2023屆高考物理專項(xiàng)練習(xí)易錯(cuò)點(diǎn)17 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)含解析

2023屆高考物理專項(xiàng)練習(xí)易錯(cuò)點(diǎn)17電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)易錯(cuò)總結(jié)1．電容器的充電過程，電源提供的能量轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能；電容器的放電過程，電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．2．電容器的充、放電過程中，電路中有充電、放電電流，電路穩(wěn)定時(shí)，電路中沒有電流．3．C＝eq\f(Q,U)是電容的定義式，由此也可得出：C＝eq\f(ΔQ,ΔU).4．電容器的電容決定于電容器本身，與電容器的電荷量Q以及電勢(shì)差U均無關(guān)．5．C＝eq\f(Q,U)與C＝eq\f(εrS,4πkd)的比較(1)C＝eq\f(Q,U)是電容的定義式，對(duì)某一電容器來說，Q∝U但C＝eq\f(Q,U)不變，反映電容器容納電荷本領(lǐng)的大??；(2)C＝eq\f(εrS,4πkd)是平行板電容器電容的決定式，C∝εr，C∝S，C∝eq\f(1,d)，反映了影響電容大小的因素．6．電流(1)形成電流的條件EQ\o\ac(○,1)導(dǎo)體中有能夠自由移動(dòng)的電荷。EQ\o\ac(○,2)導(dǎo)體兩端存在電壓。(2)電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。電流雖然有方向，但它是標(biāo)量。(3)定義式：(4)微觀表達(dá)式:單位:安培(安)，符號(hào)A，1A=1C/s7．歐姆定律(1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比。(2)公式:(3)適用條件:適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電，適用于純電阻電路。(4)伏安特性曲線EQ\o\ac(○,1)定義：在直角坐標(biāo)系中，用:縱軸表示電流，用橫軸表示電壓U，畫出IU的關(guān)系圖像，叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。EQ\o\ac(○,2)線性元件:伏安特性曲線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件叫做線性元件。如圖甲所示。EQ\o\ac(○,3)非線性元件:伏安特性曲線不是直線的電學(xué)元件叫做非線性元件。如圖乙所示。8．電阻定律(1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長(zhǎng)度1成正比，與它的橫截面積S成反比，導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)公式:(3)適用條件粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液。9．電阻率(1)計(jì)算公式:(2)物理意義:電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量。某種材料的電陽率由這種材料的性質(zhì)決定(溫度一定，與導(dǎo)體的大小、形狀無關(guān)。(3)電阻率與溫度的關(guān)系。EQ\o\ac(○,1)金屬:電阻率隨溫度升高而增大。EQ\o\ac(○,2)半導(dǎo)體:電阻率隨溫度升高而減小。EQ\o\ac(○,3)超導(dǎo)體:當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然變?yōu)榱愠蔀槌瑢?dǎo)體。EQ\o\ac(○,4)一些合金:幾乎不受溫度的影響。10．電功(1)定義：電路中電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做的功。(2)公式:W=qU=IUt(適用于任何電路)。(3)單位:國(guó)際單位是焦耳(J)，常用單位是度(kwh)，1kWh=3.6x10J。(4)電流做功的實(shí)質(zhì):電荷的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能的過程。11．電功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功叫做電功率。(2)公式：。(3)單位:國(guó)際單位是瓦特簡(jiǎn)稱瓦(w，常用單位是千瓦(kw,1kw=103W。(4)額定功率和實(shí)際功率EQ\o\ac(○,1)用電器正常工作條件下所加的電壓叫做額定電壓，額定電壓時(shí)消耗的功率是額定功率，即EQ\o\ac(○,2)實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下消耗的功率，即，不一定等于，若，則，用電器可能被燒毀。12．焦耳定律(1)內(nèi)容:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。(2)公式:Q=I2Rt。13．熱功率(1)定義:單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量通常稱為熱功率。(2)公式：。(3)單位:國(guó)際單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦(W)。解題方法一、平行板電容器動(dòng)態(tài)問題的分析方法抓住不變量，分析變化量，緊抓三個(gè)公式：C＝eq\f(Q,U)、E＝eq\f(U,d)和C＝eq\f(εrS,4πkd)二、平行板電容器的兩類典型問題(1)開關(guān)S保持閉合，兩極板間的電勢(shì)差U恒定，Q＝CU＝eq\f(εrSU,4πkd)∝eq\f(εrS,d)，E＝eq\f(U,d)∝eq\f(1,d).(2)充電后斷開S，電荷量Q恒定，U＝eq\f(Q,C)＝eq\f(4πkdQ,εrS)∝eq\f(d,εrS)，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)∝eq\f(1,εrS).三、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速分析帶電粒子的加速問題有兩種思路：1．利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式分析．適用于電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)且涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等描述運(yùn)動(dòng)過程的物理量，公式有qE＝ma，v＝v0＋at等．2．利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理分析．適用于問題涉及位移、速率等動(dòng)能定理公式中的物理量或非勻強(qiáng)電場(chǎng)情景時(shí)，公式有qEd＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(02)(勻強(qiáng)電場(chǎng))或qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(02)(任何電場(chǎng))等．四、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1．運(yùn)動(dòng)分析及規(guī)律應(yīng)用粒子在板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)分解的知識(shí)進(jìn)行分析處理．(1)在v0方向：做勻速直線運(yùn)動(dòng)；(2)在電場(chǎng)力方向：做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．2．過程分析如圖所示，設(shè)粒子不與平行板相撞初速度方向：粒子通過電場(chǎng)的時(shí)間t＝eq\f(l,v0)電場(chǎng)力方向：加速度a＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md)離開電場(chǎng)時(shí)垂直于板方向的分速度vy＝at＝eq\f(qUl,mdv0)速度與初速度方向夾角的正切值tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdv\o\al(02))離開電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)力方向的偏移量y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUl2,2mdv\o\al(02)).3．兩個(gè)重要推論(1)粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，其速度方向的反向延長(zhǎng)線與初速度方向的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，此點(diǎn)為粒子沿初速度方向位移的中點(diǎn)．(2)位移方向與初速度方向間夾角α的正切值為速度偏轉(zhuǎn)角θ正切值的eq\f(1,2)，即tanα＝eq\f(1,2)tanθ.4．分析粒子的偏轉(zhuǎn)問題也可以利用動(dòng)能定理，即qEy＝ΔEk，其中y為粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)力方向的偏移量．【易錯(cuò)跟蹤訓(xùn)練】易錯(cuò)類型1：對(duì)物理概念理解不透徹1．（2019·黑龍江哈爾濱三中高三）下面是某同學(xué)對(duì)一些概念及公式的理解，其中正確的是（）A．根據(jù)公式可知，金屬電阻率與導(dǎo)體的電阻成正比B．根據(jù)公式可知，該公式只能求純電阻電路的電流做功C．根據(jù)公式可知，電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多D．根據(jù)公式可知，電容與電容器所帶電荷成正比，與兩極板間的電壓成反比2．（2020·廣東高三專題練習(xí)）公式①，②，③，④，⑤，⑥，⑦關(guān)于以上公式下列說法錯(cuò)誤的是（）A．①③④適用任何電場(chǎng)，②適用點(diǎn)電荷電場(chǎng)，⑤只適用勻強(qiáng)電場(chǎng)定量計(jì)算B．E由F和q決定，由Ep和q決定，UAB由WAB和q決定C．⑥是電容的定義式適用于任何電容器，⑦是平行板電容器的決定式D．Ep由和q決定，WAB和q有關(guān)3．（2020·北京朝陽·高三期末）如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E′的直流電源（內(nèi)阻不計(jì)）連接，下極板接地，靜電計(jì)所帶電荷量很少，可被忽略。一帶電油滴靜止在P點(diǎn)?，F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則下面說法錯(cuò)誤的是（）A．帶電油滴將向上運(yùn)動(dòng)B．靜電計(jì)指針張角變大C．P點(diǎn)電勢(shì)降低D．若先將電容器與電源斷開，再將下極板向上移動(dòng)一小段距離，則帶電油滴依然靜止4．（2021·全國(guó)高三專題練習(xí)）兩塊大小、形狀完全相同的金屬板正對(duì)水平放置,構(gòu)成一個(gè)平行板電容器,將兩金屬板分別與電源兩極相連接,如圖所示.閉合開關(guān)S達(dá)到穩(wěn)定后,在兩板間有一帶電液滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)(下極板接地,圖中未畫出),則下列判斷錯(cuò)誤的是()A．保持開關(guān)S閉合,減小兩板間的距離,液滴向上運(yùn)動(dòng)B．保持開關(guān)S閉合,減小兩板間的距離,回路中瞬間會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流C．?dāng)嚅_開關(guān)S,上板稍向下移動(dòng),下板不動(dòng),P點(diǎn)的電勢(shì)不變D．?dāng)嚅_開關(guān)S,上板稍向下移動(dòng),下板不動(dòng),液滴向下運(yùn)動(dòng)5．（2021·全國(guó)高三）示波器是一種多功能電學(xué)儀器，它是由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)組成的。如圖所示，不同的帶負(fù)電粒子在電壓為U1的電場(chǎng)中由靜止開始加速，從M孔射出，然后射入電壓為U2的平行金屬板間的電場(chǎng)中，入射方向與極板平行，在滿足帶負(fù)電粒子能射出平行板電場(chǎng)區(qū)域的條件下，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．若電荷量q相等，則帶負(fù)電粒子在板間的加速度大小相等B．若比荷相等，則帶負(fù)電粒子從M孔射出的速率相等C．若電荷量q相等，則帶負(fù)電粒子從M孔射出的動(dòng)能相等D．若比荷不同的帶負(fù)電粒子射出電場(chǎng)，則偏轉(zhuǎn)角度θ相同6．（2018·河北保定市·定州一中高三月考）如圖所示，虛線為某點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面，現(xiàn)有兩個(gè)比荷相同的帶電粒子，以相同的速率從同一等勢(shì)面的a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)后沿不同的軌跡1和2運(yùn)動(dòng)，圖中a、b、c、d、e是粒子軌跡與等勢(shì)面的交點(diǎn)，不計(jì)粒子的重力，下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．兩個(gè)粒子為異號(hào)電荷B．經(jīng)過b、d兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的速率相同C．經(jīng)過b、d兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的加速度大小相同D．經(jīng)過c、e兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的速率相同7．（2021·全國(guó)）如圖所示，真空中豎直固定一表面粗糙的金屬板，其正前方固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷Q，OQ垂直于金屬板，已知OM=ON。一表面絕緣帶正電的小滑塊（可視為試探電荷且不影響原電場(chǎng)）從金屬板上端的M點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，下列說法不正確的是（）A．小滑塊在M、N點(diǎn)的加速度相同 B．小滑塊的電勢(shì)能不變C．小滑塊在OM段和ON段摩擦力做的功一定相等 D．小滑塊的速度一定一直增大8．（2021·全國(guó)）三個(gè)質(zhì)量相等，分別帶正電、負(fù)電和不帶電的粒子，從帶電平行金屬板左側(cè)中央以相同的水平初速度v0先后垂直電場(chǎng)進(jìn)入，并分別落在正極板的A、B、C三處，O點(diǎn)是下極板的左端點(diǎn)，且OC＝2OA，AC＝2BC，如圖所示，則下列說法不正確的是（）A．帶正、負(fù)電荷的兩個(gè)粒子的電荷量之比為7∶20B．三個(gè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比tA∶tB∶tC＝2∶3∶4C．三個(gè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度之比aA∶aB∶aC＝1∶3∶4D．三個(gè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能的變化量之比EkA∶EkB∶EkC＝36∶16∶9易錯(cuò)類型2：挖掘隱含條件、臨界條件不夠1．（2020·北京）某電容器的外殼上標(biāo)有“1.5μF9V”的字樣。該參數(shù)表明（）A．該電容器只有在電壓為9V時(shí)電容才為1.5μFB．當(dāng)兩端電壓為4.5V時(shí)，該電容器的電容為0.75μFC．該電容器正常工作時(shí)所帶電荷量不超過1.510-6CD．給該電容器充電時(shí)，電壓每升高1V，單個(gè)極板的電荷量增加1.510-6C2．（2018·河北雄安博奧高級(jí)中學(xué)有限公司高三）超級(jí)電容器又叫雙電層電容器,是一種新型儲(chǔ)能裝置,它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源,是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源。它具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬等特點(diǎn)。如圖為一款超級(jí)電容器,其標(biāo)有“2.7V3000F”,則可知A．該電容器在2.7V電壓下才能正常工作B．該電容器最大容納電荷量為8100CC．所儲(chǔ)存電荷量是手機(jī)鋰電池“4.2V,1000mAh”的3倍D．該超級(jí)電容充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能3．（2020·山東青島·高三期末）如圖，為L(zhǎng)C振蕩電路中電容器極板上所帶電量隨時(shí)間變化的圖象，下面判斷正確的是A．t1時(shí)刻，振蕩電路中的電流最大B．t2時(shí)刻，電容器C兩極板間電勢(shì)差最大C．t3時(shí)刻電感線圈三中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減小D．從t4到t5過程中，磁場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能4．（2019·廣西）圖示裝置可以模擬避雷針作用,其中c為恒定直流電源,當(dāng)閉合開關(guān)時(shí),恰好看不到放電現(xiàn)象．保持開關(guān)閉合,為了能看到放電現(xiàn)象(板間電場(chǎng)超過某一臨界值),下列做法可行的是A．僅將M板下移,但不與A或B接觸B．僅將M板上移C．僅將M板向右移動(dòng)D．僅將兩板間抽成真空5．（2018·浙江高三）超級(jí)電容器又叫雙電層電容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)是一種新型儲(chǔ)能裝置，它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源。它具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬等特點(diǎn)。如圖為一款超級(jí)電容器，其標(biāo)有“2.7V，3000F”，則可知A．該電容器在2.7V電壓下才能正常工作B．該電容器最大容納電荷量為8100CC．所儲(chǔ)存電荷量是手機(jī)鋰電池“4.2V，1000mAh”的3倍D．該超級(jí)電容充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能6．（2021·北京延慶·高三）某同學(xué)按照如圖所示連接了電路，利用電流傳感器研究電容器的充電和放電過程，先使開關(guān)S接1，電容器充電完畢后將開關(guān)擲向2，可視為理想電流表的電流傳感器將電流信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t曲線，如圖所示。定值電阻R已知，且從圖中可讀出最大放電電流I0以及圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積S，但電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻、電容器的電容均未知，下列說法中正確的是（）A．根據(jù)題目所給的信息能求出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻B．電容器放電過程中電阻R兩端的電壓變大C．根據(jù)題目所給的信息能求出電容器的電容D．由計(jì)算機(jī)采集的電流可知流過電阻R的電流方向規(guī)定向右為正7．（2020·全國(guó)高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，水平放置的兩平行金屬板A、B相距d，電容為C，開始兩板均不帶電，A板接地且中央有孔．現(xiàn)將帶電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電液滴一滴一滴地從小孔正上方h高處無初速度地滴下，落向B板后電荷全部傳給B板．試求：(1)第幾滴液滴在A、B間可能做勻速直線再讓你看這東西了沒有啊運(yùn)動(dòng)？(2)能夠到達(dá)B板的液滴不會(huì)超過多少滴？8．（2021·全國(guó)高三專題練習(xí)）如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板A、B接在電壓為60V的恒定電源上，兩極板間距為3cm，電容器帶電荷量為6×10-8C，A極板接地。求∶（1）平行板電容器的電容；（2）平行板電容器兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度；（3）距B極板為2cm的C點(diǎn)處的電勢(shì)；（4）將一個(gè)電荷量為q=8×10-9C的正點(diǎn)電荷從B極板移到A極板靜電力所做的功。易錯(cuò)點(diǎn)17電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)易錯(cuò)總結(jié)1．電容器的充電過程，電源提供的能量轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能；電容器的放電過程，電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．2．電容器的充、放電過程中，電路中有充電、放電電流，電路穩(wěn)定時(shí)，電路中沒有電流．3．C＝eq\f(Q,U)是電容的定義式，由此也可得出：C＝eq\f(ΔQ,ΔU).4．電容器的電容決定于電容器本身，與電容器的電荷量Q以及電勢(shì)差U均無關(guān)．5．C＝eq\f(Q,U)與C＝eq\f(εrS,4πkd)的比較(1)C＝eq\f(Q,U)是電容的定義式，對(duì)某一電容器來說，Q∝U但C＝eq\f(Q,U)不變，反映電容器容納電荷本領(lǐng)的大?。?2)C＝eq\f(εrS,4πkd)是平行板電容器電容的決定式，C∝εr，C∝S，C∝eq\f(1,d)，反映了影響電容大小的因素．6．電流(1)形成電流的條件EQ\o\ac(○,1)導(dǎo)體中有能夠自由移動(dòng)的電荷。EQ\o\ac(○,2)導(dǎo)體兩端存在電壓。(2)電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。電流雖然有方向，但它是標(biāo)量。(3)定義式：(4)微觀表達(dá)式:單位:安培(安)，符號(hào)A，1A=1C/s7．歐姆定律(1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比。(2)公式:(3)適用條件:適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電，適用于純電阻電路。(4)伏安特性曲線EQ\o\ac(○,1)定義：在直角坐標(biāo)系中，用:縱軸表示電流，用橫軸表示電壓U，畫出IU的關(guān)系圖像，叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。EQ\o\ac(○,2)線性元件:伏安特性曲線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件叫做線性元件。如圖甲所示。EQ\o\ac(○,3)非線性元件:伏安特性曲線不是直線的電學(xué)元件叫做非線性元件。如圖乙所示。8．電阻定律(1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長(zhǎng)度1成正比，與它的橫截面積S成反比，導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)公式:(3)適用條件粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液。9．電阻率(1)計(jì)算公式:(2)物理意義:電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量。某種材料的電陽率由這種材料的性質(zhì)決定(溫度一定，與導(dǎo)體的大小、形狀無關(guān)。(3)電阻率與溫度的關(guān)系。EQ\o\ac(○,1)金屬:電阻率隨溫度升高而增大。EQ\o\ac(○,2)半導(dǎo)體:電阻率隨溫度升高而減小。EQ\o\ac(○,3)超導(dǎo)體:當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然變?yōu)榱愠蔀槌瑢?dǎo)體。EQ\o\ac(○,4)一些合金:幾乎不受溫度的影響。10．電功(1)定義：電路中電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做的功。(2)公式:W=qU=IUt(適用于任何電路)。(3)單位:國(guó)際單位是焦耳(J)，常用單位是度(kwh)，1kWh=3.6x10J。(4)電流做功的實(shí)質(zhì):電荷的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能的過程。11．電功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功叫做電功率。(2)公式：。(3)單位:國(guó)際單位是瓦特簡(jiǎn)稱瓦(w，常用單位是千瓦(kw,1kw=103W。(4)額定功率和實(shí)際功率EQ\o\ac(○,1)用電器正常工作條件下所加的電壓叫做額定電壓，額定電壓時(shí)消耗的功率是額定功率，即EQ\o\ac(○,2)實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下消耗的功率，即，不一定等于，若，則，用電器可能被燒毀。12．焦耳定律(1)內(nèi)容:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。(2)公式:Q=I2Rt。13．熱功率(1)定義:單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量通常稱為熱功率。(2)公式：。(3)單位:國(guó)際單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦(W)。解題方法一、平行板電容器動(dòng)態(tài)問題的分析方法抓住不變量，分析變化量，緊抓三個(gè)公式：C＝eq\f(Q,U)、E＝eq\f(U,d)和C＝eq\f(εrS,4πkd)二、平行板電容器的兩類典型問題(1)開關(guān)S保持閉合，兩極板間的電勢(shì)差U恒定，Q＝CU＝eq\f(εrSU,4πkd)∝eq\f(εrS,d)，E＝eq\f(U,d)∝eq\f(1,d).(2)充電后斷開S，電荷量Q恒定，U＝eq\f(Q,C)＝eq\f(4πkdQ,εrS)∝eq\f(d,εrS)，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)∝eq\f(1,εrS).三、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速分析帶電粒子的加速問題有兩種思路：1．利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式分析．適用于電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)且涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等描述運(yùn)動(dòng)過程的物理量，公式有qE＝ma，v＝v0＋at等．2．利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理分析．適用于問題涉及位移、速率等動(dòng)能定理公式中的物理量或非勻強(qiáng)電場(chǎng)情景時(shí)，公式有qEd＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(02)(勻強(qiáng)電場(chǎng))或qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(02)(任何電場(chǎng))等．四、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1．運(yùn)動(dòng)分析及規(guī)律應(yīng)用粒子在板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)分解的知識(shí)進(jìn)行分析處理．(1)在v0方向：做勻速直線運(yùn)動(dòng)；(2)在電場(chǎng)力方向：做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．2．過程分析如圖所示，設(shè)粒子不與平行板相撞初速度方向：粒子通過電場(chǎng)的時(shí)間t＝eq\f(l,v0)電場(chǎng)力方向：加速度a＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md)離開電場(chǎng)時(shí)垂直于板方向的分速度vy＝at＝eq\f(qUl,mdv0)速度與初速度方向夾角的正切值tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdv\o\al(02))離開電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)力方向的偏移量y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUl2,2mdv\o\al(02)).3．兩個(gè)重要推論(1)粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，其速度方向的反向延長(zhǎng)線與初速度方向的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，此點(diǎn)為粒子沿初速度方向位移的中點(diǎn)．(2)位移方向與初速度方向間夾角α的正切值為速度偏轉(zhuǎn)角θ正切值的eq\f(1,2)，即tanα＝eq\f(1,2)tanθ.4．分析粒子的偏轉(zhuǎn)問題也可以利用動(dòng)能定理，即qEy＝ΔEk，其中y為粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)力方向的偏移量．【易錯(cuò)跟蹤訓(xùn)練】易錯(cuò)類型1：對(duì)物理概念理解不透徹1．（2019·黑龍江哈爾濱三中高三）下面是某同學(xué)對(duì)一些概念及公式的理解，其中正確的是（）A．根據(jù)公式可知，金屬電阻率與導(dǎo)體的電阻成正比B．根據(jù)公式可知，該公式只能求純電阻電路的電流做功C．根據(jù)公式可知，電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多D．根據(jù)公式可知，電容與電容器所帶電荷成正比，與兩極板間的電壓成反比【答案】C【詳解】A．電阻率是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的，其大小與電阻無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．公式適用于純電阻電路和非純電阻電路中的電流所做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．根據(jù)公式可知，電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多，選項(xiàng)C正確；D．電容的公式采用的是比值定義法，電容大小與電量和電壓無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。2．（2020·廣東高三專題練習(xí)）公式①，②，③，④，⑤，⑥，⑦關(guān)于以上公式下列說法錯(cuò)誤的是（）A．①③④適用任何電場(chǎng)，②適用點(diǎn)電荷電場(chǎng)，⑤只適用勻強(qiáng)電場(chǎng)定量計(jì)算B．E由F和q決定，由Ep和q決定，UAB由WAB和q決定C．⑥是電容的定義式適用于任何電容器，⑦是平行板電容器的決定式D．Ep由和q決定，WAB和q有關(guān)【答案】B【詳解】A．為電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，為電勢(shì)的定義式，為電場(chǎng)力做功的公式，都適用于任何電場(chǎng)；是由庫侖定律結(jié)合電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)出來的，只適用于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)；公式是勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)關(guān)系，故只能適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，故A正確；B．電場(chǎng)強(qiáng)度是電場(chǎng)獨(dú)有的特性，只與電場(chǎng)本身有關(guān)，與電場(chǎng)力、試探電荷的帶電量無關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．是電容的定義式，適用于任何電容器；是平行板電容器的決定式，故C正確。D．電勢(shì)能由電勢(shì)與電荷量共同決定，和q有關(guān)，故D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選B。3．（2020·北京朝陽·高三期末）如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E′的直流電源（內(nèi)阻不計(jì)）連接，下極板接地，靜電計(jì)所帶電荷量很少，可被忽略。一帶電油滴靜止在P點(diǎn)。現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則下面說法錯(cuò)誤的是（）A．帶電油滴將向上運(yùn)動(dòng)B．靜電計(jì)指針張角變大C．P點(diǎn)電勢(shì)降低D．若先將電容器與電源斷開，再將下極板向上移動(dòng)一小段距離，則帶電油滴依然靜止【答案】B【詳解】B．靜電計(jì)測(cè)量的是電容器兩端的電勢(shì)差，因?yàn)殡娙萜魇冀K與電源相連，則電勢(shì)差不變，所以靜電計(jì)指針張角不變，故B符合題意；A．由于兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，即油滴受到的電場(chǎng)力增大，所以油滴將向上運(yùn)動(dòng)，故A不符題意；C．因?yàn)閮蓸O板間的電勢(shì)差不變，下極板上移一小段距離，兩極板間的距離減小，所以根據(jù)可知兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，而P點(diǎn)與上極板的距離不變，根據(jù)可知P點(diǎn)的電勢(shì)減小，C不符題意；D．若先將電容器與電源斷開則電容器的電量不變，再將下極板向上移動(dòng)一小段距離則減小，根據(jù)，，，可得兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度與兩極板間的距離無關(guān)，所以油滴受力不變，仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，故D不符題意；本題選錯(cuò)誤的故選B。4．（2021·全國(guó)高三專題練習(xí)）兩塊大小、形狀完全相同的金屬板正對(duì)水平放置,構(gòu)成一個(gè)平行板電容器,將兩金屬板分別與電源兩極相連接,如圖所示.閉合開關(guān)S達(dá)到穩(wěn)定后,在兩板間有一帶電液滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)(下極板接地,圖中未畫出),則下列判斷錯(cuò)誤的是()A．保持開關(guān)S閉合,減小兩板間的距離,液滴向上運(yùn)動(dòng)B．保持開關(guān)S閉合,減小兩板間的距離,回路中瞬間會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流C．?dāng)嚅_開關(guān)S,上板稍向下移動(dòng),下板不動(dòng),P點(diǎn)的電勢(shì)不變D．?dāng)嚅_開關(guān)S,上板稍向下移動(dòng),下板不動(dòng),液滴向下運(yùn)動(dòng)【答案】D【解析】當(dāng)保持開關(guān)S閉合，則兩極板間的電壓不變．若減小兩板間的距離，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大，所以電場(chǎng)力大于重力，出現(xiàn)液滴向上運(yùn)動(dòng)．故A正確；當(dāng)保持開關(guān)S閉合，則兩極板間的電壓不變．若減小兩板間的距離，則導(dǎo)致平行板電容器的電容增大，從而導(dǎo)致電容器的電量增大，電容器充電，產(chǎn)生充電電流，電流由負(fù)極板流向正極板，所以回路中瞬間產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，B正確；當(dāng)斷開開關(guān)S，則兩極板間的電量不變．上板稍向下平移，下板不動(dòng)，兩板間的距離減小，則導(dǎo)致平行板電容器的電容增大，兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度，所以兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度仍不變，因此電場(chǎng)力仍等于重力，則液滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)．P點(diǎn)與下極板間的電勢(shì)差不變，即P點(diǎn)的電勢(shì)不變，故C正確；D錯(cuò)誤；本題選錯(cuò)誤的，故選D.5．（2021·全國(guó)高三）示波器是一種多功能電學(xué)儀器，它是由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)組成的。如圖所示，不同的帶負(fù)電粒子在電壓為U1的電場(chǎng)中由靜止開始加速，從M孔射出，然后射入電壓為U2的平行金屬板間的電場(chǎng)中，入射方向與極板平行，在滿足帶負(fù)電粒子能射出平行板電場(chǎng)區(qū)域的條件下，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．若電荷量q相等，則帶負(fù)電粒子在板間的加速度大小相等B．若比荷相等，則帶負(fù)電粒子從M孔射出的速率相等C．若電荷量q相等，則帶負(fù)電粒子從M孔射出的動(dòng)能相等D．若比荷不同的帶負(fù)電粒子射出電場(chǎng)，則偏轉(zhuǎn)角度θ相同【答案】A【詳解】A．由牛頓第二定律得，由于粒子的質(zhì)量未知，所以無法確定帶負(fù)電粒子在板間的加速度大小關(guān)系，故A錯(cuò)誤；B．由動(dòng)能定理得可得，所以當(dāng)帶負(fù)電粒子的比荷相等時(shí)，它們從孔射出的速率相等，故B正確；C．從孔射出的粒子的動(dòng)能所以當(dāng)帶負(fù)電粒子的電荷量相等時(shí)，它們從孔射出的動(dòng)能相等，故C正確；D．粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中有其中l(wèi)為平行金屬板的長(zhǎng)度，d為兩平行金屬板的距離，可知偏轉(zhuǎn)角度與粒子的比荷無關(guān)，所以不同比荷的帶負(fù)電粒子射入電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)角度相同，故D正確。故選A。6．（2018·河北保定市·定州一中高三月考）如圖所示，虛線為某點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面，現(xiàn)有兩個(gè)比荷相同的帶電粒子，以相同的速率從同一等勢(shì)面的a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)后沿不同的軌跡1和2運(yùn)動(dòng)，圖中a、b、c、d、e是粒子軌跡與等勢(shì)面的交點(diǎn)，不計(jì)粒子的重力，下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．兩個(gè)粒子為異號(hào)電荷B．經(jīng)過b、d兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的速率相同C．經(jīng)過b、d兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的加速度大小相同D．經(jīng)過c、e兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的速率相同【答案】B【詳解】A．可知電荷1受到中心電荷的斥力，而電荷2受到中心電荷的引力，故兩粒子的電性一定不同，故A正確，不符合題意；B．根據(jù)圖中運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子1做減速運(yùn)動(dòng)，而粒子2做加速運(yùn)動(dòng)，開始它們的速率相同，當(dāng)兩粒子經(jīng)過b、d（同一等勢(shì)面）兩點(diǎn)時(shí)，兩粒子的速率不會(huì)相同，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．兩粒子經(jīng)過b、d兩點(diǎn)時(shí)，受到庫侖力作用，由牛頓第二定律可得由圖可知，bd在某點(diǎn)電荷電場(chǎng)的同一個(gè)等勢(shì)面上，到點(diǎn)電荷的距離是相等的，所以bd兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，所以粒子的加速度大小相同，故C正確，不符合題意；D．a(chǎn)ce三點(diǎn)在同一個(gè)等勢(shì)面上，而粒子1從a到c、粒子2從a到e電場(chǎng)力做功均為零，則經(jīng)過c、e兩點(diǎn)兩粒子的速率相等，故D正確，不符合題意。故選B。7．（2021·全國(guó)）如圖所示，真空中豎直固定一表面粗糙的金屬板，其正前方固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷Q，OQ垂直于金屬板，已知OM=ON。一表面絕緣帶正電的小滑塊（可視為試探電荷且不影響原電場(chǎng)）從金屬板上端的M點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，下列說法不正確的是（）A．小滑塊在M、N點(diǎn)的加速度相同 B．小滑塊的電勢(shì)能不變C．小滑塊在OM段和ON段摩擦力做的功一定相等 D．小滑塊的速度一定一直增大【答案】D【詳解】A．由于靜電感應(yīng)，金屬板處于靜電平衡狀態(tài)，金屬板表面是一個(gè)等勢(shì)面，在M、N兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)相等，周圍的電場(chǎng)如圖所示，小滑塊在M、N兩點(diǎn)的受力為重力、電場(chǎng)力、摩擦力和支持力，由圖可知，小滑塊在M、N兩點(diǎn)的合外力相同，故加速度也相同，A不符合題意；B．電場(chǎng)線垂直于金屬板，電場(chǎng)力不做功，小滑塊在M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)能相同，B不符合題意；C．根據(jù)對(duì)稱性可知，摩擦力在OM段和ON段做的功相等，C不符合題意；D．在OM段，由于所以摩擦力與重力的大小關(guān)系可能為∶重力先大于摩擦力后小于摩擦力故速度可能先增大后減小再增大，D符合題意。故選D。8．（2021·全國(guó)）三個(gè)質(zhì)量相等，分別帶正電、負(fù)電和不帶電的粒子，從帶電平行金屬板左側(cè)中央以相同的水平初速度v0先后垂直電場(chǎng)進(jìn)入，并分別落在正極板的A、B、C三處，O點(diǎn)是下極板的左端點(diǎn)，且OC＝2OA，AC＝2BC，如圖所示，則下列說法不正確的是（）A．帶正、負(fù)電荷的兩個(gè)粒子的電荷量之比為7∶20B．三個(gè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比tA∶tB∶tC＝2∶3∶4C．三個(gè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度之比aA∶aB∶aC＝1∶3∶4D．三個(gè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能的變化量之比EkA∶EkB∶EkC＝36∶16∶9【答案】C【詳解】B．三個(gè)粒子的初速度相等，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由x＝v0t得在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比tA∶tB∶tC＝2∶3∶4選項(xiàng)B正確；C．三個(gè)粒子在豎直方向上的位移y相等，根據(jù)y＝at2解得aA∶aB∶aC＝36∶16∶9選項(xiàng)C錯(cuò)誤；A．三個(gè)粒子所受的合力大小關(guān)系為FA＞FB＞FC，三個(gè)粒子的重力相等，所以落在B點(diǎn)的粒子僅受重力作用，落在A點(diǎn)的粒子所受的靜電力向下，落在C點(diǎn)的粒子所受的靜電力向上，即落在B點(diǎn)的粒子不帶電，落在A點(diǎn)的粒子帶負(fù)電，落在C點(diǎn)的粒子帶正電，由牛頓第二定律得aA∶aB∶aC＝（mg＋qAE）∶mg∶（mg－qCE）解得qC∶qA＝7∶20選項(xiàng)A正確；D．由牛頓第二定律可知F＝ma，因?yàn)槿齻€(gè)粒子的質(zhì)量相等，所以所受合力之比與加速度之比相同，合力做功W＝Fy，由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能的變化量等于合力做的功，所以三個(gè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程的動(dòng)能變化量之比EkA∶EkB∶EkC＝36∶16∶9選項(xiàng)D正確。本題選說法不正確的，故選C。易錯(cuò)類型2：挖掘隱含條件、臨界條件不夠1．（2020·北京）某電容器的外殼上標(biāo)有“1.5μF9V”的字樣。該參數(shù)表明（）A．該電容器只有在電壓為9V時(shí)電容才為1.5μFB．當(dāng)兩端電壓為4.5V時(shí)，該電容器的電容為0.75μFC．該電容器正常工作時(shí)所帶電荷量不超過1.510-6CD．給該電容器充電時(shí)，電壓每升高1V，單個(gè)極板的電荷量增加1.510-6C【答案】D【詳解】AB．電容器的電容與電容器兩端的電壓無關(guān)，無論兩端電壓為多大，電容總是1.5μF，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；C．該電容器正常工作時(shí)所帶電荷量不超過選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．根據(jù)Q=CU可得?Q=C?U，則給該電容器充電時(shí)，電壓每升高1V，單個(gè)極板的電荷量增加1.510-6C，選項(xiàng)D正確。故選D。2．（2018·河北雄安博奧高級(jí)中學(xué)有限公司高三）超級(jí)電容器又叫雙電層電容器,是一種新型儲(chǔ)能裝置,它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源,是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源。它具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬等特點(diǎn)。如圖為一款超級(jí)電容器,其標(biāo)有“2.7V3000F”,則可知A．該電容器在2.7V電壓下才能正常工作B．該電容器最大容納電荷量為8100CC．所儲(chǔ)存電荷量是手機(jī)鋰電池“4.2V,1000mAh”的3倍D．該超級(jí)電容充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】B【詳解】A、電容器的額定電壓為2.7V，說明工作電壓要不超過2.7V，可以小于2.7V，故A錯(cuò)誤；BC、該電容器最大容納電荷量，手機(jī)鋰電池“4.2V，1000mAh”的電荷量，故，故B正確，C錯(cuò)誤；D、由于是電容器，故該超級(jí)電容充電時(shí)把電能存儲(chǔ)在電容器中，沒有轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故D錯(cuò)誤；故選B。3．（2020·山東青島·高三期末）如圖，為L(zhǎng)C振蕩電路中電容器極板上所帶電量隨時(shí)間變化的圖象，下面判斷正確的是A．t1時(shí)刻，振蕩電路中的電流最大B．t2時(shí)刻，電容器C兩極板間電勢(shì)差最大C．t3時(shí)刻電感線圈三中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減小D．從t4到t5過程中，磁場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能【答案】C【詳解】A．在t1時(shí)刻，電路中的q最大，說明還沒放電，所以電路中無電流，則磁場(chǎng)能最小，故A錯(cuò)誤；B．在t1到t2時(shí)刻電路中的q不斷減小，說明電容器在不斷放電，在t2時(shí)刻，電容器C電量剛好為零，則兩極板間電勢(shì)差最小，故B錯(cuò)誤；C．在t2到t3時(shí)刻電路中的q不斷增加，說明電容器在不斷充電，磁場(chǎng)能減小，電場(chǎng)能增加，則t3時(shí)刻電感線圈中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減小，故C正確；D．從t4到t5過程中，電場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，故D錯(cuò)誤。故選C。4．（2019·廣西）圖示裝置可以模擬避雷針作用,其中c為恒定直流電源,當(dāng)閉合開關(guān)時(shí),恰好看不到放電現(xiàn)象．保持開關(guān)閉合,為了能看到放電現(xiàn)象(板間電場(chǎng)超過某一臨界值),下列做法可行的是A．僅將M板下移,但不與A或B接觸B．僅將M板上移C．僅將M板向右移動(dòng)D．僅將兩板間抽成真空【答案】A【詳解】尖端電荷比較密集，形成的電場(chǎng)強(qiáng)度越大，容易擊穿空氣．則僅將M板下移，但不與A或B接觸，則場(chǎng)強(qiáng)變大，容易放電，選項(xiàng)A正確；僅將M板上移，則場(chǎng)強(qiáng)變小，不容易放電，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；僅將M板向右移動(dòng)，場(chǎng)強(qiáng)不變，則也看不到放電，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；僅將兩板間抽成真空，場(chǎng)強(qiáng)不變，則也看不到放電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選A；5．（2018·浙江高三）超級(jí)電容器又叫雙電層電容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)是一種新型儲(chǔ)能裝置，它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源。它具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬等特點(diǎn)。如圖為一款超級(jí)電容器