2025届高三物理一轮复习导学提纲：第28讲电容器带电粒子在电场中运动

第28讲电容器带电粒子在电场中运动导学提纲 课程标准： 1、能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。 2、观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用。 命题趋势： 电容器是一种重要的电学元件，在实际生活中有着广泛的应用，主要考查电容概念的理解、平行板电容器电容的决定因素及电容器的动态分析三个方面。 带电粒子在电场中的运动问题本质上是一个综合了静电力、电势能的力学问题，研究方法与质点动力学一样,同样遵循运动的合成与分解、牛顿运动定律、功能关系等力学规律,高考中既有选择题，也有综合性较强的计算题。 本节如何复习 　关注库仑定律电场线及其性质电场强度、电势能和电势高低的判断，电场线、等势线与带电粒子运动轨迹的判断问题；加强本节知识与物体间作用力、运动学、牛顿运动定律、电势、电势能、电势差与电场强度的关系，与运动学、牛顿运动定律、功能关系等知识相结合的计算题、选择题的训练。 学习目标：　 1、了解电容器、电容等概念，掌握电量、电势差及电容间关系。 2、了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动；重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动；渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。 基础感知(思＼议)： 一、研读课本(必修三第10章第4、5节) ，绘制静电场知识网络树状图． 二、(思＼议) 1、如何理解和？ 平行板电容器中插入电介质与插入金属块的区别？ 2、电容器充电过程中的电流方向是怎样的？放电的电流方向又是怎样的？电容器接在直流电路中它是什么角色？ 3、平行板电容器的演示实验是怎样连线的？静电计在实验中充当什么角色？静电计能否由电压表取代？静电计、电压表、验电器有何区别？ 4、带电粒子的重力是否可忽略？ 初速度为零电荷在静电场中如何移动？ 5、在匀强电场中，同一方向同位置入射的带电粒子（仅受静电力），不论m、q、v0如何，其穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点吗？为什么？ 6、不同的带电粒子（仅受静电力）先经同一匀强电场加速，再经同一匀强电场偏转，轨迹是否相同？为什么？ 7、举两个例子说明在非匀强电场中带电粒子（仅受静电力）也能做匀速圆周运动． 深化认知： 一、平行板电容器及其动态分析 1、如图为某加速度传感器示意图，M极板固定并接地，当物体的加速度变化时，与N极板相连弹簧的长度会发生变化。图中R为定值电阻，P为两极板间一点，下列对该传感器的描述正确的是(　　) A．当与N极板相连的弹簧长度不变时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 B．当与N极板相连的弹簧变长时，P点电势降低 C．当与N极板相连的弹簧变短时，电流由a向b流过电流表 D．当与N极板相连的弹簧变短时，电容器的电容增大 二、带电粒子在电场中的直线运动 （1）带电粒子在匀强电场中的直线运动 2、如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l。在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q>0)的粒子；在负极板有另一质量为m、电荷量为－q的粒子。在静电力的作用下，两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过平行于正极板且与其相距的平面。若两粒子间的相互作用可忽略，不计重力，则M∶m 为(　　) A．3∶2　　　　B．2∶1 C．5∶2 D．3∶1 （2）在电场力和重力作用下的直线运动 3、如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ，极板间距为d，带负电的微粒质量为m、带电荷量为q，从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出，则(　　) A．微粒到达B点时动能为 B．微粒的加速度大小等于gsin θ C．两极板的电势差 D．微粒从A点到B点的过程电势能减少 （3）带电粒子在非匀强电场中的直线运动 4、(多选)如图甲所示，某电场中的一条电场线恰好与M、P所在直线重合，以M为坐标原点，向右为正方向建立直线坐标系，P点的坐标xP＝5.0 cm，此电场线上各点的电场强度大小E随x变化的规律如图乙所示。若一电子仅在电场力作用下自M点运动至P点，其电势能减小45 eV，对于此电场，以下说法正确的是(　　) A．该电子做匀变速直线运动 B．x轴上各点的电场强度方向都沿x轴负方向 C．M点的电势是P点电势的 D．图像中的E0的数值为1.2 （4）带电粒子在交变电场中的直线运动 5、如图甲所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间的电压分别如图乙、丙、丁、戊所示时，电子在板间运动(假设不与板相碰)，下列说法正确的是 (　) A．电压如图乙所示时，在0~T时间内,电子的电势能一直减少 B．电压如图丙所示时，在0~时间内,电子的电势能先增加后减少 C．电压如图丁所示时，电子在板间做往复运动 D．电压如图戊所示时，电子在板间做往复运动 三、带电粒子在匀强电场中的偏转 （1）不计重力的带电粒子的偏转 6、在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ＝60°。运动中粒子仅受电场力作用。 (1)求电场强度的大小； (2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？ (3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？ （2）带电体在电场中的偏转 7、如图所示，地面上某区域存在着水平向右的匀强电场，一个质量为m的带负电小球(可视为质点)以水平向右的初速度v0，由O点射入该区域，刚好竖直向下通过竖直平面中的P点，已知OP与初速度方向的夹角为60°，重力加速度为g，则以下说法正确的是　　 (　) A．所受静电力大小为 B．小球所受的合外力大小为 C．小球由O点到P点用时 D．小球通过P点时的动能为m 8、空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点。从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B。A不带电，B的电荷量为q(q>0)。A从O点发射时的速度大小为v0，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为。重力加速度为g，求： (1)电场强度的大小； (2)B运动到P点时的动能。 （3）带电粒子在交变电场中的偏转 9、图甲为两水平金属板，在两板间加上周期为T的交变电压u，电压u随时间t变化的图线如图乙所示，质量为m、重力不计的带电粒子以初速度v0沿中线射入两板间，经时间T从两板间飞出。下列关于粒子运动的描述错误的是 (　) A．t=0时刻入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大 B．t=1/4T时刻入射的粒子离开电场时偏离中线的距离最大 C．无论哪个时刻入射的粒子离开电场时的速度都沿水平方向 D．无论哪个时刻入射的粒子离开电场时的速度大小都相等 真题欣赏： 1、如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d，在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动。重力加速度为g。粒子运动的加速度为（　　） A． B． C． D． 解析： 2、如图，两水平面（虚线）之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和–q（q>0）的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求 （1）M与N在电场中沿水平方向的位移之比； （2）A点距电场上边界的高度； （3）该电场的电场强度大小。 请发散思维，我发现和积累的问题 评价意见与等级： 教师签字： 深化认知参考答案： 1、B 2、A　 3、C　 4、BD　　5、D 7、C 8、(1) 　 (2)2m(v02＋g2t2) 　9、B 真题欣赏参考答案： 1、A 2、（1）3：1；（2）；（3） 1 学科网（北京）股份有限公司 $$