专题17 带电粒子在电场中的运动-2023年高考冲刺物理热点知识讲练与题型归纳（全国通用）

专题17 带电粒子在电场中的运动 [题型导航] 题型一 平行板电容器的动态分析 1 题型二 带电粒子（带电体）在电场中的直线运动 5 题型三 带电粒子（带电体）在电场中的偏转 7 题型四 带电粒子在交变电场中的运动 10 [考点分析] 题型一 平行板电容器的动态分析 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．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． 3．两种类型的动态分析思路 (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． [例题1] 如图所示，D是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器的A、B两极板间有一带电液滴，在P点处于静止状态。以Q表示电容器储存的电荷量，U表示两极板间的电压，φ表示P点的电势，B极板接地。若保持极板B不动，第一次将极板A稍向下平移，第二次将极板A稍向上平移（移动后极板A的位置还在P点上方），则下列说法正确的是（　　） A．两次移动后Q相同 B．两次移动后点电荷都保持静止 C．第一次移动后U变小，第二次移动后U变大 D．第一次移动后φ增大，第二次移动后φ不变 [例题2] 为研究电容器在不同状况下的充电特性，某兴趣小组采用如图甲所示电路，分别用不同的电阻与某一电容器串联进行充电实验，实验得到三次充电中电容器的电荷量q与时间t变化的图像分别如乙图中①②③所示，且第一次充电时电容器两端的电压u随电荷量q变化的图像如图像丙所示，用C表示电容器的电容，R表示与电容器串联的电阻阻值，E表示电源的电动势（内阻可忽略），则下列说法正确的是（　　） A．第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线比丙图中图线更陡 B．①②两条曲线表示最终q不同是由于R不同而引起的 C．第二次充电过程中t1时刻比t2时刻电流大 D．②③两条曲线形状不同因为R不同引起的，R3大于R2 [例题3] 利用如图甲所示的实验电路观察电容器的充电过程。实验中，电压传感器与计算机相连，显示出电容器两端电压随时间变化的U﹣t图象如图乙所示。关于电容器充电过程中电流I、电荷量Q随时间t变化的关系，正确的是（　　） A． B． C． D． [例题4] 某同学按如图1所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I﹣t曲线，如图2所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流I0，以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，下列物理量不能求出的是（　　） A．电容器放出的总电荷量 B．电阻R两端的最大电压 C．电容器的电容 D．电源的内电阻 [例题5] 如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板B接地，开关S闭合，一带电油滴在电容器中的P点处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．保持开关闭合，A板竖直上移一小段距离，电容器的电容增大 B．保持开关闭合，A板竖直上移一小段距离，P点的电势将升高 C．保持开关闭合，A板竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向右 D．开关S先闭合后断开，A板竖直上移一小段距离，带电油滴向下运动 [例题6] （多选）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的P点，现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则下列说法正确的是（　　） A．平行板电容器的电容将变小 B．带电油滴的电势能将减少 C．静电计指针张角不变 D．若将上极板与电源正极断开后再将下极板左移一小段距离，则带电油滴所受电场力不变 [例题7] （多选）传感器是智能社会的基础元件。如图为电容式位移传感器的示意图，观测电容C的变化即可知道物体位移x的变化，表征该传感器的灵敏度。电容器极板和电介质板长度均为L，测量范围为x．下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容变大，物体向﹣x方向运动 B．电容器的电容变大，物体向+x方向运动 C．电介质的介电常数越大，传感器灵敏度越高 D．电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高 题型二 带电粒子（带电体）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