专题20 电容器 带电粒子在电场中的运动-【全攻略】备战2023年高考物理一轮重难点复习

　专题20 电容器 带电粒子在电场中的运动 1.了解电容器的充电、放电过程，会计算电容器充、放电电荷量. 2.了解影响平行板电容器电容大小的因素，能利用公式判断平行板电容器电容的变化. 3.利用动力学、功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动． 4.掌握带电粒子在电场中的偏转规律. 5.会分析带电粒子在电场中偏转的功能关系． 考点一　电容器及平行板电容器的动态分析 1．电容器 (1)组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成． (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值． (3)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与电容器两极板之间的电势差之比． (2)定义式：C＝. (3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF).1 F＝106 μF＝1012 pF. (4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低． (5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关． 3．平行板电容器的电容 (1)决定因素：正对面积、相对介电常数、两板间的距离． (2)决定式：C＝. 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． 【典例1】（2022·北京·101中学三模）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。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，则变大 D．保持d不变，减小S，则E变小 【典例2】（2022·河南·洛宁县第一高级中学模拟预测）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。初始时开关闭合，板间有一带电粒子恰好处于静止状态。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，则粒子所处位置的电势降低 D．若断开开关，只将板间距变为原来的2倍，则带电粒子仍处于静止状态 【典例3】（2022·海南·一模）如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R为滑动变阻器，用绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部。闭合电键S，给电容器充电后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ，下列说法正确的是（　　） A．保持S闭合，将滑动变阻器的滑片向b端滑动，则θ减小 B．保持S闭合，将M板向N板靠近，则θ不变 C．断开S，在靠近M板内侧插入一定厚度的陶瓷片，则θ增大 D．断开S，将N板向上移动少许，则θ增大 考点二　带电粒子(带电体)在电场中的直线运动 一、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． 2．用动力学观点分析 a＝，E＝，v2－v02＝2ad. 3．用功能观点分析 匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02 非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1 【典例4】如图所示，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；在负极板有另一质量为m、电荷量为－q的粒子．在静电力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过平行于正极板且与其相距l的平面．若两粒子间的相互作用可忽略，不计重力，则M∶m为(　　) A．3∶2 B．2∶1 C．5∶2 D．3∶1 二、带电体在静电力和重力作用下的直线运动 【典例5】如图所示，一平行板电容器水平放置，板间距离为d，上下极板开有一小孔，四个质量均为m、带电荷量均为q的带电小球，其间用长均为的绝缘轻杆相连，处于竖直状态，今使下端小球恰好位于上极板小孔中，且由静止释放，让四球竖直下落．当下端第二个