第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1一、電容平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.電容器.絕緣導(dǎo)體絕對(duì)值(1)組成：由兩個(gè)彼此______且又相互靠近的_______組成.(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電量的________.一、電容平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.電容器.絕緣導(dǎo)體絕對(duì)值(122.電容.比值(1)定義：電容器所帶的電量與兩極板間電勢(shì)差的_______.(2)公式：C＝_______＝ΔQΔU.QU容納電荷106

(3)物理意義：電容是描述電容器____________本領(lǐng)大小的物理量.電容C由電容器本身的構(gòu)造因素決定，與U、Q無(wú)關(guān). (4)單位：1法拉(F)＝________微法(μF)＝1012皮法(pF).2.電容.比值(1)定義：電容器所帶的電量與兩極板間電勢(shì)差的33.平行板電容器的電容.正對(duì)面積

(1)影響因素：平行板電容器的電容與兩極板間的距離成反比，與兩極板的________成正比，并且跟板間插入的電介質(zhì)有關(guān).(2)公式：C＝________，k為靜電力常量.

εrS4πkd3.平行板電容器的電容.正對(duì)面積 (1)影響因素：平行板電容4二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示波管1.帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng).勻變速

(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上，做___________________. (2)用功能觀點(diǎn)分析：電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于粒子動(dòng)能的變化，即qU＝______________.直線運(yùn)動(dòng)二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示波管1.帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)52.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析.2.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析.6(續(xù)表)勻速直線v0v0t初速度為零的勻加速(續(xù)表)勻速直線v0v0t初速度7

3.示波管. (1)構(gòu)造：①_______；②_________；③_______.(如圖6-3-1所示)

圖6-3-1電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏 3.示波管.電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏8

(2)工作原理. ①如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒(méi)有加電壓，從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.

②YY′上加的是待顯示的_________.XX′上是機(jī)器自身的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓.若所加掃描電壓和信號(hào)電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的圖象.中心信號(hào)電壓 (2)工作原理.生一個(gè)亮斑. ②YY′上加的是待顯示的__9【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和.()(2)電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比.((3)放電后的電容器電荷量為零，電容也為零.((4)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中只能做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).()))(5)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力一定可以忽略不計(jì).()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×【基礎(chǔ)自測(cè)】和.()(2)電容器的電容與電容器所帶電荷量成反10

2.(多選)如圖

6-3-2所示，平行板電容器豎直放置，A板上用絕緣線懸掛一帶電小球，靜止時(shí)，絕緣線與固定的A板成θ角，平移B板，下列說(shuō)法正確的是()

圖6-3-2A.S閉合，B板向上平移一小段距離，θ角變大B.S閉合，B板向左平移一小段距離，θ角變大C.S斷開(kāi)，B板向上平移一小段距離，θ角變大D.S斷開(kāi)，B板向左平移一小段距離，θ角不變 2.(多選)如圖6-3-2所示，平行板電容器豎直放置，11解析：分析小球受力，由平衡條件可知tanθ＝qEmg，則場(chǎng)強(qiáng)E增大時(shí)，θ增加，E減小時(shí)，θ減小.當(dāng)S閉合時(shí)，電容器兩極

時(shí)，d不變，E不變，θ不變，A錯(cuò)誤；B板左移時(shí)，d減小，E增大，θ變大，B正確；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電容器所帶電荷量不變，取決于正對(duì)面積S，而與板間距離無(wú)關(guān)，B上移時(shí)，正對(duì)面積減小，E增大，θ變大，C正確；B左移時(shí)，d減小，E不變，θ不變，D正確.

答案：BCD解析：分析小球受力，由平衡條件可知tanθ＝qE，則場(chǎng)強(qiáng)12

3.一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所有離子的軌跡都是一樣的，這說(shuō)明所有離子()A.都具有相同的質(zhì)量C.都具有相同的比荷B.都具有相同的電荷量D.都是同一元素的同位素解析：軌跡相同的含義：偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)角度相同，即這離子只要有相同的比荷，軌跡便相同，C正確.

答案：C 3.一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場(chǎng)方向子()13

4.兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m、電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射入電場(chǎng)，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖6-3-3所示，OA間距為h，則此電子的初動(dòng)能為()圖6-3-3A.edh UB.dU ehC.eU dhD.eUh d 4.兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m14

解析：電子從O點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)的過(guò)程中，僅在電場(chǎng)力作用下速度逐漸減小，根據(jù)動(dòng)能定理可得－eUOA＝0－Ek，因?yàn)閁OA答案：D 解析：電子從O點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)的過(guò)程中，僅在電場(chǎng)力作用下15熱點(diǎn)1電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析[熱點(diǎn)歸納]1.分析比較的思路：(1)先確定是Q還是U不變：電容器保持與電源連接，U不變；電容器充電后與電源斷開(kāi)，Q不變.熱點(diǎn)1電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析1.分析比較的思路：(1162.兩類(lèi)動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的比較：2.兩類(lèi)動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的比較：17通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件18考向1兩種情況的動(dòng)態(tài)分析【典題1】(2018

年北京卷)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6-3-4所示，下列說(shuō)法正確的是()

圖6-3-4 A.實(shí)驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電考向1兩種情況的動(dòng)態(tài)分析【典題1】(2018年北京卷)19

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，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大

解析：當(dāng)用帶電玻璃棒與電容器a

板接觸，由于靜電感應(yīng)，從而在b

板感應(yīng)出等量的異種電荷，從而使電容器帶電，A正確；根據(jù)電容器的決定式C＝

εS4πkd，將電容器b板向上平移， B.實(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角確20

不變，則電壓U增大，則靜電計(jì)指針的張角變大，B錯(cuò)誤；根據(jù)電容器的決定式C＝

εS4πkd，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，則D錯(cuò)誤.

答案：A變，則電壓U減小，則靜電計(jì)指針的張角減小，C錯(cuò)誤；根據(jù) 據(jù)電容器的決定式C＝ εS，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，則21考向2與電容器兩板間場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)的問(wèn)題

【典題2】(2020

年安徽蚌埠一模)如圖6-3-5所示，水平放置的平行金屬板A、B通過(guò)開(kāi)關(guān)與電池相連.開(kāi)關(guān)閉合后，一帶電小球在A、B板之間的P點(diǎn)處于靜止，則()

圖6-3-5A.小球帶負(fù)電B.將A板向下移動(dòng)一小段距離，小球仍能靜止C.將A板向下移動(dòng)一小段距離，金屬板帶電荷量減少D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將B板向下移動(dòng)一小段距離，小球仍能靜止考向2與電容器兩板間場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)的問(wèn)題 【典題2】(202022

解析：由圖可知，A板帶負(fù)電，B板帶正電，兩板間的電場(chǎng)方向豎直向上，由于小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則小球的重力與電場(chǎng)力等大反向，所以小球帶正電，故A錯(cuò)誤；由題意可知，兩板間的電壓不變，將A板向下移動(dòng)一小段距離即兩板間距減小，

向上運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；由題意可知，兩板間的電壓不變，將A板向下移動(dòng)一小段距離即兩板間距減小，由公式C＝

εS4πkd可知， 解析：由圖可知，A板帶負(fù)電，B板帶正電，兩板間的電板向23誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，金屬板所帶電荷量不變，由公式C＝

εS4πkd、C間的場(chǎng)強(qiáng)不變，小球受到的電場(chǎng)力不變，所以小球仍能靜止，故D正確.

答案：D誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，金屬板所帶電荷量不變，由公式C＝ εS、C間24考向3電容器的應(yīng)用

【典題3】(2020

年河北衡水第十四中學(xué)月考)基于人的指紋具有終身不變性和唯一性的特點(diǎn)，發(fā)明了指紋識(shí)別技術(shù).目前許多國(guó)產(chǎn)手機(jī)都有指紋解鎖功能，常用的指紋識(shí)別傳感器是電容式傳感器，如圖6-3-6所示.指紋的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”.傳感器上有大量面積相同的小極板，當(dāng)手指貼在傳感器上時(shí)，這些小極板和正對(duì)的皮膚表面部分形成大量的小電容器，這樣在嵴處和峪處形成的電容器的電容大小不同.此時(shí)傳感器給所有的電容器充電后達(dá)到某一電壓值，然后電容器放電，電容值小的電容器放電較快，根據(jù)放電快慢的不同，就可考向3電容器的應(yīng)用 【典題3】(2020年河北衡水第十25以探測(cè)到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖象數(shù)據(jù).根據(jù)文中信息，下列說(shuō)法正確的是()

圖6-3-6A.在峪處形成的電容器電容較大B.在峪處形成的電容器放電較慢C.充電后在嵴處形成的電容器的電荷量大D.潮濕的手指頭對(duì)指紋識(shí)別絕對(duì)沒(méi)有影響以探測(cè)到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖象數(shù)據(jù).根據(jù)文中信息，下26解析：根據(jù)電容的計(jì)算公式C＝

εS4πkd可得，極板與指紋峪(凹下部分)距離d大，構(gòu)成的電容器電容小，故A錯(cuò)誤；傳感器給所有的電容器充電后達(dá)到某一電壓值，然后電容器放電，所以所有的電容器電壓一定，根據(jù)Q＝CU＝

εSU4πkd可知，極板與峪處(凹的部分，d大，電容小)構(gòu)成的電容器充上的電荷較少，所以在峪處形成的電容器放電過(guò)程中放電時(shí)間短，放電快；反之，在嵴處形成的電容器電容大，電荷量大，放電時(shí)間長(zhǎng)，故C正確，B錯(cuò)誤；濕的手與傳感器之間有水填充，改變了原來(lái)匹配成平行板電容器的電容，所以會(huì)影響指紋解鎖，故D錯(cuò)誤.

答案：C解析：根據(jù)電容的計(jì)算公式C＝ εS可得，極板與指紋峪(凹下27熱點(diǎn)2帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)[熱點(diǎn)歸納]1.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.熱點(diǎn)2帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)[熱點(diǎn)歸納]282.帶電粒子(體)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理.2.帶電粒子(體)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理.29考向1根據(jù)牛頓動(dòng)力學(xué)分析帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

【典題4】(多選，2018年新課標(biāo)Ⅲ卷)如圖6-3-7，一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平，兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號(hào)相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等.現(xiàn)同時(shí)釋放a、b，它們由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在隨后的某時(shí)刻t，a、b經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，a、b間的相互作用和重力可忽略.下列說(shuō)法正確的是()考向1根據(jù)牛頓動(dòng)力學(xué)分析帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 【典題430圖6-3-7A.a的質(zhì)量比b的大B.在t時(shí)刻，a的動(dòng)能比b的大C.在t時(shí)刻，a和b的電勢(shì)能相等D.在t時(shí)刻，a和b的動(dòng)量大小相等圖6-3-7A.a的質(zhì)量比b的大B.在t時(shí)刻，a31

解析：根據(jù)題述可知，微粒a向下加速運(yùn)動(dòng)，微粒b向上加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)a、b經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，可知a的加速度大小大于b的加速度大小，即aa>ab.對(duì)微粒a，由牛頓第二定律，qE＝maaa，對(duì)微粒b，由牛頓第二定律，qE＝mbab，聯(lián)立解得：qEqE

>ma

mb，由此式可以得出a的質(zhì)量比b的小，A錯(cuò)誤；在a、b兩微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，a微粒所受合外力等于b微粒，a微粒的位移大于b微粒，根據(jù)動(dòng)能定理，在t時(shí)刻，a的動(dòng)能比b的大，B正確；由于在t時(shí)刻兩微粒經(jīng)過(guò)同一水平面，電勢(shì)相等，電荷量大小相等，符號(hào)相反，所以在t時(shí)刻，a和b的電勢(shì)能不等，C錯(cuò)誤；由于a微粒受到的電場(chǎng)力(合外力)等于b微粒受到的電場(chǎng)力(合外力)，根據(jù)動(dòng)量定理，在t時(shí)刻，a微粒的動(dòng)量等于b微粒，D正確.

答案：BD 解析：根據(jù)題述可知，微粒a向下加速運(yùn)動(dòng)，微粒b向上32考向2根據(jù)功能關(guān)系處理帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

【典題5】(2017年新課標(biāo)Ⅱ卷)如圖6-3-8所示，兩水平面(虛線)之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng).自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量為m、電荷量分別為q和－q(q>0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出.小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開(kāi).已知N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)考向2根據(jù)功能關(guān)系處理帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題33動(dòng)，剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的1.5倍.不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g.求：圖6-3-8(1)M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比.(2)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度.(3)該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小.動(dòng)，剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的1.5倍34

解：(1)設(shè)帶電小球M、N拋出的初速度均為v0，則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍為v0；M、N在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為a，在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為s1

和s2；由運(yùn)動(dòng)公式可得

v0－at＝0①聯(lián)立①②③式解得s1∶s2＝3∶1.④ 解：(1)設(shè)帶電小球M、N拋出的初速度均為v0，則它35

(2)設(shè)A點(diǎn)距離電場(chǎng)上邊界的高度為h，小球下落h時(shí)在豎直方向的分速度為vy，則

(2)設(shè)A點(diǎn)距離電場(chǎng)上邊界的高度為h，小球下落h36v0

qE(3)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小球M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，則

＝vy

mg，a＝Eq m⑨

設(shè)M、N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1

和Ek2，由功能關(guān)系有

v0qE(3)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小球M進(jìn)入電37方法技巧對(duì)于帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，無(wú)論是忽略重力還是考慮重力，解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)都要注意分析是做勻速運(yùn)動(dòng)還是勻變速運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題常以平衡條件F合＝0作為突破口進(jìn)行求解，勻變速直線運(yùn)動(dòng)根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知，合力一定和速度在一條直線上，然后運(yùn)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)或能量觀點(diǎn)求解. (1)運(yùn)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)時(shí)，先分析帶電粒子(體)的受力情況，根據(jù)F合＝ma得出加速度，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程可得出所求物理量. (2)運(yùn)用能量觀點(diǎn)時(shí)，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若不計(jì)重力，電場(chǎng)力做的功等于動(dòng)能的變化量；若考慮重力，則合力做的功等于動(dòng)能的變化量.方法技巧對(duì)于帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，無(wú)論是忽略38熱點(diǎn)3帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

[熱點(diǎn)歸納] 1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)的兩個(gè)結(jié)論：

(1)不同的帶電粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)(U0)加速后再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)(U)射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度(φ)總是相同的.熱點(diǎn)3帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) [熱點(diǎn)歸納]392.處理帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的方法.2.處理帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的方法.40考向1帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

【典題6】(2020

年浙江卷)如圖6-3-9所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速度v0

從MN連線上的P點(diǎn)水平向右射入大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.已知MN與水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，則粒子到達(dá)MN連線上的某點(diǎn)時(shí)()A.所用時(shí)間為mv0

qEB.速度大小為3v0圖6-3-9D.速度方向與豎直方向的夾角為30°考向1帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 【典題6】(2020年浙41故C正確；由于平拋推論可知，tanα＝2tanβ，可知速度正切tanα＝2tan45°＝2>tan60°，可知速度方向與豎直方向的夾角小于30°，故D錯(cuò)誤.

答案：C故C正確；由于平拋推論可知，tanα＝2tanβ，可42考向2帶電粒子在電場(chǎng)中的先加速后偏轉(zhuǎn)

【典題7】圖6-3-10甲是用來(lái)使帶正電的離子加速和偏轉(zhuǎn)的裝置，圖乙為該裝置中加速與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的等效模擬圖.以y軸為界，左側(cè)為沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，右側(cè)為沿y軸負(fù)方向的另一勻強(qiáng)電場(chǎng).已知OA⊥AB，OA＝AB，且OB間的電勢(shì)差為U0.若在x軸上的C點(diǎn)無(wú)初速地釋放一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子(不計(jì)重力)，結(jié)果正離子剛好通過(guò)B點(diǎn)，求：考向2帶電粒子在電場(chǎng)中的先加速后偏轉(zhuǎn) 【典題7】圖6-43甲乙

圖6-3-10 (1)CO間的距離d. (2)粒子通過(guò)B點(diǎn)的速度大小.

解：(1)設(shè)正離子到達(dá)O點(diǎn)的速度為v0(其方向沿x軸的正方向)，則正離子從C點(diǎn)到O點(diǎn)，由動(dòng)能定理得：甲乙 圖6-3-1044通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件45通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件46考向3運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解思想和功能關(guān)系處理

【典題8】(2020

年山西長(zhǎng)治第二中學(xué)月考)如圖6-3-11所示，在豎直平面內(nèi)的平面直角坐標(biāo)系xOy中，x軸上方有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，有一質(zhì)量為m，電荷量為－q(－q＜0)的帶電絕緣小球，從y軸上的P(0，L)點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，運(yùn)動(dòng)至x軸上的A(－L，0)點(diǎn)時(shí)，恰好無(wú)碰撞地沿切線方向進(jìn)入在x軸下方豎直放置的四分之三圓弧形光滑絕緣細(xì)管.細(xì)管的圓心O1位于y軸上，交y軸于點(diǎn)B，交x軸于A點(diǎn)和C(L，0)點(diǎn).該細(xì)管固定且緊貼x軸，內(nèi)徑略大于小球半徑.小球直徑遠(yuǎn)小于圓弧半徑，不計(jì)一切阻力，重力加速度為g.求：考向3運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解思想和功能關(guān)系處理 【典題8】(2047(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.(2)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)管的壓力的大小和方向.(3)小球從C點(diǎn)飛出后會(huì)落在x軸上的哪一位置.圖6-3-11(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.(2)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)48

解：(1)小球釋放后在重力和電場(chǎng)力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小球從A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入，則此時(shí)速度方向與豎直方向的夾角為45°，即加速度方向與豎直方向的夾角為45°，則

tan45°＝mg Eq，解得：E＝mg

.

q 解：(1)小球釋放后在重力和電場(chǎng)力的作用下做勻加速直線t49通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件50通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件51熱點(diǎn)4帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

[熱點(diǎn)歸納] 1.此類(lèi)題型一般有三種情況：一是粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解)；二是粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究)；三是粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場(chǎng)的特點(diǎn)分段研究).熱點(diǎn)4帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) [熱點(diǎn)歸納]522.解答帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的思維方法.

(1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱(chēng)性的特征，求解粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度、位移、做功或確定與物理過(guò)程相關(guān)的邊界條件. (2)分析時(shí)從兩條思路出發(fā)：一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系.(3)注意對(duì)稱(chēng)性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用.2.解答帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的思維方法. (1)注重全面53

【典題9】(2020

年湖南長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)如圖6-3-12甲所示，兩平行金屬板a、b間距為d，在兩板右側(cè)裝有熒光屏MN(絕緣)，O為其中點(diǎn).在兩板a、b上加上如圖乙所示的電壓，電壓最大值為U0.現(xiàn)有一束帶正電的離子束(比荷為k)，從兩板左側(cè)沿中線方向以初速度v0，連續(xù)不斷地射入兩板間的電場(chǎng)中，設(shè)所有離子均能打到熒光屏MN上，已知金屬板長(zhǎng)L＝2v0t0，則在熒光屏上出現(xiàn)亮線的長(zhǎng)度為() 【典題9】(2020年湖南長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)如圖6-3-54甲乙圖6-3-12甲乙圖6-3-1255

解析：t＝0時(shí)刻射入的粒子打在靶上的位置與靶心O′的距離最大，設(shè)此距離為ymax，此粒子在0至t0

時(shí)間內(nèi)，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎t0

至2t0

時(shí)間內(nèi)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向分速度為vy＝a×的位置與靶心O′的距離最小，設(shè)此距離為ymin.此粒子在t0

至 解析：t＝0時(shí)刻射入的粒子打在靶上的位置與靶心O′的t562t0

時(shí)間內(nèi)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向位移為0；在2t0

至3t0時(shí)間內(nèi)，粒子在水平方向上仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上答案：C2t0時(shí)間內(nèi)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向位移為0；在2t57板的P點(diǎn)射出，下列說(shuō)法正確的是(

【遷移拓展】(2020年山東泰安模擬)如圖6-3-13甲所示，大量的質(zhì)量為m、電荷量為e的電子由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U0的電場(chǎng)加速后，先后從上極板的邊緣平行極板方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，其中偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間的電壓UAB

隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示.已知偏轉(zhuǎn)極板間的距離為d，板長(zhǎng)為l，不計(jì)電子的重力及電子間的相互作用，電子通過(guò)偏轉(zhuǎn)極板間所用的時(shí)間極短，可認(rèn)為偏轉(zhuǎn)電壓不變，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為3U0

時(shí)，粒子剛好從距上極d3)板的P點(diǎn)射出，下列說(shuō)法正確的是( 【遷移拓展】(2058甲乙圖6-3-13甲乙圖6-3-1359通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件60當(dāng)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓小于9U0的時(shí)候，電子可以從極板右側(cè)射出，結(jié)合圖象，故D錯(cuò)誤.

答案：C當(dāng)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓小于9U0的時(shí)候，電子可以從極板61等效重力場(chǎng)1.內(nèi)容.

物體僅在重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是最常見(jiàn)、最基本的運(yùn)動(dòng)，但是對(duì)于處在勻強(qiáng)電場(chǎng)和重力場(chǎng)中物體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題就會(huì)變得復(fù)雜一些.此時(shí)可以將重力場(chǎng)與電場(chǎng)合二為一，用一個(gè)全新的“復(fù)合場(chǎng)”來(lái)代替，可形象稱(chēng)之為“等效重力場(chǎng)”.等效重力場(chǎng)1.內(nèi)容. 物體僅在重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是最常見(jiàn)、最基本622.與等效重力場(chǎng)對(duì)應(yīng)的概念及解釋.2.與等效重力場(chǎng)對(duì)應(yīng)的概念及解釋.633.舉例.3.舉例.64

【典題10】如圖6-3-14所示的裝置是在豎直平面內(nèi)放置的光滑絕緣軌道，處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶負(fù)電荷的小球從高為h的A處由靜止開(kāi)始下滑，沿軌道ABC運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入圓環(huán)R，斜面傾角為θ＝60°，sBC＝2R.若使小球在圓環(huán)內(nèi)能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，h至少為多少？(sin37°＝，cos37°＝0.8)圖6-3-14 【典題10】如圖6-3-14所示的裝置是在豎直平面內(nèi)65思路點(diǎn)撥：解此題應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)如果只有重力場(chǎng)，小球恰好做完整的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在最高點(diǎn)的受力特點(diǎn).(2)在重力場(chǎng)和電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中，小球恰好做完整的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在“最高點(diǎn)”的受力情況.

解：小球所受的重力和電場(chǎng)力都為恒力，故可將兩力等效為一個(gè)力F，如圖D52所示.可知F＝mg，方向與豎直方向成α＝37°角.由圖可知，小球做完整的圓周運(yùn)動(dòng)的臨界點(diǎn)是D點(diǎn)，思路點(diǎn)撥：解此題應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)如果只有重力場(chǎng)，小球恰好做66設(shè)小球恰好能通過(guò)D點(diǎn)，即達(dá)到D點(diǎn)時(shí)圓環(huán)對(duì)小球的彈力恰好圖D52設(shè)小球恰好能通過(guò)D點(diǎn)，即達(dá)到D點(diǎn)時(shí)圓環(huán)對(duì)小球的彈力恰67方法技巧把握三點(diǎn)，合理利用“等效法”解決問(wèn)題

(1)把電場(chǎng)力和重力合成一個(gè)等效力，稱(chēng)為等效重力. (2)等效重力的反向延長(zhǎng)線與圓軌跡的交點(diǎn)為帶電體在等效重力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn). (3)類(lèi)比“繩球”“桿球”模型臨界值的情況進(jìn)行分析解答.方法技巧把握三點(diǎn)，合理利用“等效法”解決問(wèn)題 (1)把電場(chǎng)力68

【觸類(lèi)旁通】(多選，2019年河南鄭州一模)如圖6-3-15所示，在豎直平面內(nèi)有水平向右、場(chǎng)強(qiáng)為1×104

N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng).在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一根長(zhǎng)2m的絕緣細(xì)線，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為0.08kg的帶電小球，小球靜止時(shí)懸線與豎直方向成37°角.若小球獲得一定初速度后恰能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，取小球在靜止時(shí)的位置為零電勢(shì)能點(diǎn)和零重力勢(shì)能點(diǎn)，cos37°＝，g＝10m/s2.下列說(shuō)法正確的是() 【觸類(lèi)旁通】(多選，2019年河南鄭州一模)如圖6-369圖6-3-15A.小球的電荷量q＝6×10－5C

B.小球在c點(diǎn)的動(dòng)能最小，且為1J C.小球在b點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能最小

D.小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能和機(jī)械能之和保持不變，且為5J圖6-3-15A.小球的電荷量q＝6×10－5C B.小70謝謝觀看！謝謝觀看！71

解析：小球靜止時(shí)懸線與豎直方向成37°角，受重力、拉力和電場(chǎng)力，三力平衡，根據(jù)平衡得：mgtan37°＝qE，解得：q＝mgtan37°

E＝6×10－5

C，故A正確；小球恰能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在等效“最高點(diǎn)”b速度最小，根據(jù)牛頓1J，故B錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，電勢(shì)能與機(jī)械能之和不變，所以機(jī)械能最小的位置是電勢(shì)能最大的位置，即與O點(diǎn)等高的最左的位置a點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；選等效“最低點(diǎn)”為零勢(shì)能點(diǎn)，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能和機(jī)械能之和為：E＝Ek＋Ep＋Ep′＝1J＋mg×2Lcos37°＋Eq×2Lsin37°＝5J，故D正確.

答案：AD 解析：小球靜止時(shí)懸線與豎直方向成37°角，受重力、拉力＝72第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)73一、電容平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.電容器.絕緣導(dǎo)體絕對(duì)值(1)組成：由兩個(gè)彼此______且又相互靠近的_______組成.(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電量的________.一、電容平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.電容器.絕緣導(dǎo)體絕對(duì)值(1742.電容.比值(1)定義：電容器所帶的電量與兩極板間電勢(shì)差的_______.(2)公式：C＝_______＝ΔQΔU.QU容納電荷106

(3)物理意義：電容是描述電容器____________本領(lǐng)大小的物理量.電容C由電容器本身的構(gòu)造因素決定，與U、Q無(wú)關(guān). (4)單位：1法拉(F)＝________微法(μF)＝1012皮法(pF).2.電容.比值(1)定義：電容器所帶的電量與兩極板間電勢(shì)差的753.平行板電容器的電容.正對(duì)面積

(1)影響因素：平行板電容器的電容與兩極板間的距離成反比，與兩極板的________成正比，并且跟板間插入的電介質(zhì)有關(guān).(2)公式：C＝________，k為靜電力常量.

εrS4πkd3.平行板電容器的電容.正對(duì)面積 (1)影響因素：平行板電容76二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示波管1.帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng).勻變速

(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上，做___________________. (2)用功能觀點(diǎn)分析：電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于粒子動(dòng)能的變化，即qU＝______________.直線運(yùn)動(dòng)二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示波管1.帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)772.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析.2.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析.78(續(xù)表)勻速直線v0v0t初速度為零的勻加速(續(xù)表)勻速直線v0v0t初速度79

3.示波管. (1)構(gòu)造：①_______；②_________；③_______.(如圖6-3-1所示)

圖6-3-1電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏 3.示波管.電子槍偏轉(zhuǎn)電極熒光屏80

(2)工作原理. ①如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒(méi)有加電壓，從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.

②YY′上加的是待顯示的_________.XX′上是機(jī)器自身的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓.若所加掃描電壓和信號(hào)電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的圖象.中心信號(hào)電壓 (2)工作原理.生一個(gè)亮斑. ②YY′上加的是待顯示的__81【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和.()(2)電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比.((3)放電后的電容器電荷量為零，電容也為零.((4)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中只能做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).()))(5)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力一定可以忽略不計(jì).()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×【基礎(chǔ)自測(cè)】和.()(2)電容器的電容與電容器所帶電荷量成反82

2.(多選)如圖

6-3-2所示，平行板電容器豎直放置，A板上用絕緣線懸掛一帶電小球，靜止時(shí)，絕緣線與固定的A板成θ角，平移B板，下列說(shuō)法正確的是()

圖6-3-2A.S閉合，B板向上平移一小段距離，θ角變大B.S閉合，B板向左平移一小段距離，θ角變大C.S斷開(kāi)，B板向上平移一小段距離，θ角變大D.S斷開(kāi)，B板向左平移一小段距離，θ角不變 2.(多選)如圖6-3-2所示，平行板電容器豎直放置，83解析：分析小球受力，由平衡條件可知tanθ＝qEmg，則場(chǎng)強(qiáng)E增大時(shí)，θ增加，E減小時(shí)，θ減小.當(dāng)S閉合時(shí)，電容器兩極

時(shí)，d不變，E不變，θ不變，A錯(cuò)誤；B板左移時(shí)，d減小，E增大，θ變大，B正確；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電容器所帶電荷量不變，取決于正對(duì)面積S，而與板間距離無(wú)關(guān)，B上移時(shí)，正對(duì)面積減小，E增大，θ變大，C正確；B左移時(shí)，d減小，E不變，θ不變，D正確.

答案：BCD解析：分析小球受力，由平衡條件可知tanθ＝qE，則場(chǎng)強(qiáng)84

3.一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所有離子的軌跡都是一樣的，這說(shuō)明所有離子()A.都具有相同的質(zhì)量C.都具有相同的比荷B.都具有相同的電荷量D.都是同一元素的同位素解析：軌跡相同的含義：偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)角度相同，即這離子只要有相同的比荷，軌跡便相同，C正確.

答案：C 3.一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場(chǎng)方向子()85

4.兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m、電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射入電場(chǎng)，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖6-3-3所示，OA間距為h，則此電子的初動(dòng)能為()圖6-3-3A.edh UB.dU ehC.eU dhD.eUh d 4.兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m86

解析：電子從O點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)的過(guò)程中，僅在電場(chǎng)力作用下速度逐漸減小，根據(jù)動(dòng)能定理可得－eUOA＝0－Ek，因?yàn)閁OA答案：D 解析：電子從O點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)的過(guò)程中，僅在電場(chǎng)力作用下87熱點(diǎn)1電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析[熱點(diǎn)歸納]1.分析比較的思路：(1)先確定是Q還是U不變：電容器保持與電源連接，U不變；電容器充電后與電源斷開(kāi)，Q不變.熱點(diǎn)1電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析1.分析比較的思路：(1882.兩類(lèi)動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的比較：2.兩類(lèi)動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的比較：89通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件90考向1兩種情況的動(dòng)態(tài)分析【典題1】(2018

年北京卷)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6-3-4所示，下列說(shuō)法正確的是()

圖6-3-4 A.實(shí)驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電考向1兩種情況的動(dòng)態(tài)分析【典題1】(2018年北京卷)91

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，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大

解析：當(dāng)用帶電玻璃棒與電容器a

板接觸，由于靜電感應(yīng)，從而在b

板感應(yīng)出等量的異種電荷，從而使電容器帶電，A正確；根據(jù)電容器的決定式C＝

εS4πkd，將電容器b板向上平移， B.實(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角確92

不變，則電壓U增大，則靜電計(jì)指針的張角變大，B錯(cuò)誤；根據(jù)電容器的決定式C＝

εS4πkd，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，則D錯(cuò)誤.

答案：A變，則電壓U減小，則靜電計(jì)指針的張角減小，C錯(cuò)誤；根據(jù) 據(jù)電容器的決定式C＝ εS，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，則93考向2與電容器兩板間場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)的問(wèn)題

【典題2】(2020

年安徽蚌埠一模)如圖6-3-5所示，水平放置的平行金屬板A、B通過(guò)開(kāi)關(guān)與電池相連.開(kāi)關(guān)閉合后，一帶電小球在A、B板之間的P點(diǎn)處于靜止，則()

圖6-3-5A.小球帶負(fù)電B.將A板向下移動(dòng)一小段距離，小球仍能靜止C.將A板向下移動(dòng)一小段距離，金屬板帶電荷量減少D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將B板向下移動(dòng)一小段距離，小球仍能靜止考向2與電容器兩板間場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)的問(wèn)題 【典題2】(202094

解析：由圖可知，A板帶負(fù)電，B板帶正電，兩板間的電場(chǎng)方向豎直向上，由于小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則小球的重力與電場(chǎng)力等大反向，所以小球帶正電，故A錯(cuò)誤；由題意可知，兩板間的電壓不變，將A板向下移動(dòng)一小段距離即兩板間距減小，

向上運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；由題意可知，兩板間的電壓不變，將A板向下移動(dòng)一小段距離即兩板間距減小，由公式C＝

εS4πkd可知， 解析：由圖可知，A板帶負(fù)電，B板帶正電，兩板間的電板向95誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，金屬板所帶電荷量不變，由公式C＝

εS4πkd、C間的場(chǎng)強(qiáng)不變，小球受到的電場(chǎng)力不變，所以小球仍能靜止，故D正確.

答案：D誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，金屬板所帶電荷量不變，由公式C＝ εS、C間96考向3電容器的應(yīng)用

【典題3】(2020

年河北衡水第十四中學(xué)月考)基于人的指紋具有終身不變性和唯一性的特點(diǎn)，發(fā)明了指紋識(shí)別技術(shù).目前許多國(guó)產(chǎn)手機(jī)都有指紋解鎖功能，常用的指紋識(shí)別傳感器是電容式傳感器，如圖6-3-6所示.指紋的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”.傳感器上有大量面積相同的小極板，當(dāng)手指貼在傳感器上時(shí)，這些小極板和正對(duì)的皮膚表面部分形成大量的小電容器，這樣在嵴處和峪處形成的電容器的電容大小不同.此時(shí)傳感器給所有的電容器充電后達(dá)到某一電壓值，然后電容器放電，電容值小的電容器放電較快，根據(jù)放電快慢的不同，就可考向3電容器的應(yīng)用 【典題3】(2020年河北衡水第十97以探測(cè)到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖象數(shù)據(jù).根據(jù)文中信息，下列說(shuō)法正確的是()

圖6-3-6A.在峪處形成的電容器電容較大B.在峪處形成的電容器放電較慢C.充電后在嵴處形成的電容器的電荷量大D.潮濕的手指頭對(duì)指紋識(shí)別絕對(duì)沒(méi)有影響以探測(cè)到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖象數(shù)據(jù).根據(jù)文中信息，下98解析：根據(jù)電容的計(jì)算公式C＝

εS4πkd可得，極板與指紋峪(凹下部分)距離d大，構(gòu)成的電容器電容小，故A錯(cuò)誤；傳感器給所有的電容器充電后達(dá)到某一電壓值，然后電容器放電，所以所有的電容器電壓一定，根據(jù)Q＝CU＝

εSU4πkd可知，極板與峪處(凹的部分，d大，電容小)構(gòu)成的電容器充上的電荷較少，所以在峪處形成的電容器放電過(guò)程中放電時(shí)間短，放電快；反之，在嵴處形成的電容器電容大，電荷量大，放電時(shí)間長(zhǎng)，故C正確，B錯(cuò)誤；濕的手與傳感器之間有水填充，改變了原來(lái)匹配成平行板電容器的電容，所以會(huì)影響指紋解鎖，故D錯(cuò)誤.

答案：C解析：根據(jù)電容的計(jì)算公式C＝ εS可得，極板與指紋峪(凹下99熱點(diǎn)2帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)[熱點(diǎn)歸納]1.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.熱點(diǎn)2帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)[熱點(diǎn)歸納]1002.帶電粒子(體)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理.2.帶電粒子(體)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理.101考向1根據(jù)牛頓動(dòng)力學(xué)分析帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

【典題4】(多選，2018年新課標(biāo)Ⅲ卷)如圖6-3-7，一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平，兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號(hào)相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等.現(xiàn)同時(shí)釋放a、b，它們由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在隨后的某時(shí)刻t，a、b經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，a、b間的相互作用和重力可忽略.下列說(shuō)法正確的是()考向1根據(jù)牛頓動(dòng)力學(xué)分析帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 【典題4102圖6-3-7A.a的質(zhì)量比b的大B.在t時(shí)刻，a的動(dòng)能比b的大C.在t時(shí)刻，a和b的電勢(shì)能相等D.在t時(shí)刻，a和b的動(dòng)量大小相等圖6-3-7A.a的質(zhì)量比b的大B.在t時(shí)刻，a103

解析：根據(jù)題述可知，微粒a向下加速運(yùn)動(dòng)，微粒b向上加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)a、b經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，可知a的加速度大小大于b的加速度大小，即aa>ab.對(duì)微粒a，由牛頓第二定律，qE＝maaa，對(duì)微粒b，由牛頓第二定律，qE＝mbab，聯(lián)立解得：qEqE

>ma

mb，由此式可以得出a的質(zhì)量比b的小，A錯(cuò)誤；在a、b兩微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，a微粒所受合外力等于b微粒，a微粒的位移大于b微粒，根據(jù)動(dòng)能定理，在t時(shí)刻，a的動(dòng)能比b的大，B正確；由于在t時(shí)刻兩微粒經(jīng)過(guò)同一水平面，電勢(shì)相等，電荷量大小相等，符號(hào)相反，所以在t時(shí)刻，a和b的電勢(shì)能不等，C錯(cuò)誤；由于a微粒受到的電場(chǎng)力(合外力)等于b微粒受到的電場(chǎng)力(合外力)，根據(jù)動(dòng)量定理，在t時(shí)刻，a微粒的動(dòng)量等于b微粒，D正確.

答案：BD 解析：根據(jù)題述可知，微粒a向下加速運(yùn)動(dòng)，微粒b向上104考向2根據(jù)功能關(guān)系處理帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

【典題5】(2017年新課標(biāo)Ⅱ卷)如圖6-3-8所示，兩水平面(虛線)之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng).自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量為m、電荷量分別為q和－q(q>0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出.小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開(kāi).已知N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)考向2根據(jù)功能關(guān)系處理帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題105動(dòng)，剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的1.5倍.不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g.求：圖6-3-8(1)M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比.(2)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度.(3)該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小.動(dòng)，剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的1.5倍106

解：(1)設(shè)帶電小球M、N拋出的初速度均為v0，則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍為v0；M、N在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為a，在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為s1

和s2；由運(yùn)動(dòng)公式可得

v0－at＝0①聯(lián)立①②③式解得s1∶s2＝3∶1.④ 解：(1)設(shè)帶電小球M、N拋出的初速度均為v0，則它107

(2)設(shè)A點(diǎn)距離電場(chǎng)上邊界的高度為h，小球下落h時(shí)在豎直方向的分速度為vy，則

(2)設(shè)A點(diǎn)距離電場(chǎng)上邊界的高度為h，小球下落h108v0

qE(3)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小球M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，則

＝vy

mg，a＝Eq m⑨

設(shè)M、N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1

和Ek2，由功能關(guān)系有

v0qE(3)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小球M進(jìn)入電109方法技巧對(duì)于帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，無(wú)論是忽略重力還是考慮重力，解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)都要注意分析是做勻速運(yùn)動(dòng)還是勻變速運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題常以平衡條件F合＝0作為突破口進(jìn)行求解，勻變速直線運(yùn)動(dòng)根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知，合力一定和速度在一條直線上，然后運(yùn)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)或能量觀點(diǎn)求解. (1)運(yùn)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)時(shí)，先分析帶電粒子(體)的受力情況，根據(jù)F合＝ma得出加速度，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程可得出所求物理量. (2)運(yùn)用能量觀點(diǎn)時(shí)，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若不計(jì)重力，電場(chǎng)力做的功等于動(dòng)能的變化量；若考慮重力，則合力做的功等于動(dòng)能的變化量.方法技巧對(duì)于帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，無(wú)論是忽略110熱點(diǎn)3帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

[熱點(diǎn)歸納] 1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)的兩個(gè)結(jié)論：

(1)不同的帶電粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)(U0)加速后再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)(U)射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度(φ)總是相同的.熱點(diǎn)3帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) [熱點(diǎn)歸納]1112.處理帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的方法.2.處理帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的方法.112考向1帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

【典題6】(2020

年浙江卷)如圖6-3-9所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速度v0

從MN連線上的P點(diǎn)水平向右射入大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.已知MN與水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，則粒子到達(dá)MN連線上的某點(diǎn)時(shí)()A.所用時(shí)間為mv0

qEB.速度大小為3v0圖6-3-9D.速度方向與豎直方向的夾角為30°考向1帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 【典題6】(2020年浙113故C正確；由于平拋推論可知，tanα＝2tanβ，可知速度正切tanα＝2tan45°＝2>tan60°，可知速度方向與豎直方向的夾角小于30°，故D錯(cuò)誤.

答案：C故C正確；由于平拋推論可知，tanα＝2tanβ，可114考向2帶電粒子在電場(chǎng)中的先加速后偏轉(zhuǎn)

【典題7】圖6-3-10甲是用來(lái)使帶正電的離子加速和偏轉(zhuǎn)的裝置，圖乙為該裝置中加速與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的等效模擬圖.以y軸為界，左側(cè)為沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，右側(cè)為沿y軸負(fù)方向的另一勻強(qiáng)電場(chǎng).已知OA⊥AB，OA＝AB，且OB間的電勢(shì)差為U0.若在x軸上的C點(diǎn)無(wú)初速地釋放一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子(不計(jì)重力)，結(jié)果正離子剛好通過(guò)B點(diǎn)，求：考向2帶電粒子在電場(chǎng)中的先加速后偏轉(zhuǎn) 【典題7】圖6-115甲乙

圖6-3-10 (1)CO間的距離d. (2)粒子通過(guò)B點(diǎn)的速度大小.

解：(1)設(shè)正離子到達(dá)O點(diǎn)的速度為v0(其方向沿x軸的正方向)，則正離子從C點(diǎn)到O點(diǎn)，由動(dòng)能定理得：甲乙 圖6-3-10116通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件117通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件118考向3運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解思想和功能關(guān)系處理

【典題8】(2020

年山西長(zhǎng)治第二中學(xué)月考)如圖6-3-11所示，在豎直平面內(nèi)的平面直角坐標(biāo)系xOy中，x軸上方有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，有一質(zhì)量為m，電荷量為－q(－q＜0)的帶電絕緣小球，從y軸上的P(0，L)點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，運(yùn)動(dòng)至x軸上的A(－L，0)點(diǎn)時(shí)，恰好無(wú)碰撞地沿切線方向進(jìn)入在x軸下方豎直放置的四分之三圓弧形光滑絕緣細(xì)管.細(xì)管的圓心O1位于y軸上，交y軸于點(diǎn)B，交x軸于A點(diǎn)和C(L，0)點(diǎn).該細(xì)管固定且緊貼x軸，內(nèi)徑略大于小球半徑.小球直徑遠(yuǎn)小于圓弧半徑，不計(jì)一切阻力，重力加速度為g.求：考向3運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解思想和功能關(guān)系處理 【典題8】(20119(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.(2)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)管的壓力的大小和方向.(3)小球從C點(diǎn)飛出后會(huì)落在x軸上的哪一位置.圖6-3-11(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.(2)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)120

解：(1)小球釋放后在重力和電場(chǎng)力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小球從A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入，則此時(shí)速度方向與豎直方向的夾角為45°，即加速度方向與豎直方向的夾角為45°，則

tan45°＝mg Eq，解得：E＝mg

.

q 解：(1)小球釋放后在重力和電場(chǎng)力的作用下做勻加速直線t121通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件122通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六電場(chǎng)第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件123熱點(diǎn)4帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

[熱點(diǎn)歸納] 1.此類(lèi)題型一般有三種情況：一是粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解)；二是粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究)；三是粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場(chǎng)的特點(diǎn)分段研究).熱點(diǎn)4帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) [熱點(diǎn)歸納]1242.解答帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的思維方法.

(1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱(chēng)性的特征，求解粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度、位移、做功或確定與物理過(guò)程相關(guān)的邊界條件. (2)分析時(shí)從兩條思路出發(fā)：一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系.(3)注意對(duì)稱(chēng)性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用.2.解答帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的思維方法. (1)注重全面125

【典題9】(2020

年湖南長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)如圖6-3-12甲所示，兩平行金屬板a、b間距為d，在兩板右側(cè)裝有熒光屏MN(絕緣)，O為其中點(diǎn).在兩板a、b上加上如圖乙所示的電壓，電壓最大值為U0.現(xiàn)有一束帶正電的離子束(比荷為k)，從兩板左側(cè)沿中線方向以初速度v0，連續(xù)不斷地射入兩板間的電場(chǎng)中，設(shè)所有離子均能打到熒光屏MN上，已知金屬板長(zhǎng)L＝2v0t0，則在熒光屏上出現(xiàn)亮線的長(zhǎng)度為() 【典題9】(2020年湖南長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)如圖6-3-126甲乙圖6-3-12甲乙圖6-3-12127

解析：t＝0時(shí)刻射入的粒子打在靶上的位置與靶心O′的距離最大，設(shè)此距離為ymax，此粒子在0至t0

時(shí)間內(nèi)，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎t0

至2t0

時(shí)間內(nèi)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，