第二章 静电场的应用 章末素养提升-（配套word）2023-2024学年高一新教材物理必修第三册 【步步高】学习笔记（粤教版）

章末素养提升 物理观念 电容器 1.定义式：C＝(比值定义法) 2.平行板电容器电容的决定式：C＝ 带电粒子在电场中的运动 1.带电粒子在电场中的加速：v＝ 2.带电粒子在电场中的偏转 初速度方向：粒子做匀速直线运动，通过电场的时间t＝ 离开电场时垂直于板方向的分速度vy＝at＝ 速度方向与初速度方向夹角的正切值tan θ＝＝ 离开电场时沿静电力方向的偏移量y＝at2＝ 静电的利用与防护 1.静电现象的应用：静电喷涂、静电除尘、静电复印、静电植绒 2.尖端放电应用：避雷针 科学思维 1.运用类比法分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题，建构类平抛运动的物理模型 2.通过分析和求解带电粒子在电场中的运动问题，培养分析推理能力 科学探究 1.能针对电容器充、放电过程中的电压、电流等物理量的变化提出相关的问题或猜想 2.通过探究影响平行板电容器电容的因素，体会应用控制变量法研究物理问题的科学方法 3.通过对示波器的观察和演示，体会物理知识对科学技术的重要作用 科学态度与责任 1.通过静电现象的观察和研究，初步认识静电现象的本质。通过实验的操作，形成严谨细致，实事求是的科学态度 2.通过静电的利用与防护、电容器等知识的学习，体会科学、技术、社会、环境之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 例1　(多选)(2022·江门市高二月考)某探究小组用电流和电压传感器探究电容器的充、放电现象。如图所示，单刀双掷开关S先与a端相接，待稳定后改接b端，则下列关于电容器在充、放电过程中的i－t图像和U－t图像可能正确的是(　　) 答案　AC 解析　当单刀双掷开关S先与a端相接时电源对电容充电，电流为顺时针方向，且逐渐减小；稳定时，回路中电流为零；待稳定后改接b端，则电容器放电，电流为逆时针方向(与充电时电流方向相反)，且逐渐减小，故A正确，B错误；电容器充电过程，电容器的带电量逐渐增大，电压逐渐增大；稳定时，回路中电流为零，电容器两端电压保持不变；电容器放电过程，电容器的带电量逐渐减小，电压逐渐减小，且上极板电势始终比下极板电势高，故C正确，D错误。 例2　(2023·广州市第十六中学期中)如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成，它与基板构成电容器。工作时，振动膜随声波左右振动。下列说法正确的是(　　) A．振动膜不振动时，电容器不带电 B．振动膜向右运动时，电容器的电容减小 C．振动膜向左运动时，a的电势比b高 D．振动膜向右运动时，电阻上有从a到b的电流 答案　D 解析　振动膜不振动时，电容器电容保持不变，电容器电压不变，电容器所带电荷量不变，A错误；振动膜向右运动时，d减小，根据C＝，C＝，可知电容增大，由于电容器电压保持不变，可知电容器电荷量增大，电阻上有从a到b的电流，故B错误，D正确；振动膜向左运动时，d增大，根据C＝，C＝可知电容减小，电容器电荷量减小，电阻上有从b到a的电流，则b的电势比a高，故C错误。 例3　(2022·台山市华侨中学月考)将带正电、负电和不带电的三个等质量小球分别以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间，已知上板带负电、下板接地。三小球分别落在图中A、B、C三点，则下列说法正确的是(　　) A．A带负电、B不带电、C带正电 B．三小球在电场中加速度大小关系是：aA<aB<aC C．三小球在电场中运动时间相等 D．三小球到达下板时的动能关系是EkC<EkB<EkA 答案　B 解析　由图可知，三个小球的水平位移xC<xB<xA，由于水平速度相同，所以它们的运动时间tC<tB<tA，又由于竖直位移相同，所以竖直方向上的加速度aC>aB>aA，已知上板带负电、下板接地后将感应出正电荷，所以C带负电、B不带电、A带正电，故B正确，A、C错误；在运动过程中，重力对小球做的功相同；电场力对C球做正功、对B球不做功、对A球做负功，根据动能定理可知，三小球到达下板时的动能关系是EkC>EkB>EkA，故D错误。 例4　如图，在真空中存在着竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E。一根绝缘细线长为L，一端固定在图中的O点，另一端固定有一个质量为m、带电荷量为＋q、可视为点电荷的小球，O点距离地面的高度为H，将小球拉至与O点等高的位置A处由静止释放，重力加速度为g，忽略空气阻力。求： (1)小球运动到O点正下方B点时的速度大小； (2)小球运动到B点时，细线对小球的拉力大小； (3)若小球通过B点时，细线恰好断开，求小球落地点与O点的水平距离。 答案　(1)　(2)3(mg＋qE) (3)2 解析　(1)从A到B过程，由动能定理得：mgL＋qEL＝mv2－0 小球到达B点时的速度为：v＝ (2)在B点，由牛顿第二定律得：T－mg－qE＝m，解得：T＝3(mg＋qE) (3)小球在线断开后做类平抛运动： 由牛顿第二定律有：qE＋mg＝ma 竖直方向上有：H－L＝at2 水平方向上有：s＝vt 联立解得：s＝2。 例5　(2023·广东实验中学高二期中)如图所示，一负粒子从静止开始经加速电场加速后，获得水平速度v0，沿一对水平放置的平行金属板间的中心线射入偏转电场(可看成匀强电场)中。已知负粒子的电荷量为－q，质量为m，偏转金属极板长为L，P是下板中心的小孔。(不计粒子的重力) (1)求加速电场两端的电压U； (2)若粒子恰能从P孔飞出偏转电场，求粒子在偏转电场中运动的时间t； (3)若偏转电场两极板间距离为d，要使负粒子能飞出偏转电场，求水平极板间所加偏转电压U偏(下极板电势始终高于上极板)应满足的条件。 答案　(1)　(2)　(3)U偏≤ 解析　(1)由动能定理可得qU＝mv02 解得U＝ (2)若粒子恰能从P孔飞出偏转电场，带电粒子在电场中水平方向做匀速直线运动， 则有x＝L＝v0t 解得t＝ (3)带电粒子在电场中做类平抛运动，若偏转电场两极板间距离为d，设要使负粒子恰好能飞出偏转电场，此时的偏转电压为U，在水平方向有 x＝L＝v0t1 在竖直方向有y＝d＝at12＝·t12 解得U＝ 则要使负粒子能飞出偏转电场，水平极板间所加偏转电压U偏应满足的条件为U偏≤。 学科网（北京）股份有限公司 $$