(讲义)第2章 静电场的应用 章末综合提升-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(粤教版2019)

主题1　电容器动态分析问题 用“四步法”对电容器动态分析 【典例1】　研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电 B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小 C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 A　[当用带电玻璃棒与电容器a板接触时，由于静电感应，从而在b板感应出等量的异种电荷，从而使电容器带电，故A正确；根据电容的决定式C＝可知，将电容器b板向上平移，即正对面积S减小，则电容C减小，根据C＝可知，电量Q不变，则电压U增大，则静电计指针的张角变大，故B错误；根据电容的决定式C＝可知，只在极板间插入有机玻璃板，则介电常数εr增大，则电容C增大，根据C＝可知，电量Q不变，则电压U减小，则静电计指针的张角减小，故C错误；根据电容决定式C＝可知，电容C的变化与电量并无关系，因此电量的改变并不会导致电容的变化，故D错误。] 三个关键点 (1)电容器与电源断开，所带电荷量不变。 (2)静电计指针张角的大小反映了a、b板间电压的大小。 (3)插入有机玻璃板后，εr变大。 主题2　带电粒子在交变电场中的运动问题的思维方法 1．注重全面分析(分析受力特点和运动规律)，抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。 2．分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系。 3．注意对称性和周期性变化关系的应用。 【典例2】　如图甲所示，两平行、正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是(　　) 甲　　　　　　　　乙 A．0＜t0＜　　　　　　 B．＜t0＜ C．＜t0＜T D．T＜t0＜ B　[设粒子的速度方向、位移方向向右为正。依题意知，粒子的速度方向时而为正，时而为负，最终打在A板上时位移为负，速度方向为负。分别作出t0＝0、、、时粒子运动的v-t图像，如图所示。 由于图线与时间轴所围面积表示粒子通过的位移，则由图像可知，0＜t0＜与＜t0＜T时粒子在一个周期内的总位移大于零，＜t0＜时粒子在一个周期内的总位移小于零；t0>T时情况类似。因粒子最终打在A板上，则要求粒子在每个周期内的总位移应小于零，对照各项可知B正确。] 图像分析法 (1)带电粒子在交变电场中运动时，受电场力作用，其加速度、速度等均做周期性变化，借助图像描述它在电场中的运动情况，可直观展示其物理过程，从而快捷地分析求解。 (2)画图像时应注意在v-t图像中，加速度相同的运动一定是平行的直线，图线与坐标轴所围图形的面积表示位移，图线与t轴的交点表示此时速度方向改变。 章末综合测评(二)　静电场的应用 一、单项选择题：本题共7小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．如图所示，静电喷涂时，被喷工件接电源的正极，喷枪口接负极，它们之间形成高压电场，涂料微粒从喷枪口喷出后，只在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面，图中虚线为涂料微粒的运动轨迹。下列说法正确的是(　　) A．涂料微粒一定带正电 B．图中虚线可视为高压电场的部分电场线 C．微粒做加速度先减小后增大的曲线运动 D．喷射出的微粒动能不断转化为电势能 C　[因工件接电源的正极，可知涂料微粒一定带负电，选项A错误；因虚线为涂料微粒的运动轨迹，不能视为高压电场的部分电场线，选项B错误；从喷枪口到工件的电场强度先减弱后增强，可知微粒的加速度先减小后增大，因电场线是曲线，故微粒做曲线运动，选项C正确；因静电力对微粒做正功，故微粒的电势能逐渐减小，选项D错误。] 2．如图所示，从F处释放一个无初速度的电子(重力不计)，电子向B板方向运动，下列说法错误的是(设电源电动势为U)(　　) A．电子到达B板时的动能为Ue B．电子从B板到达C板，动能变化量为零 C．电子到达D板时的动能为3Ue D．电子在A板和D板之间做往复运动 C　[电子在A、B之间做匀加速运动，且eU＝ΔEk，A正确；电子在B、C之间做匀速运动，B正确；电子在C、D之间做匀减速运动，到达D板时，速度减为零，之后在A板和D板之间做往复运动，C错误，D正确。] 3．心脏除颤器是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。如图所示是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15μF，充电至9.