2023届高考物理一轮复习导学案：专题19 电容器与电容　带电粒子在电场中的运动

2023年高考一轮复习专题19　电容器与电容　带电粒子在电场中的运动 考点梳理 一、电容器的充、放电和电容的理解 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．电容 (1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值． (2)定义式：C＝. (3)物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量． 3．平行板电容器 (1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成反比． (2)决定式：C＝，k为静电力常量． 特别提醒　C＝(或C＝)适用于任何电容器，但C＝仅适用于平行板电容器． 二、带电粒子在电场中的运动 1．带电粒子在电场中加速 若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量． (1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝mv2－mv或F＝qE＝q＝ma. (2)在非匀强电场中：W＝qU＝mv2－mv. 2．带电粒子在电场中的偏转 (1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场． (2)运动性质：匀变速曲线运动． (3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动． (4)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 特别提醒　带电粒子在电场中的重力问题 (1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)． (2)带电颗粒：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． 方法提炼 1．电容器的两类动态分析 (1)明确是电压不变还是电荷量不变． (2)利用公式C＝、C＝及E＝进行相关动态分析． 2．带电粒子在电场中的偏转按类平抛运动进行处理． [考点分析] 考点一　平行板电容器的动态分析 1．对公式C＝的理解 电容C＝，不能理解为电容C与Q成正比、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．运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变． (2)用决定式C＝分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式C＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用E＝分析电容器两极板间电场强度的变化． 3．电容器两类问题的比较 分类 充电后与电池两极相连 充电后与电池两极断开 不变量 U Q d变大 C变小→Q变小、E变小 C变小→U变大、E不变 S变大 C变大→Q变大、E不变 C变大→U变小、E变小 εr变大 C变大→Q变大、E不变 C变大→U变小、E变小 考点二　带电粒子(带电体)在电场中的直线运动 1．带电粒子在匀强电场中做直线运动的条件 (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．用动力学方法分析 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 [题型训练] 一．选择题（共13小题） 1．（2022•河南模拟）如图所示，水平放置的两半圆形金属极板由绝缘转轴连接，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动，也可上下平移，起初两极板边缘对齐，上极板通过开关S与电源正极相连，下极板接地后与电源负极相连。初始时开关S闭合，板间有一带电粒子P恰好处于静止状态。忽略边缘效应，关于两极板组成的电容器，下列说法正确的是（　　） A．若只将电容器的上极板转过一小角度，则电容器的电容增大 B．若只将电容器的上极板转过一小角度，则电容器所带电荷量增大 C．若只将电容器的上极板转过一小角度，则粒子P所处位置的电势降低 D．若断开开关S，只将板间距变为原来的2倍，则带电粒子仍处于静止状态 2．（2022•海淀区校级三模）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。两平行板间的电场强度为E，实验中，极板所带电荷量不变，若（　　） A．保持S不变，增大d，则θ变小 B．保持S不变，增大d，则E变大 C．保持d不变，减小S，则θ变大 D．保持d不变，减小S，则E变小 3．（2022•涪陵区校级二模）如图所示电路，R0为定值电阻，R1、R2为滑动变阻器，G为理想灵敏电流计，电源内阻忽略不计。M、N是两块水平放置的平行金属板，O点到两极板距离相等。闭合