1、第3講電容器的電容、帶電粒子在電場中的運動,第六章靜電場,考試標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)容索引,過好雙基關(guān) 回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,研透命題點 細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點,課時作業(yè) 限時訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度,過好雙基關(guān),一、電容器 1.電容器的充、放電 (1)充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的_ ，電容器中儲存 . (2)放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中 轉(zhuǎn)化為其他形式的能.,異種,電荷,電場能,電場能,(1)定義式：C 不能理解為電容C與Q成正比、與U成反比，一個電容器電容的大小是由電容器 決定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關(guān). (2)決定式：C r為電介質(zhì)的相對

2、介電常數(shù)，S為極板 ，d為板間距離.,本身的因素,正對面積,自測1下列關(guān)于電容器的敘述正確的是 A.電容器是儲存電荷和電能的容器，只有帶電的容器才稱為電容器 B.從C 可以看出，電容的大小取決于帶電荷量和電壓 C.電容器所帶的電荷量是指兩個極板所帶電荷量的絕對值 D.電容器充電過程，是將電能轉(zhuǎn)變成電容器的電場能并儲存起來的過 程；電容器放電過程，是將電容器儲存的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的 能的過程,答案,二、帶電粒子在電場中的運動 1.加速問題 若不計粒子的重力且無其他外力作用，則電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子的 的增量. (1)在勻強電場中：WqEdqU . (2)在非勻強電場中：WqU .

3、,動能,(1)沿初速度方向做 運動,2.帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的運動規(guī)律 不計重力的帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場，如圖1.,勻速直線,圖1,a.能飛出電容器：t . b.不能飛出電容器：d0 at2 ， t_,運動時間,(2)沿電場力方向，做 運動,離開電場時的偏移量：y at2 . 離開電場時的速度偏轉(zhuǎn)角：tan .,勻加速直線,自測2如圖2所示，兩極板與電源相連接，電子從負(fù)極板邊緣垂直電場方向射入勻強電場，且恰好從正極板邊緣飛出，現(xiàn)在使電子的入射速度為原來的2倍，而電子仍從原來位置射入，且仍從正極板邊緣飛出，則兩極板間的距離應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?答案,圖2,研透命題點,命題點一平行

4、板電容器的動態(tài)分析,1.電容器始終與恒壓電源相連，電容器兩極板間的電勢差U保持不變. 2.電容器充電后與電源斷開，電容器兩極所帶的電荷量Q保持不變. 3.U不變,A.若將S斷開，則油滴將做自由落體運動，G表中無電流 B.若將A向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G表中有ab的電流 C.若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速運動，G表中有ba的電流 D.若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運動，G表中有ba的電流,拓展點電容器充放電分析 例1如圖3所示，兩塊較大的金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，開關(guān)S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法正確

5、的是,圖3,答案,解析,若將A向左平移一小段位移，則電容C變小，電壓U不變，則QCU變小，所以電流由ba，此時油滴仍靜止，選項B錯誤.,答案,解析,變式1(2017嘉興市質(zhì)檢)超級電容器又叫雙電層電容器，是一種新型儲能裝置，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、具有特殊性能的電容器.如圖4為一款標(biāo)有“2.7 V,3 000 F”的超級電容器，據(jù)此可知該款電容器 A.放電時電容不變 B.充電時電能減少 C.在2.7 V電壓下才能工作 D.兩極所加電壓為2.7 V時，電容才達(dá)到3 000 F,圖4,解析電容器的電容由電容器本身因素決定，放電時電容不變，故A正確； 充電時，其他形式

6、的能轉(zhuǎn)化成電能，即電能增加，故B錯誤； 電容器在低于2.7 V的電壓下仍可正常工作，故C錯誤； 電容與電壓無關(guān)，其大小一直是3 000 F，故D錯誤.,答案,變式2用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖5).設(shè)兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為.實驗中，極板所帶電荷量不變，若 A.保持S不變，增大d，則不變 B.保持S不變，增大d，則變小 C.保持d不變，增大S，則變小 D.保持d不變，增大S，則不變,圖5,解析,保持d不變，增大S，電容器電容增大，電勢差變小，靜電計指針偏角變小，選項C正確，D錯誤.,變式3一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流

7、電源上.若將云母介質(zhì)移出，則電容器 A.極板上的電荷量變大，極板間電場強度變大 B.極板上的電荷量變小，極板間電場強度變大 C.極板上的電荷量變大，極板間電場強度不變 D.極板上的電荷量變小，極板間電場強度不變,答案,解析,命題點二帶電粒子(帶電體)在電場中的直線運動,1.帶電粒子在電場中運動時是否考慮重力的處理方法 (1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說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，除有說明或有明確的暗示以外，一般都要考慮重力.,2.帶電粒子在電場中運動時的兩種解題思路 (1)應(yīng)用牛頓運動定律處理帶電粒子的直

8、線運動 帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強電場，受到的電場力與速度方向在一條直線上，帶電粒子做勻變速直線運動，根據(jù)帶電粒子的受力情況，用牛頓運動定律和運動學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移、時間等. (2)用動能定理處理帶電粒子在電場中的直線運動 對帶電粒子進(jìn)行受力分析，確定有哪幾個力做功，做正功還是負(fù)功；確定帶電粒子的初、末狀態(tài)的動能，根據(jù)動能定理列方程求解.,例2(2016浙江4月選考8)密立根油滴實驗原理如圖6所示.兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負(fù)極相接，板間電壓為U，形成豎直向下電場強度大小為E的勻強電場.用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和帶電荷量各不相同的油滴.通過顯微鏡可找

9、到懸浮不動的油滴，若此懸浮油滴的質(zhì)量為m，則下列說法正確的是 A.懸浮油滴帶正電 B.懸浮油滴的帶電荷量為 C.增大電場強度大小，懸浮油滴將向上運動 D.油滴的帶電荷量不一定是電子帶電荷量的整數(shù)倍,圖6,答案,解析,解析油滴懸浮不動，說明其所受的電場力與重力平衡，所以帶負(fù)電，A錯； 由Eqmg得q 所以B錯； 如果增大電場強度大小，油滴所受的電場力增大，油滴就會向上運動，C對； 所有帶電體的電荷量都是電子帶電荷量的整數(shù)倍，D錯.,拓展點1帶電粒子在勻強電場中的直線運動 變式4兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點，然后返回，如圖

10、7所示， h，此電子具有的初動能是,答案,圖7,解析,拓展點2帶電粒子在交變電場中的直線運動 變式5如圖8所示，A、B兩金屬板平行放置，在t0時將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計).分別在A、B兩板間加上下列哪種電壓時，有可能使電子到不了B板,答案,圖8,拓展點3帶電粒子在電場力和重力作用下的直線運動問題 變式6如圖9所示，一帶電液滴在重力和勻強電場對它的作用力作用下，從靜止開始由b沿直線運動到d，且bd與豎直方向所夾的銳角為45，則下列結(jié)論不正確的是 A.此液滴帶負(fù)電 B.液滴的加速度等于 C.合力對液滴做的總功等于零 D.液滴的電勢能減少,答案,解析,圖9,解析帶電液滴由靜止開

11、始沿bd做直線運動，所受的合力方向必定沿bd直線，液滴受力情況如圖所示，電場力方向水平向右，與電場方向相反，所以此液滴帶負(fù)電，故選項A正確；,因為合力的方向與運動的方向相同，故合力對液滴做正功，故選項C錯誤； 由于電場力所做的功W電Eqxbdsin 450，故電場力對液滴做正功，液滴的電勢能減少，故選項D正確，故選C.,變式7(2017浙江4月選考8)如圖10所示，在豎直放置間距為d的平行板電容器中，存在電場強度為E的勻強電場.有一質(zhì)量為m、電荷量為q的點電荷從兩極板正中間處靜止釋放.重力加速度為g.則點電荷運動到負(fù)極板的過程,答案,解析,圖10,命題點三帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn),1.帶電粒子在

12、勻強電場中偏轉(zhuǎn)時的兩個結(jié)論 (1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時速度的偏轉(zhuǎn)角總是相同的.,(2)粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長線與初速度延長線的交點O為粒子水平位移的中點，即O到電場邊緣的距離為,2.帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)的功能關(guān)系,例3如圖11所示，兩塊相同的金屬板正對著水平放置，板間距離為d.當(dāng)兩板間加電壓U時，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以水平速度v0從A點射入電場，經(jīng)過一段時間后從B點射出電場，A、B間的水平距離為L，不計粒子的重力.求： (1)帶電粒子從A點運動到B點經(jīng)歷的時間；,解析帶電粒子在水平方向做勻速直線運動，從A點到B點經(jīng)歷時

13、間t,答案,解析,圖11,(2)帶電粒子經(jīng)過B點時速度的大?。?解析帶電粒子在豎直方向做勻加速直線運動，,答案,解析,經(jīng)過B點時粒子沿豎直方向的速度大小,(3)A、B間的電勢差.,解析粒子從A點運動到B點過程中，由動能定理得：,答案,解析,變式8(2016紹興市聯(lián)考)如圖12所示，電荷量之比為qAqB13的帶電粒子A、B以相同的速度v0從同一點出發(fā)，沿著跟電場強度垂直的方向射入平行板電容器中，分別打在C、D點，若OCCD，忽略粒子重力的影響，則下列說法不正確的是 A.A和B在電場中運動的時間之比為12 B.A和B運動的加速度大小之比為41 C.A和B的質(zhì)量之比為112 D.A和B的位移大小之比

14、為11,答案,解析,圖12,互作用力可忽略)，經(jīng)P、Q兩板間的加速電場加速后，以速度v0從a點沿ab方向水平進(jìn)入邊長為L的正方形abcd勻強電場區(qū)域(電場方向豎直向上)，離子從abcd邊界上某點飛出時的動能為mv02.求： (1)P、Q兩板間的電壓U；,變式9(2017金華十校聯(lián)考)如圖13所示，離子發(fā)生器在P極板產(chǎn)生一束質(zhì)量為m、電荷量為q的離子(初速度可忽略，重力不計，離子間的相,解析離子在PQ間加速過程，根據(jù)動能定理，,答案,解析,圖13,(2)離子離開abcd區(qū)域的位置；,答案,解析,答案bc邊中點,(3)abcd區(qū)域內(nèi)勻強電場的場強E的大小.,解析,解析離子在abcd區(qū)域內(nèi)運動過程，

15、,答案,課時作業(yè),1.(2017溫州市質(zhì)檢)如圖1所示，絕緣支架上固定兩金屬板，金屬板之間的距離可調(diào)，下列說法正確的是 A.該裝置太大了，所以不能稱為電容器 B.兩金屬板構(gòu)成電容器，充電后能夠儲存電荷 C.電容器能夠儲存電荷，不能儲存電場能 D.因為裝置沒有帶電，所以電容為零,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,圖1,解析由該電子元件的銘牌“16 V1 000 F”，F(xiàn)是電容的單位，可知這個電子元件是電容器，其電容是1 000 F，耐壓值為16 V，擊穿電壓要大于16 V；由QCU知，C一定，帶電荷量與實際電壓成正比，故B正確，A、C、D錯誤.,2.(

16、2017湖州市高一期末)如圖2所示是一個常用的電子元件，該電子元件A.是電阻 B.電容是1 000 F C.帶電荷量是16 000 C D.擊穿電壓為16 V,圖2,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,A.斷開S后，將A向左移動少許，靜電計指針張開的角度減小 B.斷開S后，將A向上移動少許，靜電計指針張開的角度增大 C.保持S閉合，在A、B間插入一電介質(zhì)，靜電計指針張開的角度增大 D.保持S閉合，將變阻器滑動觸頭向右移動，靜電計指針張開的角度減小,3.靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的，用其指針張角的大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大小.如圖

17、3所示，A、B是平行板電容器的兩個金屬極板，極板B固定，A可移動，開始時開關(guān)S閉合，靜電計指針張開一定角度，則下列說法正確的是,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,圖3,解析,同理，斷開S后，將A向上移動少許，電容減小，電勢差增大，靜電計指針張開的角度增大，B對； 保持S閉合，無論是在A、B間插入一電介質(zhì)，還是將滑動變阻器滑動觸頭向右或向左移動，靜電計金屬球和外殼之間的電勢差均為路端電壓，靜電計指針張開的角度不變，C、D錯.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,4.已知靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為：電流從

18、左邊接線柱流進(jìn)電流計，指針向左偏.如圖4所示，如果在導(dǎo)電液體的深度h發(fā)生變化時觀察到指針正向左偏轉(zhuǎn)，則 A.導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在增大 B.導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在增大 C.導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在減小 D.導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在減小,圖4,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析電流計指針向左偏轉(zhuǎn)，說明流過電流計G的電流由左右，則導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，電容器兩端間的電勢差不變，由QCU可知，導(dǎo)體芯A與液體形成的電容器的電容減小，根據(jù)C 知正對面積減小，則液體的深度h在減小，

19、故D正確，A、B、C錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,5.如圖5所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地，在兩極板間有一固定在P點的點電荷，以E表示兩板間的電場強度，Ep表示點電荷在P點的電勢能，表示靜電計指針的偏角.若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則 A.增大，E增大 B.增大，Ep不變 C.減小，Ep增大 D.減小，E不變,圖5,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1

20、4,15,6.如圖6所示，矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強電場，兩個帶正電粒子a和b以相同的水平速度射入電場，粒子a由頂點A射入，從BC的中點P射出，粒子b由AB的中點O射入，從頂點C射出.若不計重力，則a和b的比荷(帶電荷量和質(zhì)量的比值)之比是 A.18 B.81 C.12 D.21,圖6,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,電荷量為q的粒子.在電場力的作用下，兩粒子同時從靜止開始運動.已知兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距 的平面.若兩粒子間相互作用力可忽略，不計

21、重力，則Mm為 A.32 B.21 C.52 D.31,7.如圖7所示，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng).在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q0)的粒子；在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m、,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,圖7,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,8.如圖8所示，一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的直流電源相連，極板水平放置，極板間距為d；在下極板上疊放一厚度為l的金屬板，其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中.當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，粒子P開始運動.重力加速度為g.粒子運動的加速

22、度為,答案,解析,圖8,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,9.如圖9所示，帶電平行金屬板A、B，板間的電勢差為U，板間距離為d，A板帶正電，B板中央有一小孔.一帶電的微粒，帶電荷量為q，質(zhì)量為m，自孔的正上方距B板高h(yuǎn)處由靜止自由下落，若微粒恰 能落至A、B板的正中央C點，則下列說法中，錯誤的是 A.微粒在下落過程中動能逐漸增大，重力勢能逐漸減小 B.微粒下落過程中重力做功為 C.微粒落入電場中，電勢能逐漸增加，其增加量為 D.若微粒從距B板高2h處自由下落，則恰好能到達(dá)A板,答案,1

23、,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,圖9,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,10.(2016杭州市十校聯(lián)考)如圖10所示，電子在電勢差為U1的加速電場中的左極板位置由靜止開始運動，然后射入電勢差為U2的兩塊水平的平行極板間的偏轉(zhuǎn)電場中，入射方向跟極板平行.整個裝置處在真空中，重力可忽略.在滿足電子能射出平行極板區(qū)域的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是 A.U1變大、U2變大 B.U1變小、U2變大 C.U1變大、U2變小 D.U1變小、U2變小,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,

24、12,13,14,15,圖10,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,11.真空中的某裝置如圖11所示，其中平行金屬板A、B之間有加速電場，C、D之間有偏轉(zhuǎn)電場，M為熒光屏.今有質(zhì)子、氘核和粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，最后打在熒光屏上.已知質(zhì)子、氘核和粒子的質(zhì)量之比為124，電荷量之比為112，則下列判斷中正確的是 A.三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷的時間相同 B.三種粒子打到熒光屏上的位置相同 C.偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為122 D.偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為124,答案,解析,1,2,3,4

25、,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,圖11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,偏轉(zhuǎn)電場的電場力做功為WqEy，則W與q成正比，三種粒子的電荷量之比為112，則有電場力對三種粒子做功之比為112，故C、D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,12.(2016寧波市九校聯(lián)考)如圖12所示，M、N是豎直放置的兩平行金屬板，分別帶等量異種電荷，兩極間產(chǎn)生一個水平向右的勻強電場，場強為E，一質(zhì)量為m、電荷量為q的微粒，以初速度v0豎直向上從兩極正中間的A點射入勻強電場中，微粒垂直打到N極上的C點，已知A

26、BBC.不計空氣阻力，則下列判斷錯誤的是 A.微粒在電場中做勻變速曲線運動 B.微粒打到C點時的速率與射入電場時的速率相等,圖12,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析微粒受重力和電場力，兩個力都是恒力，由平行四邊形定則知，微粒所受合力為恒力，故微粒做勻變速曲線運動，選項A正確；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,13.(2017嘉興市質(zhì)檢)如圖13所示為密立根油滴實驗示意圖，兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正、負(fù)極相接，使板間形成豎直向下、場強為E的勻強電場.用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷

27、量各不,解析根據(jù)油滴受力平衡知電場力向上，故油滴帶負(fù)電.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,圖13,答案負(fù)電,相同的油滴.在某次實驗中觀察到兩板中間位置有一個油滴懸浮在電場中，若油滴質(zhì)量為m，兩板間距離為d，已知重力加速度為g，求： (1)油滴的帶電性質(zhì)；,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,(2)油滴所帶的電荷量；,(3)若僅將場強變?yōu)樵瓉淼?倍，其他條件不變，試分析油滴向哪個方向運動并求油滴到達(dá)金屬板的時間？,解析電場力變大，油滴向上運動，2qEmgma，,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,14.(2017浙江11月選考19)如圖14所示，AMB是一條長L10 m的絕緣水平軌道，固定在離水平地面高h(yuǎn)1.25 m處，A、B為端點，M為中點，軌道MB處在方向豎直向上、大小E5103