2020版高考物理大一轮复习第七章静电场第3讲电容器的电容带电粒子在电场中的运动学案

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1、第3讲　电容器的电容、带电粒子在电场中的运动[考试标准]知识内容考试要求说明电容器的电容c1.不要求应用平行板电容器电容的决定式进行计算．2.示波管问题的分析与计算不涉及两个偏转电极同时加电压的情形．3.解决带电粒子偏转运动问题只限于垂直电场方向入射且偏转电极加恒定电压的情形.带电粒子在电场中的运动d一、电容器1．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．公式C＝和C＝的比较(1)定义式：C＝，不能理解为电容C与Q成正比、

2、与U成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关．(2)决定式：C＝，εr为电介质的相对介电常数，S为极板正对面积，d为板间距离．自测1　(2016·浙江4月选考·7)关于电容器，下列说法正确的是(　　)A．在充电过程中电流恒定B．在放电过程中电容减小C．能储存电荷，但不能储存电能D．两个彼此绝缘又靠近的导体可视为电容器答案　D解析　由电容器的充、放电曲线可知，充电过程中，电流不断减小，A错误；电容是电容器储存电荷的本领，不随充、放电过程变化，B错误；电容器中的电场具有电场能，C错误；两个彼此绝缘又靠近的导体是可以储存电荷的，

3、可视为电容器，D正确．二、带电粒子在电场中的运动1．加速问题若不计粒子的重力且无其他外力作用，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子的动能的增量．(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝mv2－mv02.(2)在非匀强电场中：W＝qU＝mv2－mv02.2．带电粒子在电场中偏转的运动规律不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，如图1.图1(1)沿初速度方向做匀速直线运动运动时间(2)沿电场力方向，做匀加速直线运动自测2　如图2所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子的入射速度为原来的2倍，电子

4、仍从正极板边缘射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板间的距离应变为原来的(　　)图2A．2倍B．4倍C.D.答案　C命题点一　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，电容器两极板间的电势差U保持不变．(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变．2．动态分析思路(1)U不变①根据C＝＝先分析电容的变化，再分析Q的变化．②根据E＝分析场强的变化．③根据UAB＝E·d分析某点电势变化．(2)Q不变①根据C＝＝先分析电容的变化，再分析U的变化．②根据E＝＝分析场强变化．例1　静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来

5、定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图3所示，A、B是平行板电容器的两个金属极板，极板B固定，A可移动，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，则下列说法正确的是(　　)图3A．断开S后，将A向左移动少许，静电计指针张开的角度减小B．断开S后，将A向上移动少许，静电计指针张开的角度增大C．保持S闭合，在A、B间插入一电介质，静电计指针张开的角度增大D．保持S闭合，将变阻器滑动触头向右移动，静电计指针张开的角度减小答案　B解析　静电计的指针张开的角度与静电计金属球和外壳之间的电势差相对应，断开开关S后，将A向左移动少许，电容器的电荷量不变，由C＝知电容减小，由U

6、＝知电势差增大，静电计指针张开的角度增大，A错；同理，断开S后，将A向上移动少许，电容减小，电势差增大，静电计指针张开的角度增大，B对；保持S闭合，无论是在A、B间插入一电介质，还是将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差均为路端电压，静电计指针张开的角度不变，C、D错．变式1　一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上．若将云母介质移出，则电容器(　　)A．极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B．极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C．极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D．极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变答案　D

7、解析　由C＝可知，当将云母介质移出时，εr变小，电容器的电容C变小；因为电容器接在恒压直流电源上，故U不变，根据Q＝CU可知，当C减小时，Q减小，再由E＝，由于U与d都不变，故电场强度E不变，选项D正确．变式2　如图4所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则(　　)图4A．θ增大，E增大B．θ增大，Ep不变C．θ减小，Ep增大D．θ