【物理】2019届一轮复习人教版 电容器 带电粒子在电场中的运动 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 电容器 带电粒子在电场中的运动 学案

‎（一）真题速递 ‎1.(2018·全国卷Ⅲ ·T21) 如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平,两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。现同时释放a、b,它们由静止开始运动,在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。a、b间的相互作用和重力可忽略,下列说法正确的是 (　　)‎ A.a的质量比b的大 B.在t时刻,a的动能比b的大 C.在t时刻,a和b的电势能相等 D.在t时刻,a和b的动量大小相等 ‎【答案】B、D ‎2.（2018·北京高考·T7）研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是(　　)‎ A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电 B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小 C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大 D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大 ‎【答案】A ‎3.(2018·江苏高考 ‎ ·T5)如图所示,水平金属板A、B分别与电源两极相连,带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离,两金属板表面仍均为等势面,则该油滴 (　　)‎ A.仍然保持静止 B.竖直向下运动 C.向左下方运动 D.向右下方运动 ‎【答案】D ‎4.(2018·江苏高考·T8)如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到80 V时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电。放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电。这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光。该电路 (　　)‎ A.充电时,通过R的电流不变 B.若R增大,则充电时间变长 C.若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大 D.若E减小为85 V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 ‎【答案】B、C、D ‎（二）考纲解读 主题 ‎ 内容 ‎ 要求 ‎ 说明 ‎ 电场 带电粒子在匀强电场中的运动 示波管 ‎ 常见电容器、电容器的电压、电荷量和电容的关系 Ⅱ Ⅰ Ⅰ ‎ 本讲共3个考点，一个二级考点，两个一级考点，近几年的高考中涉及本讲的考点多以电容器、带电粒子在匀强电场中的运动，命题角度为选择题、计算都有，要更加重视。‎ ‎（三）考点精讲 考向一　平行板电容器的动态分析 一、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，电容器两极所带的电荷量Q保持不变．‎ 二、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】　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 练习1．如图3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3‎ A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不变 C．θ减小，Ep增大 D．θ减小，E不变 ‎【答案】　D ‎2．(多选)如图4所示，A、B为两块平行带电金属板，A带负电，B带正电且与大地相接，两板间P点处固定一负电荷，设此时两极间的电势差为U，P点场强大小为E，电势为φP，负电荷的电势能为Ep，现将A、B两板水平错开一段距离(两板间距不变)，下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．U变大，E变大 B．U变小，φP变小 C．φP变小，Ep变大 D．φP变大，Ep变小 ‎【答案】　AC 考向二　带电粒子在电场中的直线运动 ‎1．做直线运动的条件 ‎(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动．‎ ‎(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动．‎ ‎2．用动力学观点分析 a＝，E＝，v2－v＝2ad.‎ ‎3．用功能观点分析 匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv 非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1‎ ‎【例2】在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴，电容器两板间距为d，当平行板电容器的电压为U0时，油滴保持静止状态，如图5所示．当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1‎ 时，油滴开始向上运动；经时间Δt后，电容器突然放电使其电压减少ΔU2，又经过时间Δt，油滴恰好回到原来位置．假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计．重力加速度为g.求：‎ 图5‎ ‎(1)带电油滴所带电荷量与质量之比；‎ ‎(2)第一个Δt与第二个Δt时间内油滴运动的加速度大小之比；‎ ‎(3)ΔU1与ΔU2之比．‎ 关键词①油滴保持静止状态；②恰好又回到原来位置．‎ ‎【答案】　(1)　(2)1∶3　(3)1∶4‎ 练习 ‎3.如图6所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l.在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q＞0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为－q的粒子．在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面．若两粒子间相互作用力可忽略．不计重力，则M∶m为(　　)‎ 图6‎ A．3∶2 B．2∶1 C．5∶2 D．3∶1‎ ‎【答案】　A ‎4．如图7所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间的距离为d，上极板正中有一小孔．质量为m、电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)．求：‎ 图7‎ ‎(1)小球到达小孔处的速度；‎ ‎(2)极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量；‎ ‎(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间．‎ ‎【答案】　(1)　(2)　C ‎(3) 考向三　带电粒子在电场中的偏转 ‎1．运动规律 ‎(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 ‎2．两个结论 ‎(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的．‎ 证明：由qU0＝mv y＝at2＝··()2‎ tan θ＝ 得：y＝，tan θ＝ ‎(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点，即O到偏转电场边缘的距离为.‎ ‎3．功能关系 当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解： qUy＝mv2－mv，其中Uy＝y，指初、末位置间的电势差．‎ ‎【例3】　如图8所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0‎ ‎，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d.‎ 图8‎ ‎(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy；‎ ‎(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知U＝2.0×102 V，d＝4.0×10－2 m，m＝9.1×10－31 kg，e＝1.6×10－19 C，g＝10 m/s2.‎ ‎(3)极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势φ的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”φG的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．‎ 关键词①由静止开始经加速电场加速；②沿平行于板面的方向射入．‎ ‎【答案】　(1) 　　(2)见解析　(3)见解析 练习 ‎5.在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E(图中未画出)，由A点斜射出一质量为m，带电量为＋q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图10所示，其中l0为常数．粒子所受重力忽略不计．求：‎ 图10‎ ‎(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功；‎ ‎(2)粒子从A到C过程所经历的时间；‎ ‎(3)粒子经过C点时的速率．‎ ‎【答案】　(1)3qEl0　(2)3 　(3)