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(老高考)人教版

　电容器　带电粒子在电场中的运动 一、电容器及电容 1．电容器 (1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。 (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。 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。 3．平行板电容器的电容 (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)初速度v0≠0粒子所受合外力F合＝0，粒子做匀速直线运动。 (2)初速度v0≠0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．偏转 (1)运动情况：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，如图所示。 (2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动。根据运动的合成与分解的知识解决有关问题。 (3)基本关系式：运动时间t＝，加速度a＝＝＝，偏转量y＝at2＝，偏转角θ的正切值：tan θ＝＝＝。 三、示波管 1．示波管的构造 ①电子枪，②偏转电极，③荧光屏。(如图所示) 2．示波管的工作原理 (1)YY′偏转电极上加的是待显示的信号电压，XX′偏转电极上是仪器自身产生的锯齿形电压，叫作扫描电压。 (2)观察到的现象 ①如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑。 ②若所加扫描电压和信号电压的周期相等，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象。 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。 (√) 二、教材习题衍生 1．(人教版选修3－1P32T1改编)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．(人教版选修3－1P39T1改编)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．(人教版选修3－1P39T5改编)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＝。] 平行板电容器的动态分析　 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分析某点电势变化。 (2)Q不变 ①根据C＝和C＝，先分析电容的变化，再分析U的