2024年高考物理总复习第一部分知识点梳理第八章静电场第3讲电容器 带电粒子在电场中的运动.docxVIP

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第3讲电容器带电粒子在电场中的运动

整合教材·夯实必备知识

一、电容器(必修三第十章第4节)

二、带电粒子在电场中的运动(必修三第十章第5节)

【质疑辨析】

角度1电容器

(1)电容器所带的电荷量等于任意一个极板所带电荷量的绝对值。 (√)

(2)电容器的电容大小与极板的电荷量成正比。 (×)

(3)平行板电容器充电后与电源断开,则电荷量Q一定;若一直与稳压电源连接,则电压U不变。 (√)

(4)平行板电容器的电容与极板间的距离成反比。 (√)

角度2带电粒子在电场中的运动

(5)带电粒子在匀强电场中只能做直线运动。(×)

(6)带电粒子在匀强电场中运动,电场力一定做正功。 (×)

(7)当带电粒子垂直于电场方向射入平行板电容器中时,粒子若不打在极板上,运动时间由水平速度决定。 (√)

精研考点·提升关键能力

考点一电容器及平行板电容器的动态分析(核心共研)

【核心要点】

1.对电容器两个公式的理解

(1)公式C=QU=Δ

(2)公式C=εr

2.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)两类典型动态分析思路

(3)两类动态分析的比较

【典例剖析】

角度1两极板间电势差不变

[典例1](2022·重庆选择考)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图,电容器上极板固定,下极板可随材料尺度的变化上下移动,两极板间电压不变。若材料温度降低时,极板上所带电荷量变少,则 ()

A.材料竖直方向尺度减小

B.极板间电场强度不变

C.极板间电场强度变大

D.电容器电容变大

【解析】选A。根据题意可知极板之间电压U不变,极板上所带电荷量Q变少,根据电容定义式C=QU可知,电容器的电容C减小,D错误;根据电容的决定式C=εrS4πkd可知,极板间距d增大,极板之间形成匀强电场,根据E=U

角度2两极板电荷量不变

[典例2](2023·保定模拟)如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板(M板)接地,在两板间的P点固定一个带负电的试探电荷。若正极板N保持不动,将负极板M缓慢向右平移一小段距离,下列说法正确的是 ()

A.P点电势升高

B.两板间电压增大

C.试探电荷的电势能增大

D.试探电荷受到的静电力增大

【解析】选C。由C=QU,C=εrS4πkd,E=Ud,可得U=4πkdQεrS,E=4πkQεrS,因为电容器与电源断开,电荷量保持不变,两板间的距离d减小,所以两板间电压减小,两板间电场强度不变,试探电荷受到的静电力不变,故B、D错误;因φ=Ed,

角度3电容器的综合分析

[典例3](多选)如图所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路,开关S闭合。一带电液滴悬浮在两板间P点不动,下列说法正确的是 ()

A.若将A板向右平移一小段位移,电容器的电容C减小

B.若断开S,将B板向下平移一小段位移,带电液滴的电势能减小

C.在S仍闭合的情况下,增大两极板距离的过程中,电阻R中有从b到a的电流

D.若断开S,减小两极板距离,则带电液滴向下运动

【关键点拨】

对象1:S闭合→U不变;对象2:S断开→Q不变;

判断的思路都为根据电容的变化,判断E的变化,从而判断液滴的运动情况。

【解析】选A、B。根据C=εrS4πkd可知,将A板向右平移一小段位移,则两极板正对面积S减小,电容器的电容C减小,故A正确;由题图可知带电液滴受到竖直向上的电场力,电场方向竖直向下,带电液滴带负电荷。若断开S,则电容器所带的电荷量不变,根据C=εrS4πkd,C=QU,E=Ud,可得E=4πkεrSQ,可知电场强度不变,B板电势为零,根据UPB=EdPB可得φP-0=EdPB,可知将B板向下平移一小段位移,dPB增大,则P点的电势升高。根据Ep=qφ可知,

考点二带电粒子在电场中的直线运动(核心共研)

【核心要点】

1.带电粒子(体)在电场中运动时重力的处理

基本

粒子

如电子、质子、α粒子、离子等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量)

带电体

如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力

2.做直线运动的条件

(1)粒子所受合外力F合=0,粒子静止或做匀速直线运动。

(2)粒子所受合外力F合≠0且与初速度共线,带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动。

3.解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路:

(1)根据带电粒子受到的电场力,用牛顿第二定律求出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的运动情况。此方法只适用于匀强电场;

(2)根据电