高考物理一輪復(fù)習(xí)-第七章-第3講-電容器-帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

第3講電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、常見(jiàn)電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系1．常見(jiàn)電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此

又相互

的導(dǎo)體組成。(2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的

。(3)電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩極板帶上等量的

，電容器中儲(chǔ)存

。放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中

轉(zhuǎn)化為其他形式的能。絕緣靠近絕對(duì)值異種電荷電場(chǎng)能電場(chǎng)能電荷量Q容納電荷106

極板的正對(duì)面積相對(duì)介電常數(shù)2．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)條件：以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，僅受電場(chǎng)力。(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：

運(yùn)動(dòng)。(3)處理方法：運(yùn)動(dòng)的分解。①沿初速度方向：做

運(yùn)動(dòng)。②沿電場(chǎng)方向：做初速度為零的

運(yùn)動(dòng)。類平拋勻速直線勻加速直線三、示波器的工作原理1．構(gòu)造：①

，②偏轉(zhuǎn)極板，③熒光屏。(如圖所示)電子槍2．工作原理(1)YY′上加的是待顯示的

，XX′上是儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫作

。(2)觀察到的現(xiàn)象①如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒(méi)有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏

，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑。②若所加掃描電壓和信號(hào)電壓的

相等，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖像。信號(hào)電壓掃描電壓中心周期1．兩類典型問(wèn)題(1)電容器始終與恒壓電源相連，電容器兩極板間的電勢(shì)差U保持不變。(2)電容器充電后與電源斷開(kāi)，電容器兩極板所帶的電荷量Q保持不變。命題點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析

自主探究1．研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(

)A．實(shí)驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．實(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小C．實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變大D．實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電荷量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大A2.(多選)(2021·四川省攀枝花統(tǒng)考)如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B平行放置并與一個(gè)電源相連，其中A板接地(取大地電勢(shì)φ＝0)。S閉合后，兩板間有一質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下說(shuō)法正確的是(

)A.保持S閉合，若將A板向上平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G中有b→a的電流B．保持S閉合，若將A板向左平移一小段位移(油滴仍處于兩極板之間)，則油滴仍然靜止，G中有b→a的電流C．若將S斷開(kāi)，則油滴立即向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．若將S斷開(kāi)，再將B板向下平移一小段位移，則油滴仍然保持靜止，但油滴的電勢(shì)能減小AB1．帶電粒子(體)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)是否考慮重力的處理方法(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都要考慮重力。命題點(diǎn)二帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)

自主探究2．做直線運(yùn)動(dòng)的條件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或靜止，或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng)。3．如圖所示，電子由靜止開(kāi)始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B板的速度為v，保持兩板間電壓不變，則(

)A．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v增大B．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v減小C．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v不變D．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)C4．(多選)(2021·山東泰安模擬)如圖甲所示，在兩平行的金屬板間加上如圖乙所示的電壓。在0～1s內(nèi)，一點(diǎn)電荷在兩極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，t＝2s時(shí)電荷仍運(yùn)動(dòng)且未與極板接觸，則在1～2s內(nèi)，點(diǎn)電荷(g取10m/s2)(

)A．做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為10m/s2B．做變加速直線運(yùn)動(dòng)，平均加速度大小為5m/s2C．做變加速直線運(yùn)動(dòng)，2s末加速度大小為10m/s2D．2s末速度大小為10m/sBC5．如圖所示，金屬板A、B水平放置，兩板中央有小孔S1、S2，A、B與直流電源連接。閉合開(kāi)關(guān)，從S1孔正上方O處由靜止釋放一帶電小球，小球剛好能到達(dá)S2孔，不計(jì)空氣阻力，要使此小球從O點(diǎn)由靜止釋放后穿過(guò)S2孔，應(yīng)(

)A．僅上移A板適當(dāng)距離B．僅下移A板適當(dāng)距離C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，再上移A板適當(dāng)距離D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，再下移A板適當(dāng)距離D方法技巧帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法1．對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理解(1)運(yùn)動(dòng)條件：①初速度垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)；②僅受電場(chǎng)力作用。(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：類平拋運(yùn)動(dòng)。(3)處理方法：運(yùn)動(dòng)的分解。命題點(diǎn)三帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題

教材走向高考帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是近幾年高考的熱點(diǎn)，分析高考題可以發(fā)現(xiàn)，每年的考題都是源于教材習(xí)題的拓展提升。教材習(xí)題多以不計(jì)重力的帶電粒子在電場(chǎng)中的加速直線運(yùn)動(dòng)或在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)單計(jì)算為主，而高考題通常會(huì)拓展為帶電體在電場(chǎng)中加速或偏轉(zhuǎn)，甚至是多個(gè)帶電體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，考查學(xué)生靈活應(yīng)用分解方法和類平拋規(guī)律的能力。同學(xué)們可通過(guò)以下示例認(rèn)真體會(huì)，感悟高考真題與教材習(xí)題間的溯源關(guān)系。[典例]

[人教版選修3－1·P39·T5]電子從靜止出發(fā)被1000V的電壓加速，然后進(jìn)入另一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為5000N/C的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，進(jìn)入時(shí)的速度方向與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的方向垂直。已知偏轉(zhuǎn)電極長(zhǎng)6cm，求電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度及其與進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度方向之間的夾角。

[答案]

見(jiàn)解析拓展?由偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速度拓展為兩電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和位移的計(jì)算(2019·高考全國(guó)卷Ⅱ)如圖，兩金屬板P、Q水平放置，間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的電勢(shì)均為φ(φ>0)。質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平行于紙面水平射入電場(chǎng)，重力忽略不計(jì)。(1)求粒子第一次穿過(guò)G時(shí)的動(dòng)能，以及它從射入電場(chǎng)至此時(shí)在水平方向上的位移大??；(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開(kāi)電場(chǎng)，則金屬板的長(zhǎng)度最短應(yīng)為多少？【真題命題立意】本題在典例計(jì)算速度偏角的基礎(chǔ)上，拓展為利用類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算動(dòng)能和位移，題目中的考查點(diǎn)由典例中考查簡(jiǎn)單的平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用，拓展為在兩相鄰電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，但考查的核心知識(shí)點(diǎn)仍然是帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。拓展?由偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速度拓展為對(duì)動(dòng)能與動(dòng)量的計(jì)算(2020·高考全國(guó)卷Ⅰ)在一柱形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，柱的橫截面積是以O(shè)為圓心，半徑為R的圓，AB為圓的直徑，如圖所示。質(zhì)量為m，電荷量為q(q>0)的帶電粒子在紙面內(nèi)自A點(diǎn)先后以不同的速度進(jìn)入電場(chǎng)，速度方向與電場(chǎng)的方向垂直。已知?jiǎng)傔M(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度為零的粒子，自圓周上的C點(diǎn)以速率v0穿出電場(chǎng)，AC與AB的夾角θ＝60°。運(yùn)動(dòng)中粒子僅受電場(chǎng)力作用。(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；(2)為使粒子穿過(guò)電場(chǎng)后的動(dòng)能增量最大，該粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度應(yīng)為多大？(3)為使粒子穿過(guò)電場(chǎng)前后動(dòng)量變化量的大小為mv0，該粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度應(yīng)為多大？【真題命題立意】本題在典例計(jì)算速度偏角的基礎(chǔ)上，拓展為利用類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析計(jì)算動(dòng)能和動(dòng)量，題目中的考查點(diǎn)由典例中考查簡(jiǎn)單的平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用，拓展為在圓形有界電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，但考查的核心知識(shí)點(diǎn)仍然是帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。C7.(2020·天津重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)如圖所示，在豎直放置的平行金屬板A、B之間加有恒定電壓U，A、B兩板的中央留有小孔O1、O2，在B板的右側(cè)有平行于極板的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，電場(chǎng)范圍足夠大，感光板MN垂直于電場(chǎng)方向固定放置。第一次從小孔O1處由靜止