3 电容器 带电粒子在电场中的运动-2021届高中物理一轮复习暑假专题学案（选修3-1）

一轮复习暑假专题---选修3-1学案3电容器　带电粒子在电场中的运动 一、基础知识 1.电容和电容器 (1)常见电容器 a.组成:由两个彼此①　　　　又相距很近的导体组成。  b.带电荷量:一个极板所带电荷量的②　　　　。  c.电容器的充、放电 充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能。 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 a.定义:电容器所带的③　　　　与电容器两极板间的电势差U的比值。  b.定义式:C=。 c.物理意义:表示电容器④　　　　本领大小的物理量。电容是一个电容器的容量,是一个物理量,电容器是一个元件。  d.单位:法拉(F),1 F=106μF=1012 pF。 (3)平行板电容器 a.影响因素:平行板电容器的电容C与正对面积S成⑤　　　　,与电介质的相对介电常数εr成⑥　　　　,与两板间的距离d成⑦　　　　。  b.决定式:C=,k为⑧　　　　。  2.带电粒子在电场中加速 (1)从动力学角度分析:当带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场时,粒子将做匀变速直线运动,加速度a=,位移x=。 (2)从功能角度分析:带电粒子如果仅受电场力的作用,电场力做功等于粒子动能的变化,即qU=mv2-m(无论匀强电场还是非匀强电场都成立)。 3.带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)研究条件:带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场。 (2)处理方法:类似于平抛运动,应用⑨　　　　　　　的方法。  a.沿初速度方向做⑩　　　　,运动时间t=。  b.沿电场力方向,做　　　　　　。 加速度:a===。 离开电场时的偏移量:y=at2=。 离开电场时的偏转角:tan θ==。 4.示波管 构造:由电子枪、偏转电极和荧光屏等组成,如图所示。 答案①绝缘　②绝对值　③电荷量Q　④容纳电荷　⑤正比 ⑥正比　⑦反比　 ⑧静电力常量　⑨运动的合成与分解　⑩匀速直线运动　匀加速直线运动 例1.(2018湖南邵阳段考)水平放置的平行板电容器充电后,去掉电源,下列说法正确的是(　　)。 A.将两极板的间距加大,电容将增大 B.将两极板的间距加大,极板所带电荷量将增大 C.将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将减小 D.将两极板平行错开,使正对面积减小,极板所带电荷量将减小 答案　C 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,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=分析电场强度的变化。 ③根据UAB=E·d分析某点电势的变化。 (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==分析电场强度的变化。 两类典型的动态变化分析 三 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-=2ad。 3.用功能观点分析 匀强电场中:W=Eqd=qU=mv2-m。 非匀强电场中:W=qU=Ek2-Ek1。 四 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 a.能飞出电容器:t=。 b.不能飞出电容器:y=at2=t2,t=。 (2)沿电场力方向,做匀加速直线运动：加速度:a===。 离开电场时的偏移量:y=at2=。 离开电场时的偏转角:tan θ==。 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。 (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,即射出时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-m,其中Uy=y,指初、末位置间的电势差。 课后练习 1.(2018青海玉树质检)图示为某位移式传感器的原理示意图,平行金属板A、B和介质P构成电容器。则(　　)。 A.A向上移,电容器的电容变大 B.P向左移,电容器的电容变大 C.A向上移,流过电阻R的电流方向从N到M D.P向左移,流过电阻R的电流方向从M到N 2.(2018天津南开中学模拟)如图所示,在匀强电场中有四条间距均为d的平行等势线1、2、3、4,各条线上的电势分别为0、-φ0、-2φ0、-3φ0;有一个带电粒子,质量为m(不计重力),电荷量为q,从A