32 第七章　第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动（word教参）-2023高考物理【金版新学案】大一轮复习讲义·高三总复习（新高考 B版）

第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动

一、常见电容器　电容器的电压、电荷量和电容的关系

1．常见电容器

(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

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的物理量。

(4)单位：法拉(F)

1 F＝106μF＝1012pF。

3．平行板电容器

(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与电介质的相对介电常数成正比，与极板间距离成反比。

(2)决定式：C＝，k为静电力常量。

二、带电粒子在匀强电场中的运动

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．带电粒子在匀强电场中的偏转

(1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受电场力。

(2)运动性质：类平抛运动。

(3)处理方法：运动的分解。

①沿初速度方向：做匀速直线运动。

②沿电场方向：做初速度为零的匀加速直线运动。

(4)带电粒子在电场中偏转的一般规律

如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则

(1)指纹的凸点处与小极板距离近，电容小。(　　)

(2)指纹的凸点处与小极板距离近，电容大。(　　)

(3)手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量增大。(　　)

(4)手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量减小。(　　)

答案：　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　

考点一　电容器及电容器的动态分析

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．电容器两类动态问题的分析方法

(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＝φA－φB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＝＝分析场强的变化。

针对练1.a、b两个电容器如图甲所示，图乙是它们的部分参数。由此可知，下列关于a、b两个电容器的说法正确的是(　　)

A．a、b两个电容器的电容之比为8∶1

B．a、b两个电容器的电容之比为4∶5

C．b电容器正常工作时最多可容纳的电荷量为0.1 C

D．a电容器正常工作时最多可容纳的电荷量为1 C

C　[由题图乙可知，a电容器的电容为C1＝1 000 μF，b电容器的电容为C2＝10 000 μF，所以a、b两个电容器的电容之比为1 000∶10 000＝1∶10，A、B错误；a电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q1＝C1U1＝1 000×10－6×80 C＝0.08 C，b电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q2＝C2U2＝10 000×10－6×10 C＝0.1 C，C正确，D错误。]

针对练2.如图所示，M、N为平行板电容器的两个金属极板，G为静电计，开始时闭合开关S，静电计张开一定角度。则下列说法正确的是(　　)

A．开关S保持闭合状态，将R的滑片向右移动，静电计指针张开角度增大

B．开关S保持闭合状态，将两极板间距增大，静电计指针张开角度增大

C．断开开关S后，将两极板间距增大，板间电压不变

D．断开开关S后，紧贴下极板插入金属板，板间场强不变

D　[保持开关S闭合，电容器两端的电势差等于电源的电动势，故电容器两端的电势差