为可动电极，下极板B为固定电极。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极会向下移动，从而改变电容器的电容。当压力F增大时A.电容器的电容减小B.电容器所带电荷量减小C.极板间的电场强度减小D.电阻R上有从b流向a的电流例2√

两类典型动态分析思路比较总结提升返回带电粒子(带电体)在电场中的直线运动考点三1.对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握静电力的特点。静电力的大小和方向不仅跟电场强度的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关。(2)是否考虑重力依据情况而定。基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)。带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有特殊说明或明确的暗示外，一般都不能忽略重力。

例3√小球做匀变速直线运动，合力方向一定和速度方向在同一直线上，即在ON直线上，因为mg=qE，所以静电力qE与重力关于ON对称，根据几何关系可知静电力qE与水平方

(2022·北京卷·18)如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。(1)求带电粒子所受的静电力的大小F；例4

(2)求带电粒子到达N板时的速度大小v；

(2)粒子在板间运动的时间t'。

(来自教材改编)如图甲为直线加速器原理图，由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上。序号为奇数的圆筒和交流电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交流电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。已知电子的质量为m、元电荷为e、电压的绝对值为u，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)中央有一个初速度为零的电子。下列说法正确的是例5

√

拓展保持加速器筒长、加速电压不变，若要加速比荷更大的粒子，则要怎样调整交流电压的周期？

返回课时精练对一对题号12345678答案CDABDCACBCC题号

910答案(1)8∶1

(2)a带负电b带正电4∶1CD答案123456789101.(多选)(来自教材改编)如图所示，四个图像描述了对给定的电容器充电时，电容器带电荷量Q、电压U和电容C三者的关系，正确的图像有基础落实练12345678910答案√电容器的电容是由电容器本身的结构决定的，与两极板间的电压以及带电荷量无关，故A、B错误，D正确；根据Q=CU可知，Q-U图像是过原点的直线，故C正确。√2.(多选)如图所示为“质子治疗仪”，质子先被加速到较高的能量，然后被引向并轰击肿瘤，杀死细胞，达到治疗效果。若质子由静止经过电场被匀加速到速度v的过程中，通过的位移大小为x，已知质子的质量为m，电荷量为e，由以上信息可以推算出A.该加速电场的电压B.该加速电场的电场强度C.质子加速后的电势能D.运动过程中静电力对质子所做的功12345678910答案√√√12345678910答案

3.如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板(M板)接地，在两板间的P点固定一个带负电的试探电荷。若正极板N保持不动，将负极板M缓慢向右平移一小段距离(M板仍在P点左边)，下列说法正确的是A.P点电势升高B.两板间电压增大C.试探电荷的电势能增大D.试探电荷受到的静电力增大12345678910√答案12345678910答案

因φ=Ed'，d'为P点与负极板之间的距离，d'减小，所以P点电势降低，因沿电场线方向电势降低，M板电势为零，所以P点电势为正，P点固定的试探电荷为负电荷，电势降低，电势能增大，故C正确，A错误。4.(2022·重庆卷·2)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则A.材料竖直方向尺度减小B.极板间电场强度不变C.极板间电场强度变大D.电容器电容变大12345678910答案√12345678910答案

5.(2024·甘肃卷·7)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是12345678910答案A.充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加B.充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向

N点C.放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小D.放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向

M点√12345678910答案充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由N点流向M点，随着电容器带电荷量的增加，电容器两极板间电势差增加，充电电流在减小，故A、B错误；放电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点，电容器两极板间电势差减小，放电电流在减小，故C正确，D错误。6.(2024·黑吉辽·5)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度cm的关系曲线如图(a)所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图(b)所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则A.电容器的电容减小B.电容器所带的电荷量增大C.电容器两极板之间的电势差增大D.溶液浓度降低过程中电流方向为M→N12345678910答案√12345678910答案

电压不变，根据Q=CU结合A选项分析可知，电容器所带的电荷量增大，故B正确，C错误；根据B选项分析可知电容器所带的电荷量增大，则电容器充电，结合题图可知电路中电流方向为N→M，故D错误。12345678910答案7.如图所示，两平行金属板带有等量异种电荷，极板与外电路断开，一电子从O点沿垂直极板方向射出，最远能达到A点，然后返回。不计电子的重力，若电子从O点射出的初速度不变，将右极板向右平移一小段距离，则A.电子最远能达到A点右侧某点B.电子最远不可能再达到A点C.电子返回O点所用时间不变D.电子返回O点时速度会变小√能力综合练12345678910答案

12345678910答案√

12345678910答案9.(2023·新课标卷·25)密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置，间距固定，可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带12345678910答案

答案

8∶1

12345678910答案

(2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正负，并求a、b所带电荷量的绝对值之比。12345678910答案答案

a带负电b带正电4∶1