2026届高三物理一轮复习课件：第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动

该高中物理高考复习课件聚焦“电容器 带电粒子在电场中的运动”专题，依据高考评价体系梳理了电容动态分析、粒子直线运动与偏转三大核心考点，结合2023年云南卷T14和T17题，明确高频题型分布，构建系统复习框架。 课件亮点在于“模型建构+真题突破”策略，如平行板电容器动态分析的U不变/Q不变模型，带电粒子偏转的运动合成与分解法，培养科学思维与物理观念。通过2024年模拟题实例解析，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准教学，提升备考效率。

会泽县茚旺高级中学高三物理组 2026届高三物理一轮复习 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 课标解读 直击高考 复习目标 1.理解电容的定义及动态变化规律。 2.掌握带电粒子在电场中的运动的规律（直线、类平抛、类斜抛）， 深化运动的合成与分解的思想。 使学生掌握处理力电综合问题的基本方法，深化对能量观念的理解。 2025年云南卷 我们知道，水可以用容器储存起来，以备不时之需。那么电荷能否也像水一样储存起来呢？ 莱顿瓶就是一种最早用来贮存电荷的容器。 思考与讨论： 莱顿瓶 1.定义：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 3.作用：储存电荷 金属极板 绝缘物质(电介质) 思考：相邻的两个同学是否能构成电容器？ 2.电路图符号： 任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。 那么，如何往电容器内“装”电荷呢？ 一、电容器 电容器的充电过程： a.充电:使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷。 U + + + + + + -Q +Q - - - - - - 过程：Q↑、U ↑、E ↑ 稳定后：均不变 G （1）两极板带等量异种电荷； （2）两极板间有与电源相等的电压； （3）两极板间有匀强电场； （4）两极板间储存有电场能。 电能 电场能 b.方法:将电容器的两个极板与电源串联。 c.充电完成后： 电容器的放电过程： a.放电:已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程。 + + + + + + Q +Q U G ↓过程：Q↓、U ↓、E ↓ 稳定后：均为零 其他 电场能 （1）两极板带电量为0； （2）两极板间电压U=0； （3）两极板间场强E=0； （4）两极板间无电场能。 b.方法:将电容器的两个极板与用导线串联。 c.放电完成后： 演示实验 用传感器观察电容器的充放电过程 思考回答 3.如果把电容器和电源始终连接在一起，电容器两极板电压有什么特点？如果给电容器充好电，把电容器与电源断开，并且也不用导线串接他的两极板，电容器内部储存的电荷有什么特点？ 4.电容器两极板所带电荷量有什么特点？总的电荷量可不可以把两极板电荷量进行简单加和？那你觉得应该如何描述电容器所储存的电荷的电荷量呢？ 1.为什么I-t图像“面积”表示充放电的电荷量？ 2.怎样根据 I-t 图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？试着算一算。 4.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多。 1.定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电势差U的比值，叫电容器的电容。用C表示; 2.定义式： 3.单位：法拉（F） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF 电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？ 在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。 电容 5.击穿电压和额定电压： 加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。 电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，额定电压比击穿电压低。 电容 问题引入 电容器的电容跟电荷量以及电压均无关，那么电容器电容的大小与哪些因素有关？ 两板间距离 两板正对面积 介电常数 真空εr=1 静电力常量 几种常用电介质的相对介电常数 决定式： 公式内容　　 公式特点 意义 联系 定义式(不成正反比） 决定式（成正反比） 反映容纳电荷的本领 反映了影响电容大小的因素 电容器容纳电荷的本领由Q/U来定义，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定 平行板电容器电容的决定式和电容定义式的对比 问题剖析 类型一：保持电容器的两极板与电源相连----极板间电势差U不变 保持S和ℇ不变，极板间距d增大时，电容器带电量Q怎么变化？板间电场强度E怎样变化？ U不变 Q减小 d 增大 U不变 E减小 C减小 C减小 d 增大 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － ＋Q －Q E U不变 平行板电容器的动态分析 拓展、平行板电容器的动态分析 方法归纳 类型一：保持电容器的两极板与电源相连----极板间电势差U不变 推论1：电容器两极板间电压U恒定不变时，则E与εr和S无关，而与d有关。 问题剖析 类型二：充电后，切断与电源的连接----极板间电荷量Q不变 保持S和ℇ不变,极板间距d增大时，电容器板间电场强度E怎样变化？ 推论2：平行板电容器带电量Q一定时，板间的电场强度只与板所带的电荷量、相对介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离d无关。 E不变 Q不变 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － ＋Q －Q E 例1 某电容位移传感器的工作原理可简化为如图所示的装置，电容 器接在恒压直流电源上，其中是固定极板，是可动极板， 与被 测物体连接在一起， 为灵敏电流计。当被测物体水平向左移动 时，下列说法正确的是( )。 B A.电容器的电容变小 B.极板间的电场强度变大 C.电容器所带的电荷量减少 D.灵敏电流计中有从到 方向的放电 电流 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 若、板间插入一金属板，则、 板间的电场强度如何变化，通 过电流表的电流方向如何？ 答案 电场强度变大 由到 解析 当插入一金属板时，相当于两极板间距减小，根据 ，可 知极板间的电场强度变大；根据，，由于 减小， 电容增大，电荷量需增大，电容器充电，故电流方向由到 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 例2 （2024·安徽合肥阶段练习）当云层中包含有大量的电荷时，云 层和大地之间可视为一个巨大的平行板电容器。如图所示，云层带 正电，取地面的电势为0，在云层和地面间的 点处悬浮有一带电微 粒。下列说法正确的是( )。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 A.微粒带正电 B.若云层高度下降，则 点的电势降 低 C.若云层高度下降，则微粒将向上 运动 D.若云层高度下降，则微粒的电势 能不变 √ 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 生活中的电容器 例3 （多选）目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，电容触摸屏是 利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏，玻璃 屏的内表面和夹层各涂一层（纳米铟锡金属氧化物），夹层 涂层作为工作面，四个角引出四个电极。当用户手指触摸电容触摸 屏时，手指和工作面形成一个电容器。因为工作面上接有高频信号， 电流通过这个电容器分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上 流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器通过对 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 四个电流比例的精密计算来确定手指位置。对于电容触摸屏，下列 说法正确的是( )。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 A.电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号 B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作 C.手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小 D.手指与屏的接触面积变大时，电容变大 √ √ 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 1.图为某电容传声器结构示意图， 当人对着传声器讲话时，膜片会 振动。若某次膜片振动时，膜片 与极板距离增大，则在此过程中 ( )。 D A.膜片与极板间的电容增大 B.极板所带电荷量增大 C.膜片与极板间的电场强度增大 D.电阻 中有电流通过 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 平行板电容器电容 （决定式） 平行电容器的动态分析 单位：法拉F （定义式） 数学表达式 2.充电后，切断与电源的连接----极板间电荷量Q不变 1.保持电容器的两极板与电源相连----极板间电势差U不变 课堂小结 基础点 带电粒子在电场中的直线运动 一、电场中的带电粒子重力的处理问题 1、微观--带点的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。 这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外， 一般都不考虑重力（但并不能忽略质量）。 2、宏观--带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。 除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 3、其他带电体：是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定。 一、问题思考 A B U d E + F v 如图，一个质量为m、带正电荷q的粒子，只在静电力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动。试计算粒子到达负极板时的速度？ 方法一：动力学观点 主要用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律 一、问题思考 A B U d E + F v 如图，一个质量为m、带正电荷q的粒子，只在静电力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动。试计算粒子到达负极板时的速度？ 方法二：能量观点 ——利用动能定理 总结：粒子加速后的速度只与加速电压有关。 二、延伸思考 思考：若两极板间不是匀强电场，该用何种方法求解？ 若粒子的初速度为零,则: 若粒子的初速度不为零,则: 能量观点——动能定理 三、总结分析 1、方法：分析带电粒子加速的问题，常有两种思路∶ （1）利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析 （2）利用静电力做功结合动能定理分析。 2、方法选择： （1）当解决的问题属于匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时，适合运用第一种思路分析; （2）当问题只涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，适合运用第二种思路分析。 例5 （2024·海南模拟）如图所示，、 是竖直放置、相距为 的两块平行金属板， 整体构成一电容为 的电容器，两板开有 小孔，小孔不影响平行板电容器电场分布， 两板之间固定一水平绝缘薄木板， 点位 于板小孔处，绝缘木板上的点到极板 的距离为。一质量为、电荷量为 、可 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 看成质点的小滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为 。当电容器不 带电时，小滑块以某一初速度（未知）从 点向右运动，刚好能 够到达点；当电容器充电后，小滑块以相同的初速度从 点向右 运动，刚好能够到达极板。重力加速度大小为 ，小滑块在电容器 间的运动不影响电场分布，求： 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （1）充电后电容器极板间的电场强度大小。 答案 解析 电容器不带电时，由动能定理有 加电场以后由动能定理有 解得 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （2）充电后电容器所带的电荷量。 答案 解析 电容器所带的电荷量， 解得 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 2.（2024·四川成都期末）足够长的水平桌面上存在如图所示的相邻 的、宽度均为 的区域Ⅰ、Ⅱ、和Ⅲ。区域Ⅰ中的桌面是光滑 的，其他部分的桌面是粗糙的，动摩擦因数均为 。区域Ⅰ、 Ⅱ、和Ⅲ（包括桌面）中存在方向均在图示竖直面内的三种匀强电 场：Ⅰ中电场方向水平向右、大小 ；Ⅱ中电场方向水平 向左、大小；Ⅲ中电场方向斜向左下与桌面成 、 大小 。一个可视为质点的、带正电的绝缘滑块，质量 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 ，电荷量，从区域Ⅰ中左边缘 点由静止释放， 重力加速度大小， 。求： 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （1）滑块刚进入区域Ⅱ时的速率。 答案 解析 区域Ⅰ中电场力 区域Ⅰ中加速度大小满足，解得 加速度方向向右，滑块进入区域Ⅱ时的速率 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （2）滑块在区域Ⅱ中的运动时间。 答案 解析 区域Ⅱ中滑动摩擦力 区域Ⅱ中加速度大小满足，解得 加速度方向向左，离开区域Ⅱ时的速率 所求滑块在区域Ⅱ中的运动时间 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （3）滑块运动的总路程。 答案 解析 区域Ⅲ中地面支持力 区域Ⅲ中滑动摩擦力 区域Ⅲ中加速度大小满足 ，解得 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 加速度方向向左，滑块离开区域Ⅲ时的速率 滑块离开区域Ⅲ后的加速度大小满足 ，解得 加速度方向向左，滑块离开区域Ⅲ后的位移大小 所求总路程 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 重难点2 带电粒子在匀强电场中的偏转 一、问题思考 如图，一带电粒子以垂直匀强电场的场强方向以初速度v0 射入电场，若不计粒子的重力，带电粒子将做什么运动？ 1.受力分析： 仅受竖直向下的电场力 做类平抛运动 2.运动分析： v0 q、m L d - - - - - - - - - - + + + + + + + + + U + + 垂直电场方向：匀速直线运动 沿电场方向：初速度为零的匀加速直线运动 二、问题跟进 L d + - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + U v0 q、m F + v v0 vy y θ 偏转角（偏向角） 偏移距离（侧移距离或侧移量） 如图，粒子以初速度v0射入电场，求射出电场时沿垂直于板面方向偏移距离y和速度偏转角θ。 三、问题突破 L d - - - - - - - - + + + + + + + + + U v0 q、m + + vy θ v v0 y 1.飞行时间： 3.竖直分速度： 2.竖直分位移： 4.速度偏转角： 四、规律总结 1、初速度相同的带电粒子，无论m、q是否相同，只要q/m相同，则偏转距离y和偏转角度θ都相同。(即轨迹重合) 当偏转电场的U、L、d一定： L d - - - - - - - - - - + + + + + + + + + U v0 q、m + + vy θ v v0 y 2、初动能相同的带电粒子，只要q相同，无论 m 是否相同，则偏转距离y和偏转角度θ都相同。 (即轨迹重合) 例6 （2024·福建福州三模） （多选）一个示波器工作的原理图 如图所示，电子经过电压为 的电 场加速后垂直进入偏转电场，离开 BC A.增大 B.增大 C.减小 D.增大 偏转电场时偏转位移为，两平行板间的距离为，电压为 ，板长 为，每单位电压引起的偏移 叫作示波管的灵敏度，为了提高示 波管的灵敏度，下列方法可行的是 ( )。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 归纳总结 （1）解决带电粒子先加速后偏转问题 （如图所示）的常用方法：加速电场中的运动 一般运用动能定理<m></m>进行计算；在偏转电场中的运动为类平 抛运动，可利用运动的分解进行计算；二者靠速度相等联系在一起。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 ① ； ② ； ③ ； ④根据三角形相似得 。 （2）计算粒子打到屏上的位置离屏中心的距离 的四种方法： 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 示波器 示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器，其核心部分是示波管。 偏转电极 亮斑 亮斑 电子枪 加速电压 - + 甲 示波管的结构 乙 荧光屏（从右向左看） 示波器 加速电压 电子枪 偏转电极 亮斑 亮斑 荧光屏 电子枪 产生高速飞行的电子束 加速电压 两端加待显示的电压信号， 使电子沿方向偏移。 锯齿形扫描电压， 使电子沿方向偏移。 示波管的构造 作用： 三、示波管 3.（2024·广东深圳期中）已知质 子由静止发出，经电压为 的加 速电场，偏转电场电压为 ，偏 转电场的长度为 ，偏转电场的 板间距离为，荧光屏 到偏转 电场的距离为 ，质子进入偏转 电场时速度方向正对荧光屏中心点，质子离开电场打到屏 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （1）求质子偏离荧光屏中心点的距离 。 答案 解析 设质子的电荷量为，质量为 ，质子经过加速电场过程，根 据动能定理可得 可得 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 质子经过偏转电场过程，做类平抛运动，则有 ， ，， 联立解得， 质子离开偏转电场后做匀速直线运动，则有， ， 联立解得 则质子偏离荧光屏中心点的距离 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （2）如果将质子换成氘核、氚核、氦核，它们能打到同一位置上吗？ 答案 能打到同一位置上 解析 根据（1）问分析可知 ，可知粒子打到荧光屏 偏离中心 点的距离与粒子的电荷量和质量均无关，则如果粒子源 换成氘核、氚核、氦核，它们能打到同一位置上。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 例7 如图所示，虚线 左侧有一 电场强度 的匀强电场，在两 条平行的虚线和 之间存在着 宽为、电场强度 的匀强电 场，在虚线右侧相距为 处有一 与电场 平行的屏。现将一电子 （电荷量为、质量为）无初速度放入电场中的 点，最后打在 右侧的屏上，连线与屏垂直，垂足为 点，求： 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （1）电子从释放到打到屏上所用的时间。 答案 解析 电子在电场 中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度 为，时间为 由牛顿第二定律得 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 电子进入电场时的速度 从进入电场 到打到屏上，电子在水平方向上做匀速直线运动，时 间 电子从释放到打到屏上所用的时间 解得 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （2）电子刚射出电场时的速度方向与 连线夹角的正切值。 答案 2 解析 设电子射出电场时平行电场方向的速度为 ，由牛顿第二 定律可知，电子在电场中的加速度 电子刚射出电场时的速度方向与连线夹角的正切值 解得 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 （3）电子打到屏上的点到 点的距离。 答案 解析 电子在电场中的运动轨迹如图所示 设电子打到屏上的点到点的距离为，由几何 关系得 联立得 。 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 Lavf58.20.100 C＝ Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $