2024届高考物理一轮复习导学案：电容器、电容器动态分析、带电粒子在电场中的运动

高密一中2021级高三物理学案 命题人：王晓峰 审题人：胡狄卿 2023-11-20 第九章 静电场及其应用N0．5 电容器、电容器动态分析、带电粒子在电场中的运动 班级______姓名________学号_____ 【学习目标】 1.通过探究点一的学习，掌握电场力做功的特点，理解电场力做功和电势能的关系。 2.通过探究点二的学习，了解电势、等势面和电势差的含义。 【自主先学】 复习点一：电容定义式？平行板电容器的电容决定式？平行板电容器动态分析的两类典型问题。 复习点二：推导初速为零的电荷在平行板电容器中做直线运动的末速度？带电粒子在平板电容器中做类平抛运动的偏转角和偏转位移。 判断正误： 1.电容器 (1)带电荷量:一个极板所带电荷量的　 　　。  (2)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上带等量的　　 　,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　　 　　转化为其他形式的能。  2.电容 (1)定义:电容器所带的　　　　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　　 　　本领大小的物理量。  (4)单位:法拉(F)。1 F=　 　　　μF=1012 pF。  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　　　　成正比,与电介质的　　　　成正比,与极板间距离成反比。  (2)决定式:C=　　　　,k为静电力常量。  同学们，把在复习过程中遇到的问题和疑惑写下来： 【合作探究 踊跃展示 精讲点拨】 探究点一:电容器及平行板电容器的动态分析 1.电容式位移传感器工作原理如图所示，当被测物体在左、右方向运动时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。若电介质板向左移动一微小位移x，下列说法正确的是（  ） A．电容器两极板间电压变小 B．电容器电容C变大 C．电容器带电量变少 D．有方向的电流流过电阻 【评价练习1】用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ,两平行板间的电场强度为E。实验中,极板所带电荷量不变,若(　　)。 A.保持S不变,增大d,则θ变小 B.保持S不变,增大d,则E变大 C.保持d不变,减小S,则θ变大 D.保持d不变,减小S,则E变小 探究点二：带电粒子在匀强电场中的直线运动 2.在如图甲所示的平行板电容器A、B两极板上加上如图乙所示的电压，开始B板的电势比A板高，这时两极板中间原来静止的电子在静电力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是（不计电子重力）（  ） A．电子一直向B板运动 B．电子一直向A板运动 C．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动 D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动 【评价练习2】(多选)多级加速器原理如图甲所示，多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加，圆筒和交变电源两极交替相连，交变电压变化规律如图乙所示。在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于序号为0的金属圆板中央的一个电子，在电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒。若已知电子的质量为m、电荷量为e，电压的绝对值为U0，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间忽略不计，为使其能不断加速，下列说法正确的是（　　） A．金属圆筒内部场强处处为零，电子在圆筒内做匀速运动 B．t=3T时，电子刚从7号圆筒中心出来 C．电子离开第8个圆筒的速度为 D．第n个圆筒的长度正比于 探究点三：带电粒子在匀强电场中的偏转 3.质量相同的两个带电粒子M、N以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中,不计带电粒子的重力,M从两板正中央射入,N从下板边缘处射入,它们最后打在同一点,如图所示。则从开始射入至打到上板的过程中(　　)。 A.它们运动的时间关系为tN>tM B.它们的电势能减少量之比ΔEpM∶ΔEpN=1∶2 C.它们的动能增量之比ΔEkM∶ΔEkN=1∶4 D.它们的动量增量之比ΔpM∶ΔpN=1∶1 【评价练习3】如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为，M、N两板间的电压为，两板间的距离为d，板长为，板右端到荧光屏的距离为，电子的质量为m，电荷量为e