第7章 第3节 电容器、带电粒子在电场中的运动(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

　电容器、带电粒子在电场中的运动 (对应学生用书第175页) 一、电容器及电容 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 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。 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。 (4)击穿电压与额定电压 ①击穿电压：电容器两极板间的电压超过某一数值时，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为电容器的击穿电压。 ②额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低。 2．电容 (1)定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。 (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。 (4)单位：法拉(F)，1 F＝106 μF＝1012 pF。 (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 (1)决定因素：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，粒子做匀速直线运动或静止。 (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 如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动。 (1)沿初速度方向做匀速直线运动，t＝(如图)。 (2)沿电场力方向做匀加速直线运动 ①加速度：a＝＝＝。 ②离开电场时的偏移量：y＝at2＝。 ③离开电场时的偏转角：tan θ＝＝。 (3)条件：以速度v0垂直于电场方向飞入匀强电场，仅受电场力。 (4)运动性质：匀变速曲线运动。 (5)处理方法：运动的合成与分解。 一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。(×) (2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。(×) (3)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。(×) (4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。(×) (5)带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动。(√) (6)示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的。(√) 二、教材习题衍生 1．(平行板电容器的动态分析)如图所示的装置，可以探究影响平行板电容器电容的因素，关于下列操作及出现的现象的描述正确的是(　　) A．电容器与电源保持连接，左移电容器左极板，则静电计指针偏转角增大 B．电容器充电后与电源断开，上移电容器左极板，则静电计指针偏转角增大 C．电容器充电后与电源断开，在电容器两极板间插入玻璃板，则静电计指针偏转角增大 D．电容器充电后与电源断开，在电容器两极板间插入金属板，则静电计指针偏转角增大 B　[电容器与电源保持连接时两极板间的电势差不变，静电计指针偏转角不变，A错误；与电源断开后，电容器所带电荷量不变，结合U＝和C＝可判断B正确，C、D错误。] 2．(带电粒子在电场中的直线运动)如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两极板间电压不变，则(　　) A．当减小两极板间的距离时，速度v增大 B．当减小两极板间的距离时，速度v减小 C．当减小两极板间的距离时，速度v不变 D．当减小两极板间的距离时，电子在两极间运动的时间变长 [答案]　C 3．(带电粒子在电场中的类平抛运动)如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0，偏转电场可看成匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。忽略电子所受重力，电子射入偏转电场时初速度v0和从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy分别是(　　) A.　 B．　 C.　 D．　 D　[根据动能定理，有eU0＝mv，电子射入偏转电场时的初速度v0＝，在偏转电场中，电子的运动时间Δt＝＝L，加速度a＝＝，偏转距离Δy＝a(Δt)2＝，故选项D正确。] 平行板电容器的动态分析　 (对应学生用书第177页) 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＝和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＝Ed分