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

**基本信息** 聚焦静电场核心知识，通过真题与模拟题结合，系统覆盖电容器动态分析、带电粒子运动及实际应用，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电容器动态分析|4题（1/2/4/8）|结合电压/电荷量不变条件，分析电容、场强变化|电容决定式→定义式→场强公式的推导链，渗透控制变量法| |带电粒子运动|3题（5/6/9）|类平抛运动、E-t图像综合题|运动与相互作用观念，牛顿定律与能量观点的交叉应用| |实际应用|3题（2/3/8）|传感器、除颤器等情境题|物理模型建构，科学态度与社会责任的体现|

1．(2024·江西卷，T1)极板间一蜡烛火焰带有正离子、电子以及其他的带电粒子，两极板电压保持不变，当电极板距离减小时，电场强度如何变？电子受力方向？(　　) A.电场强度增大，方向向左 B.电场强度增大，方向向右 C.电场强度减小，方向向左 D.电场强度减小，方向向右 解析：选B。两极板电压保持不变，根据E＝，当电极板距离减小时，电场强度E增大，再结合题图可知极板间的电场线水平向左，则可知电子受到的电场力方向向右。 2．(2026·天津南开区一模)电容式加速度传感器可用于汽车安全气囊系统，传感器的核心部件为由一块固定极板和一块可前后移动的极板组成的平行板电容器，可移动极板的移动距离与汽车的加速度大小成正比。已知电容器所带电荷量始终保持不变，当汽车速度减小时，由于惯性导致极板M、N之间的相对位置发生变化，电容器M、N两极板之间的电压减小，当电压减小到某一值时，安全气囊弹出，则减速过程该电容器(　　) A.电容减小 B.M、N两极板间的距离减小 C.极板间的电场强度增大 D.M板为可移动极板 解析：选B。因为电荷量Q不变，电压U减小，根据C＝可知电容增大，故A错误；因为C增大，根据C＝可知，M、N两极板间的距离d减小，故B正确；极板间电场强度E＝，解得E＝，可知电场强度不变，故C错误；当汽车速度减小时，可移动极板因为惯性速度没来得及变化相对于汽车向前运动，M、N两极板间的距离减小，则N板为可移动极板，故D错误。 3.(多选)(2026·甘肃临夏州期末)电容器是一种重要的电学元件，基本工作方式就是充电和放电。由这种充、放电的工作方式延伸出来的许多电学现象，使得电容器有着广泛的应用。如图所示的是一种心脏除颤器的原理图，在一次模拟治疗中，将开关S接到位置1，电容器充电后电压为10 kV；将开关S接到位置2，电容器在5 ms内通过人体模型完成放电。已知电容器的电容为14 μF，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是(　　) A.人体起到绝缘电介质的作用 B.这次电容器充电后带电荷量为0.14 C C.这次放电过程的平均电流为28 A D.若充电至20 kV，则该电容器的电容为28 μF 解析：选BC。人体是导体，故A错误；当电容器与直流电源相连时，电容器充电，充电后带电荷量Q＝CU＝0.14 C，故B正确；放电过程的平均电流I＝＝28 A，故C正确；电容器的电容取决于电容器本身，与电容器的带电荷量Q以及两极板间的电势差U均无关，故D错误。 4．(2026·云南楚雄州质量监测)如图所示，水平正对放置的两平行金属板M、N通过定值电阻R和理想二极管接到直流电源上，其中N板接地。闭合开关，待电路稳定后，将一个电荷量为q的带负电小球固定于两平行板间的某个位置，若同时将M板向上、N板向下移动一小段距离，则小球所处位置(　　) A.电场强度不变，电势增大 B.电场强度不变，电势减小 C.电场强度减小，电势增大 D.电场强度减小，电势减小 解析：选A。由C＝可知，增大极板间的距离，电容器的电容减小，若电势差不变，则电荷量减小，但电路中的二极管具有单向导电性，在这里只允许对电容器充电，不能放电，所以在增大极板间的距离的过程中，电容器电荷量保持不变，电场强度E＝＝＝＝，与极板间的距离无关，所以电场强度保持不变，C、D错误；N板接地，电势为零，小球与N板间的距离增大，由U′＝Ed′可知，小球与N板间的电势差增大，小球所处位置的电势增大，A正确，B错误。 5.(2026·广东深圳市建文外国语学校一模)匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示。当t＝0时，在此匀强电场中由静止释放一个带正电的粒子，带电粒子只受静电力的作用，下列说法正确的是(　　) A.带电粒子将做往复运动 B.3 s末带电粒子回到原出发点 C.3 s末带电粒子的速度不为零 D.前3 s内，静电力做的总功为零 解析： 选D。带电粒子由静止释放后，在前2 s时间内，由牛顿第二定律可知粒子的加速度大小a1＝，在2 s到3 s时间内，粒子的加速度大小a2＝，可知粒子由静止先以a1加速度大小加速2 s，再以a2加速度大小减速1 s，由于a2＝2a1，可知3 s末粒子速度为零，同理在3 s到6 s时间内粒子又由静止以a1加速度大小加速2 s，再以a2加速度大小减速1 s，6 s末粒子速度为零，因此在前6 s时间内，带电粒子将始终向同一个方向运动，其速度时间图像如图所示，因此3 s末带电粒子回不到原出发点，故A、B、C错误；在前3 s内，由动能定理可知，静电力做的总功W＝ΔEk＝0，故D正确。 6.(2026·黑龙江省名校协作体一模)如图所示，一个电容为C的平行板电容器与恒压电源相连，平行板电容器极板长度为d，极板间距离也为d。一电荷量为q、质量为m的粒子以平行于极板的速度v0贴近上极板从左侧进入电场，恰好能从两极板间的中点射出。不计粒子所受重力，忽略电容器两极板的边缘效应。下列说法正确的是(　　) A.粒子带负电 B.带电粒子射出电场时的速度大小为2v0 C.若将下极板上移，则粒子恰好紧贴下极板右侧射出 D.若断开开关后将下极板上移，则粒子穿过平行板电容器的过程中电势能减少了 解析：选D。由粒子的运动可知，粒子所受电场力垂直于极板向下，因电场方向垂直于极板向下，所以粒子带正电，故A错误；粒子在两极板间做类平抛运动，射出电场时速度方向的延长线过上极板的中点，即速度方向与极板成45°角，所以，带电粒子射出电场时的速度大小为v0，故B错误；若将下极板上移，则两极板间的场强变为原来的2倍，粒子的加速度变为原来的2倍，假设粒子能够射出电场，则粒子在两极板间运动的时间不变，垂直于极板方向发生的位移变为原来的2倍，所以粒子必将打在下极板上，故C错误；根据E＝，C＝，C＝得E＝，若电容器两极板与电源断开，则Q不变，若只改变两极板间的距离，则两极板间的场强不变，则粒子的运动轨迹不变，即粒子穿过平行板电容器的过程中动能增加了m(v0)2－mv＝mv，因粒子只受电场力，动能与电势能总和不变，所以电势能的减少量等于动能的增加量，即电势能减少了mv，故D正确。 7．(2026·北京西城区期末) 如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点。一带负电的试探电荷在E点由静止释放后，仅在静电力作用下，恰好运动至F点。若两个点电荷的电荷量均变为原来的2倍，则(　　) A.E点的电场强度变为原来的4倍 B.E点和O点的电势差变为原来的倍 C.试探电荷运动到O点的动能变为原来的4倍 D.试探电荷运动到F点的时间变为原来的 解析：选D。根据E＝，W＝Uq，若两个点电荷的电荷量均变为原来的2倍，根据等量正点电荷连线中垂线上电场强度分布可知，中垂线上每点电场强度都将变为原来的2倍，对应相同试探电荷在每点受到的电场力变为原来的2倍，移动相同距离电场力做功变为原来的2倍，E点和O点的电势差变为原来的2倍，试探电荷运动到O点的动能变为原来的2倍，故A、B、C错误；由以上分析得加速度变为原来2倍，位移不变，由公式x＝at2可知，时间变为原来的，故D正确。 8．(2026·重庆市调研抽测)如图所示的是用于手机计步数的内置电容式加速度传感器的简化示意图。M极板固定，当手机的加速度变化时，与绝缘弹簧相连的N极板相对于M极板发生移动，导致电容器的电容改变，进而将运动信号转化为电信号完成计数。R为阻值可调的电阻，则手机(　　) A.静止时，若R阻值减小，则电流表的示数将增大 B.匀速运动时，电流表示数不为零且恒定 C.向左突然加速，则N板相对于M板向右移动，电流表中电流方向从b流向a D.向前突然减速，则N板相对于M板向前移动，电流表中电流方向从b流向a 解析：选C。由于电容器始终和电源相连，则两极板间电压不变，静止时，电容器电容不变，R阻值减小，但所带电荷量不变，电流表指针不偏转，故A错误；匀速运动时，电容器电容不变，电压不变，则电荷量不变，电流表指针不偏转，故B错误；手机向左突然加速，由于惯性，N板相对于M板向右移动，两极板正对面积减小，根据C＝，C＝，电容减小，又两极板间电压不变，则电荷量减小，所以电容器放电，电流表中有由b流向a方向的电流，故C正确；手机向前突然减速，由于惯性，N板相对于M板向前移动，两极板间距减小，由上述分析可知电容增大，又两极板间电压不变，则电荷量增大，所以电容器充电，电流表中有由a流向b方向的电流， 故D错误。 9．(14分)(2025·北京市朝阳区期末质量检测)如图所示的是一个示波管工作原理示意图。电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量为h，板长为L。已知电子质量为m、电荷量为e，初速度不计，不计电子重力。求： (1)电子进入偏转电场时的速度大小v；(4分) (2)电子在偏转电场中运动的时间t；(4分) (3)电子在通过偏转电场的过程中动量变化的大小Δp。(6分) 解析：(1)电子经过加速电场，根据动能定理有 eU1＝mv2 解得v＝。 (2)电子在偏转电场中做类平抛运动，则有L＝vt 解得t＝L。 (3)电子沿电场力方向做匀加速直线运动，则有 h＝t 解得vy＝＝ 由于电子在偏转电场中水平方向做匀速运动，则电子在通过偏转电场的过程中动量变化的大小Δp＝mvy＝。 答案：(1)　(2)L　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $