2020版物理新增分大一轮新高考讲义---第七章 静电场 第3讲

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1、2020版物理新增分大一轮新高考讲义第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动一、电容器及电容1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成．(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值．(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异种电荷，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，放电过程中电场能转化为其他形式的能．2．电容(1)定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值．(2)定义式：C＝.(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF).1F＝106μF＝1

2、012pF.(4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低．(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关．3．平行板电容器的电容(1)决定因素：正对面积，相对介电常数，两板间的距离．(2)决定式：C＝.自测　对于某一电容器，下列说法正确的是(　　)A．电容器所带的电荷量越多，电容越大B．电容器两极板间的电势差越大，电容越大C．电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍D．电容器两极板间的电势差减小到原来的，它的电容也减小到原来的答案　C解析　根据公式C＝可得，电容的大小跟电

3、容两端的电势差以及电容器所带的电荷量的多少无关，根据公式C＝可得电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍，所以C正确，A、B、D错误．二、带电粒子在电场中的运动1．加速(1)在匀强电场中，W＝qEd＝qU＝mv2－mv.(2)在非匀强电场中，W＝qU＝mv2－mv.2．偏转(1)运动情况：如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动，如图1所示．图1(2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动．根据运动的合成与分解的知识解决有关问题．(3

4、)基本关系式：运动时间t＝，加速度a＝＝＝，偏转量y＝at2＝，偏转角θ的正切值：tanθ＝＝＝.命题点一　实验：观察电容器的充、放电现象1．实验原理(1)电容器的充电过程如图2所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0.图2(2)电容器的放电过程如图3所示

5、，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小，最后减小到零．实验器材：6V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡．图32．实验步骤(1)按图4连接好电路．图4(2)把单刀双掷开关S接1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．(3)将单刀双掷开关S接2，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．(4)记录好实验结果，关闭电源．实验记录和分析：实

6、验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭电流表1电流表1的读数由大到小最后为零电压表电压表的读数由小到大最后为6V电容器放电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭电流表2电流表2的读数由大到小最后为零电压表电压表的读数由大到小最后为零3．注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计．(2)要选择大容量的电容器．(3)实验要在干燥的环境中进行．(4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表．例1　电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象．图5甲是用电流传感

7、器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6V.图5先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I－t图象如图乙所示．根据图象估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，该电容器电容为________μF(结果保留整数)．答案　3.04×10－3　507解析　由于Q＝It，可知题图乙中图象与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数

8、为38，所以释放的电荷量为q＝8×10－5×38C＝3.04×10－3C．根据电容器的电容C＝可知，C＝F≈5.07×10－4F＝507μF.命题点二　平行板电容器的动态分析1．两类典型问题(1)电容器始终与恒压电源相连