2024届高考物理二轮复习导学案：专题07电场第3讲 电容器、带电粒子在电场中的运动

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－022 微专题07 电 场 第3讲 电容器、带电粒子在电场中的运动 2024 .03. 14 1. 知道带电粒子在电场中的受力特点和运动规律。 2. 学会应用有关力学规律解决带电粒子在电场中的运动问题。 考向1 电容器 1.掌握两个重要结论 （1）电容器与电路(或电源)相连，则两端电压取决于电路(或电源)，稳定时相当于断路，两端电压总等于与之并联的支路电压。 （2）充电后电容器与电路断开，电容器所带电荷量不变，此时若只改变两板间距离，则板间电场强度大小不变。 2.注意一个特例 当有电容器的回路接有二极管时，因二极管的单向导电性，将使电容器的充电或放电受到限制。 [例1] 如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40％时，传感器才有感应，则下列说法正确的是（    ） A．按键的过程中，电容器的电容减小 B．按键的过程中，电容器的电量减小 C．按键的过程中，图丙中电流方向从a流向b D．欲使传感器有感应，按键需至少按下 考向2 带电粒子在电场中的直线运动问题 [例2] (2023·江苏无锡天一中学阶段练习)如图所示，长为4l、倾角为37°的光滑绝缘细杆AD垂直穿过半径为l、带电荷量为－Q的固定大圆环圆心O，细杆上B、O、C三点等分细杆长度。现从细杆的顶端A无初速度地释放一个质量为m、带电荷量为＋q的套在细杆上的可视为点电荷的小滑环。已知静电力常量为k，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，大圆环上的电荷均匀分布，小滑环上的电荷不影响电场分布，则下列说法正确的是(　　) A．大圆环在B点产生的电场强度大小为 B．小滑环在B点的加速度大小为 C．小滑环从B到C的过程中静电力所做的功为 D．小滑环在D点的速度大小为 考向3 带电粒子在电场中的曲线运动问题 [例3] 如图，空间中有一匀强电场，大小为，方向与水平方向成角，现有一光滑绝缘大圆环固定在竖直平面内，O点为环心，将质量为m、带电荷量为的小圆环套在大圆环的M点并同时给小圆环一个向右的水平初速度，小圆环恰好能够沿大圆环做完整的圆周运动，重力加速度为g，则小圆环（　　） A 从M点到Q点动能减小 B. 在M点和N点的电势能相等 C. 从M点到Q点电场力做负功 D. 动能最大处的电势低于动能最小处的电势 归纳：带电体在电场和重力场的叠加场中的圆周运动 1、等效重力法 将重力与静电力进行合成，如图所示，则F合为等效重力场中的“重力”，g′＝为等效重力场中的“等效重力加速度”，F合的方向等效为“重力”的方向，即在等效重力场中的“竖直向下”方向。 2、等效最高点和最低点：在“等效重力场”中做圆周运动的小球，过圆心作合力的平行线，交于圆周上的两点即为等效最高点和最低点。 1． (2023·江苏南通高三期末)将金属板靠近带负电的塑料板，金属板下表面与接地金属柱接触，在金属板上表面撒细纸屑，上抬金属板至某一位置时，可以看到静置的纸屑从金属板上飞溅出来，这就是“静电飞花”实验。关于本实验下列说法正确的是(　　) A.金属板碰触接地金属柱后不带电 B.上抬金属板，金属板容纳电荷本领增强 C.纸屑飞离的瞬间，金属板的电势降低 D.纸屑是因为带负电相互排斥而不断飞出 2． 如图1，在矩形MNPQ区域中有平行于PM方向的匀强电场，电场强度为E0，一电荷量为，质量为m带电粒子以v0的初速度从M点沿MN方向进入匀强电场，刚好从Q点射出。，。现保持电场强度的大小不变，使匀强电场的方向按图2做周期性变化。使带电粒子仍以的初速度从M点沿MN方向进入，粒子刚好能从QN边界平行PQ方向射出。不计粒子重力，取图1中方向为电场正方向。则下列说法中不正确的是（　　） A．电场强度大小为 B．电场强度大小为 C．电场变化的周期可能为 D．电场变化的周期可能为 3．如图甲所示，粗糙水平面AB和竖直面内的光滑圆弧导轨BO在B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m、带电荷量为q的带正电滑块放在粗糙水平面的A点，时刻起受到方向向右、大小如图乙所示随时间变化的拉力F的作用，滑块由静止开始沿水平面运动，时间后经过B点，此时撤去拉力F，之后滑块沿轨道BO运动。以O为坐标原点建立直角坐标系xOy，在区域有方向与x轴夹角为的匀强电场，电场强度大小为。滑块可看成质点且在运动过程中电荷量保持不变，滑块与粗糙水平面之间的动摩擦因数，重力加速度为g。求： （1）滑块经过B点时的速度大