第9章 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的直线运动 - 副本（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

 

第3讲　电容器　带电粒子在电场中的直线运动

 

【备考目标】　1.知道电容器的基本构造，了解电容器的充电、放电过程。2.理解电容的定义及动态变化规律。3.掌握带电粒子在电场中做直线运动的规律。

 

考点一　电容器及其动态分析问题

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．电容器

(1)组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。

(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。

(3)电容器的充、放电：

①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。

②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。

2．电容

(1)定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板之间的电势差之比。

(2)定义式：C＝。

(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1 F＝106 μF＝1012 pF。

(4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低。

(5)决定因素：由电容器本身物理条件决定，与电容器是否带电及电压无关。

3．平行板电容器的电容

(1)决定因素：两极板的正对面积、电介质的相对介电常数、两板间的距离。

(2)决定式：C＝。

 

[辨析明理]

判断下列说法的正误

(1)电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量的绝对值之和。(×)

(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电压成反比。(×)

(3)电容器放电后的电荷量为零，则其电容也变为零。(×)

(4)保持平行板电容器的正对面积不变，增加两极板之间的距离时，电容器的电容变小。(√)

 

角度(一) 电容器的动态分析问题

核心突破

电容器动态分析的基本思路

 

【例1】 (2024·浙江高考)图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则(　　 )

1. 极板间电势差减小

B．电容器的电容增大

C．极板间电场强度增大

D．电容器储存能量增大

解析：选D。根据Q＝CU，C＝可得，当极板间距增大时电容减小，由于电容器的带电量不变，故极板间电势差增大，故A、B错误；根据E＝得E＝，故电场强度不变，故C错误；移动极板的过程中要克服电场力做功，故电容器储存能量增大，故D正确。

 

[应考反思]由E＝可知，当仅改变平行板电容器两极板之间距离时，两极板之间的电场强度不变。利用该结论可迅速反推两极板间电势差的变化情况。

【例2】 (2024·吉林高考)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度cm的关系曲线如图(a)所示。将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源、电流表等构成如图(b)所示的电路。闭合开关S后，若降低溶液浓度，则(　　)

A．电容器的电容减小

B．电容器所带的电荷量增大

C．电容器两极板之间的电势差增大

D．溶液浓度降低过程中电流方向为M→N

解析：选B。根据题图(a)可知，降低溶液的浓度时，该不导电溶液的相对介电常数εr增大，结合电容的决定式C＝可知，电容器的电容增大，A错误；电容器一直与恒压电源相连，则电容器两极板之间的电势差不变，C错误；根据电容的定义式C＝结合A、C项分析可知，电容器所带的电荷量Q增大，则溶液浓度降低过程中，电容器充电，电路中的电流方向为N→M，B正确，D错误。

角度(二) 与电容器相关的综合问题

【例3】 (2025·安徽马鞍山模拟)如图所示，电源电动势E一定，内阻不计，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻，其阻值随光照的增强而减小。开关S闭合，电路稳定后，电容器两板间的一带电液滴恰好能静止在M点。现增强照射电阻R3的光照强度，则(　　 )

A．电容器的电容增大

B．M点的电势升高

C．液滴向下运动

D．R2中有向右的电流

解析：选B。电容器的电容由电容器本身性质决定，不随其电压或电荷量的变化而变化，故A错误；增强照射电阻R3的光照强度，R3阻值减小，回路总电阻减小，总电流增大，则R1两端电压增大，电容器两极板间电压增大，根据E＝可知两极板间电场强度增大，而下极板接地，电势为零，设M到下极板间的距离为d′，则M点的电势为φM＝Ed′，所以M点的电势升高，故B正确；根据平衡条件可知，开始时液滴受静电力与重力平衡，增强照射电阻R3的光照强度，电容器两极板间电场强度增大，液滴所受静电力增大，将大于重力，则液滴所受合外力向上，将向上运动，故C错误；由电路连接方式易知电容器上极板带正电，增强照射电阻R3的光照强度，电容器两极板间电压增大，根据Q＝CU可知电容器充电，R2中有向左的电流，故D错误。

 

考点二　带电粒子在电场中的直线运动

　　　　　　　　　　

1．受力分析时应注意的问题

(1)要掌握静电力的特点。静电力的大小和方向不仅跟电场强度的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关。

(2)是否考虑重力依据情况而定。

①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)。

②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有特殊说明或明确的暗示外，一般都不能忽略重力。

2．几种典型的运动情况

(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子保持静止或做匀速直线运动。

(2)粒子所受合外力F合≠0且与初速度共线，带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动。

3．常用的处理方法

(1)用动力学观点分析

a＝，E＝，v2－v＝2ad。