第8章 第3课时 电容器 带电粒子在电场中的运动(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

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，依据高考评价体系明确电容器动态分析、带电粒子直线运动及偏转三大核心考点，通过梳理近五年高考真题，归纳出电容器两类动态问题（U不变、Q不变）及类平抛运动分解等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题解析+方法提炼+素养培养”，如以2025江苏卷电容器问题为例，运用科学推理分析电势差变化，结合模型建构突破带电粒子偏转的偏移量计算，培养学生运动和相互作用观念。特设“易错警示”和“技巧总结”，助力学生掌握解题规律，教师可据此精准教学，提升复习效率。

第3课时　电容器　带电粒子在电场中的运动 [复习目标] 1．了解电容器的充、放电现象，能够分析电容器的动态变化问题。　2.掌握带电粒子在电场中直线运动的规律。　3.能够分析带电粒子在电场中的偏转运动。 返回导航 内 容 索 引 基础自主梳理 1 1 考点一 2 考点二 1 3 考点三 1 4 基础自主梳理 第一部分 4 一、电容器及电容 1．电容器 (1)组成：由两个彼此______又相距很近的导体组成。 (2)所带电荷量：一个极板所带电荷量的__________。 绝缘 绝对值 返回导航 (3)电容器的充、放电 ①充电：电容器充电的过程中，两极板的电荷量______，极板间的电场强度______，电源的能量不断储存在电容器中。 ②放电：放电过程中，电容器把储存的能量通过______做功转化为其他形式的能量。 增加 增大 电流 返回导航 2．电容 (1)定义：电容器所带的__________与电容器两极板之间的__________之比。 (3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1 F＝______μF＝______pF。 (4)意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 (5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关。 电荷量Q 电势差U 106 1012 返回导航 3．平行板电容器的电容 (1)决定因素：正对面积，电介质，两板间的距离。 (2)决定式：C＝________。 返回导航 1．(1)电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量绝对值的和。(　　) (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)放电后电容器的电荷量为零，电容也为零。(　　) 深化辨析 × × × 返回导航 qEd qU 返回导航 2．偏转 (1)运动情况：如果带电粒子以初速度v0垂直于场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动。 (2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的__________运动和沿电场力方向的____________运动。根据运动的合成与分解的知识解决有关问题。 匀速直线 匀加速直线 返回导航 返回导航 2．(1)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。(　　) (2)带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动。(　　) 深化辨析 × √ 返回导航 考点一　电容器和平行板电容器的动态分析 第二部分 14 1．两类典型问题 (1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。 (2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。 返回导航 返回导航 返回导航 C 例1 (2024·甘肃卷，T7)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是(　　) A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点 C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点 返回导航 根据电路结构可知，不论是充电过程还是放电过程，电容器的上极板都是带正电荷的，充电过程，流过电阻R的电流由N点流向M点，放电过程，流过电阻R的电流由M点流向N点，B、D错误。 返回导航 例2 (2025·黑吉辽蒙卷，T4)如图，某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的，逐渐增大施加于两极板压力F的过程中，F较小时弹性结构易被压缩，极板间距d容易减小；F较大时弹性结构闭合，d难以减小。将该电容器充电后断开电源，极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是(　　) D 返回导航 返回导航 例3 (2025·江苏卷，T9)如图所示，平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中，电场力做的功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动，使两板间距离增大为原来的2倍，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做的功为(　　) A 返回导航 返回导航 方法技巧 返回导航 第三部分 考点二　带电粒子(体)在电场中的直线运动 25 1．重力的处理 (1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。 (2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。 2．做直线运动的条件 (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子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。 返回导航 返回导航 C 返回导航 [解析]　微粒做直线运动，故电场力和重力的合力沿AB方向，电场力方向水平向左，微粒一定带负电，A错误； 微粒在运动过程中，电场力做负功，机械能减小，电势能增大，C正确，D错误。 返回导航 例5 如图所示，一平行板电容器两极板间距离为d，极板间电势差为U，一个电子从O点沿垂直于极板的方向射入两极板间，最远到达A点，然后返回。已知O、A两点相距为h，电子质量为m，电荷量为－e，重力不计。下列说法正确的是(　　) D 返回导航 [解析]　电子在A点的动能最小，根据能量守恒定律可知，电子在A点的电势能最大，故电子在O点的电势能低于在A点的电势能，故A错误； 电子在运动过程中，只受到电场力，电势能与动能之和不变，故其返回到O点时的电势能与从O点射入两极板间时的电势能相同，则其返回到O点时的速度大小与从O点射入两极板间时的速度大小相同，但是方向相反，故B错误； 返回导航 返回导航 归纳总结 返回导航 拓展点 带电粒子在交变电场中的直线运动 1．交变电场：常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等。 2．题目类型 (1)粒子做单向直线运动。 (2)粒子做往返运动。 返回导航 返回导航 (3)几种典型运动(初速度为0) 返回导航 返回导航 例6 (2026·广东汕头市模拟)如图甲所示，某多级直线加速器由n个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，各金属圆筒依序接在交变电源的两极M、N上，序号为0的金属圆板中央有一个质子源，质子逸出的速度不计，M、N两极加上如图乙所示的电压uMN，一段时间后加速器稳定输出质子流。已知质子质量为m、电荷量为e，质子的重力和通过圆筒间隙的时间不计，且忽略相对论效应，则(　　) 返回导航 √ 返回导航 [解析]　金属圆筒中电场为零，质子不受电场力，做匀速直线运动，故A错误； 返回导航 第四部分 考点三　带电粒子在电场中的偏转 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 例7 如图所示，在示波管水平极板YY′加电压U1、竖直极板XX′加电压U2后，亮斑会偏离荧光屏中心位置。能使亮斑离荧光屏中心的竖直距离增大的是(　　) A.增大U1　　 B．减小U1 C.增大U2 D．减小U2 A [解析]　由题图可知，示波管水平极板YY′加电压U1，能使粒子竖直方向发生位移，若要使亮斑离荧光屏中心的竖直距离增大，则需要竖直分位移增大，即增大U1。 返回导航 例8 (2026·河北沧州市五县联考一模)如图所示，两个带等量异种电荷的平行金属板水平放置，板间电场可视为匀强电场，一电子沿平行于板面的方向射入电场中，并从另一侧射出。已知板长为L，两板间距为d，板间电压为U，电子的质量为m，电荷量为e，电子射入时的速度大小为v0。不计电子的重力。求： 返回导航 (1)电子在两极板间的加速度大小a； 返回导航 (2)电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y； 返回导航 (3)电子在极板间运动的过程中电场力对电子所做的功W。 返回导航 不计重力的带电粒子，在t＝0时刻以水平速度v0进入交变电场，其水平方向做匀速直线运动，竖直方向的运动如下： 拓展点 带电粒子在交变电场中的偏转 返回导航 返回导航 例9 (2025·甘肃卷，T7)离子注入机是研究材料辐照效应的重要设备，其工作原理如图1所示。从离子源S释放的正离子(初速度视为零)经电压为U1的电场加速后，沿OO′方向射入电压为U2的电场(OO′为平行于两极板的中轴线)。极板长度为l、间距为d，U2－t关系如图2所示。长度为a的样品垂直放置在距U2极板L处，样品中心位于O′点。假设单个离子在通过U2区域的极短时间内，电压U2可视为不变，当U2＝±Um时，离子恰好从两极板的边缘射出。不计重力及离子之间的相互作用。下列说法正确的是(　　) 返回导航 √ 返回导航 返回导航 由题图可知t1时刻所加的电压小于t2时刻所加的电压，则t1时刻射入的离子打到样品的竖直位移小于t2打到样品的竖直位移，D错误。 返回导航 (3)基本关系式：运动时间t＝，加速度a＝＝＝，偏转量y＝at2＝________，偏转角θ的正切值tan θ＝＝＝__________。 O、A间的电势差UOA＝U，故D正确。 U－t图像 v－t图像 轨迹图 U－t图像 v－t图像 轨迹图 U－t图像 v－t图像 轨迹图 $