第10章 阶段回顾(4～5)-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第三册作业与测评课件PPT（人教版2019）

第十章　静电场中的能量 阶段回顾(4～5) 目录 1 重难点重点练 易错点重点练 2 易错点重点练 易错点一　平行板电容器的动态分析 1．某电容式话筒的原理如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大的过程中(　　) A．P、Q构成的电容器的电容增大 B．P上电荷量保持不变 C．有电流自M经R流向N D．P、Q间的电场强度不变 易错点重点练 1 2 3 4 4 易错点重点练 1 2 3 4 5 2．电容式加速度传感器可以用于触发汽车安全气囊等系统。如图所示，极板M、N组成的电容器视为平行板电容器，M固定，N可左右运动，通过测量电容器极板之间电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板M、N的距离减小，若极板上电荷量保持不变，则该电容器(　　) A．电容变小 B．极板间电压变大 C．极板间电场强度不变 D．极板间电场强度变小 易错点重点练 1 2 3 4 6 易错点重点练 1 2 3 4 7 易错点二　多个粒子在同一电场中的加速和偏转问题 3．(多选)三个电子在同一地点同时沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图，则由此可判断(　　) A．b和c同时飞离电场 B．在b飞离电场的瞬间，a恰好击中下极板 C．进入电场时，a速度最大，c速度最小 D．c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大 易错点重点练 1 2 3 4 8 易错点重点练 1 2 3 4 9 4．(多选)如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么(　　) A．偏转电场E2对三种粒子做功一样多 B．三种粒子打到屏上时的速度一样大 C．三种粒子运动到屏上所用时间相同 D．三种粒子一定打到屏上的同一位置 易错点重点练 1 2 3 4 10 易错点重点练 1 2 3 4 11 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 2．一群速率不同的一价离子从A、B两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场，离子的初动能为Ek，A、B两极板间电压为U，间距为d，C为竖直放置并与A、B间隙正对的金属挡板，屏MN足够大。若A、B极板长为L，C到极板右端的距离也为L，C的长度为d。不考虑离子所受重力，元电荷为e。 (1)写出离子射出A、B极板时的偏转距离y的表达式； (2)问初动能范围是多少的离子才能打在屏MN上？ 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 重难点二　电容器中的力与运动问题 3．(多选)如图所示，水平放置的平行板电容器，上极板带负电，下极板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，且从下极板边缘飞出。若下极板不动，将上极板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球(　　) A．将打在下极板中央 B．仍沿原轨迹由下极板边缘飞出 C．不发生偏转，沿直线运动 D．若上极板不动，将下极板上移一小段距离， 小球可能打在下极板的中央 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 4．如图所示，水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，开始两板都不带电，现将电荷量为＋q、质量为m的液滴从小孔正上方h处无初速度滴下，通过小孔落向B板并把电荷全部传给B板，求： (1)若第N滴液滴在A、B间恰好做匀速运动，则 电容器的电容是多大？ (2)在(1)中条件下，能到达B板的液滴不会超过 多少滴？ 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 6．(多选)在如图甲所示的电路中，a、b间接特殊电源，用以调节电容器C两端的电压。如果电阻R两端的电压变化如图乙所示，则电容器两端的电压可能是(　　) 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 1 2 3 4 5 6 重难点重点练 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 解析　电容式话筒与电源串联，电压保持不变。在P、Q间距增大的过程中，根据平行板电容器电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)知，电容减小，故A错误；根据电容的定义式C＝eq \f(Q,U)得，电容器所带电荷量减小，电容器的放电电流通过R的方向为由M到N，再根据场强E＝eq \f(U,d)知场强变小，故C正确，B、D错误。 解析　当汽车减速时，极板M、N的距离减小，由平行板电容器的电容决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容器的电容变大，A错误。又极板上的电荷量保持不变，由电容定义式C＝eq \f(Q,U)可知，极板间的电压变小，B错误。极板间的电场强度E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(Q,d)·eq \f(4πkd,εrS)＝eq \f(4πkQ,εrS)，可知极板间的电场强度不随极板间距离d的变化而变化，C正确，D错误。 解析　三个电子的质量和电荷量都相同，则知加速度相同，b、c在竖直方向上做匀加速运动且位移关系为：yc＜yb，根据y＝eq \f(1,2)at2可知tc＜tb，故A错误；a、b两电子在竖直方向上的位移相等，根据y＝eq \f(1,2)at2，可知运动时间相等，故B正确；在垂直于电场方向即水平方向，三个电子做匀速直线运动，则有：x＝vt，由题图可知xc＝xb，由以上分析可知tc＜tb，则vc＞vb，根据ta＝tb，xb＞xa，可得：vb＞va，所以有：vc＞vb＞va，故C错误；根据动能定理知，静电力对a、b两电子做功一样多，所以动能增加量相等，静电力对c电子做功最少，动能增加量最小，故D正确。 解析　设加速电压为U1，则qU1＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)－0，x＝v0t，y＝eq \f(1,2)·eq \f(qE2,m)t2，联立得y＝eq \f(E2x2,4U1)，即粒子在偏转电场的竖直方向的偏转量y与q、m均无关，因此三种粒子的运动轨迹相同，打在屏上的同一位置，D正确；偏转电场对粒子做功W＝qE2y，由于三种粒子离开电场时的偏转量y相同，电荷量q相同，则W相同，A正确；根据qU1＋W＝eq \f(1,2)mv2－0，三种粒子质量不同，因此打到屏上的速度大小不同，B错误；又因为三种粒子的运动轨迹相同，但进入偏转电场E2的初速度不同，所以运动时间不同，C错误。 重难点一　带电粒子在电场中的加速运动和偏转运动的综合问题 1．如图所示，静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离。现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该(　　) A．使U2加倍 B．使U2变为原来的4倍 C．使U2变为原来的eq \r(2)倍 D．使U2变为原来的eq \f(1,2)倍 解析　带电粒子经过加速电场和偏转电场，最终偏转量为y＝eq \f(l2U2,4dU1)，现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，必须使U2加倍，故选A。 答案　(1)y＝eq \f(UeL2,4dEk)　(2)eq \f(eUL2,2d2)<Ek<eq \f(3eUL2,2d2) 解析　(1)设离子的质量为m，初速度为v0，则离子在偏转电场中的加速度a＝eq \f(eU,md) 离子射出电场的时间t＝eq \f(L,v0) 射出电场时的偏转距离y＝eq \f(1,2)at2 所以y＝2,0)eq \f(UeL2,2dmv) 而Ek＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)，则y＝eq \f(UeL2,4dEk)。 (2)离子射出电场时的竖直分速度vy＝at 射出电场时速度偏转角的正切值tanφ＝eq \f(vy,v0) 故tanφ＝2,0)eq \f(eUL,mvd) 离子射出电场后做匀速直线运动 要使离子打在屏MN上，需满足y<eq \f(d,2) 且Ltanφ＋y>eq \f(d,2)，所以eq \f(eUL2,2d2)<Ek<eq \f(3eUL2,2d2)。 解析　若电容器下极板不动，上极板上移一小段距离，电容器所带电荷量不变，由E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4kπQ,εrS)可知，电容器两极板间的电场强度不变，以相同速度入射的小球仍将沿原轨迹运动，故A、C错误，B正确；若上极板不动，下极板上移一小段距离，同理可知两极板间的电场强度不变，小球的运动轨迹也不变，即若下极板上移距离适当，小球可能打在下极板的中央，故D正确。 答案　(1)eq \f(（N－1）q2,mgd)　(2)eq \f(h＋d,d)(N－1) 解析　(1)第N滴液滴做匀速运动时，板上所带电荷量为Q＝(N－1)q 金属板A、B之间的电势差U＝eq \f(Q,C) 板间电场强度E＝eq \f(U,d) 由平衡条件得mg＝qE 联立几式，解得C＝eq \f(（N－1）q2,mgd)。 (2)设能到达B板的液滴不会超过n滴，则第n＋1滴液滴刚好运动到B板(不接触B板)时速度减小到零，此时板上所带电荷量为Q′＝nq 第n＋1滴液滴从O到B板由动能定理得 mg(h＋d)－qU′＝0－0 其中U′＝eq \f(Q′,C) 联立解得n＝eq \f(h＋d,d)(N－1)。 重难点三　电容与电路的综合问题 5．(多选)初中物理我们学过了电阻的串联、并联，为了得出电容的串联、并联规律，设想分别用如图甲、乙电路对两个平行板电容器充电。设甲图两个电容器的总电容为C并，乙图两个电容器的总电容为C串，则下列判断正确的是(　　) A.eq \f(1,C并)＝eq \f(1,C1)＋eq \f(1,C2) B．C并＝C1＋C2 C.eq \f(1,C串)＝eq \f(1,C1)＋eq \f(1,C2) D．C串＝C1＋C2 解析　题图甲为两平行板电容器的并联，并联电压相等，U1＝U2＝U，由电容的定义式可知Q1＝C1U，Q2＝C2U，所以两电容器并联后总电容为C并＝eq \f(Q总,U)＝eq \f(Q1＋Q2,U)＝eq \f(Q1,U)＋eq \f(Q2,U)＝C1＋C2，故A错误，B正确；题图乙为两平行板电容器的串联，C1的右板直接与C2的左板相连，稳定后两板电势相等，且由静电平衡规律及电荷守恒定律可知两板带等量异种电荷，即两电容器所带电荷量Q相等，有Q1＝Q2＝Q，由电容的定义式可知U1＝eq \f(Q,C1)，U2＝eq \f(Q,C2)，所以两平行板电容器串联后总电容为C串＝eq \f(Q,U)＝eq \f(Q,U1＋U2)＝eq \f(Q,\f(Q,C1)＋\f(Q,C2))＝eq \f(C1C2,C1＋C2)，即eq \f(1,C串)＝eq \f(1,C1)＋eq \f(1,C2)，故C正确，D错误。 解析　根据图乙可知，0～1 s和3～4 s时间内，定值电阻R两端的电压为0，即电路中电流为0，此时间内，电容器C不存在充、放电情况，即电容器C两端的电压为0或某一定值；1～3 s和4～5 s时间内，定值电阻R两端的电压为一定值，则电路中电流也为一恒定值，电路中存在充电或放电电流，且由I＝eq \f(ΔQ,Δt)＝eq \f(CΔUC,Δt)可知eq \f(ΔUC,Δt)＝eq \f(I,C)恒定，又由图乙知1～3 s内和4～5 s内电路中的电流I方向相反，则eq \f(ΔUC,Δt)的正负相反，由I＝eq \f(UR,R)和1～3 s内UR的大小是4～5 s内UR大小的eq \f(1,2)，可知1～3 s内I的大小是4～5 s内I大小的eq \f(1,2)，1～3 s内eq \f(ΔUC,Δt)的大小是4～5 s内eq \f(ΔUC,Δt)大小的eq \f(1,2)。综上所述，A、B错误，C、D可能正确。 $$