第8章 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 新教材 新高考）

第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动 授课提示：对应学生用书第200页 一、电容器的电容 1．电容器 (1)构造：由两个彼此绝缘又互相靠近的导体组成。 (2)带电荷量：一块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。 (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Q与电容器两极板之间电势差U的比值，叫作电容器的电容。 (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 μF＝10－6F,1 pF＝10－6μF＝10－12F。 3．平行板电容器 (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＝，k为静电力常量。 二、带电粒子在电场中的运动 1．解决带电粒子在电场中加速时的基本思路 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静电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＝＝＝。 授课提示：对应学生用书第201页 考点一　平行板电容器的动态分析 能力考点 1．平行板电容器动态的分析思路 2．两类动态分析的比较 [特别提醒]　电容器充电后与电源断开，两极板带电荷量Q不变，当两极板间的距离d变化时，两极板间的场强E＝＝保持不变。 典例1　(多选)由电容器电容的定义式C＝可知(　　) A．若电容器不带电，则电容C为零 B．电容C与电容器所带电荷量Q成正比 C．电容C与所带电荷量Q无关 D．电容在数值上等于使两极板间的电压增加1 V时所需增加的电荷量 [解析]　电容器电容的定义式C＝是比值定义式，电容与电容器带电荷量及两端电压无关，由电容器本身决定，故A、B错误，C正确；由电容器电容的定义式C＝＝可知，电容在数值上等于使两极板间的电压增加1 V时所需增加的电荷量，故D正确。 [答案]　CD 典例2　(多选)(2023·四川自贡一诊)如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体(　　) A．向左移动时，θ增大　　　 B．向右移动时，θ增大 C．向左移动时，θ减小 D．向右移动时，θ减小 [解析]　由公式C＝可知，当被测物体带动电介质板向左移动时，两极板间电介质增多，εr变大，则电容C增大，又由公式C＝可知，电荷量Q不变时，U减小，则θ减小，故A错误，C正确；同理可知，当被测物体带动电介质板向右移动时，θ增大，故B正确，D错误。 [答案]　BC 1.(U不变时的动态分析)(2023·山东省实验中学模拟)工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上(电源电压小于材料的击穿电压)。当流水线上通过的产品厚度减小时，下列说法正确的是(　　) A．平行板电容器的电容增大 B．A、B两板上的电荷量变大 C．有电流从a向b流过灵敏电流计 D．A、B两板间的电场强度变大 解析：根据C＝可知，当产品厚度减小，导致εr减小时，电容器的电容C减小，A错误；根据Q＝CU可知，极板带电荷量Q减小，有放电电流从a向b流过，B错误，C正确；因两板之间的电势差不变，板间距不变，所以两板间电场强度E＝不变，D错误。 答案：C 2．(Q不变时的动态分析)(多选)(2023·山东泰安模拟)如图所示，平行板电容器器两极板水平放置，现将其与二极管串联接在电动势为E的直流电源上，电容器下极板接地，静电计所带电荷量可忽略，二极管具有单向导电性。闭合开关S，一带电油滴恰好静止于两板间的P点，则下列说法正确的是(　　) A．在两板间放入陶瓷片，平行板电容器的电容将变大 B．在两板间放入与极板等大的金属片，静电计指针张角变小 C．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，带电油滴的电势能将减少 D．现将平行