2018-2019学年高中物理沪科版选修3-1（课件+教师用书）第2章 习题课2　电容和带电粒子在电场中的运动 (2份打包)

习题课2　电容和带电粒子在电场中的运动 [学习目标]　1.理解电容器的电容，学会分析平行板电容器动态变化问题．　2.掌握带电粒子在电场中运动问题的分析方法. 电容器动态变化问题 1.平行板电容器的动态分析思路 2．两类动态变化问题的比较 分类 充电后与电池两极相连 充电后与电池两极断开 不变量 U Q d变大 C变小、Q变小、E变小 C变大、U变大、E不变 S变大 C变大、Q变大、E不变 C变大、U变小、E变小 ε变大 C变大、Q变大、E不变 C变大、U变小、E变小 　如图1所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地．在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则(　　) 图1 A．θ增大，E增大　　　　　 B．θ增大，Ep不变 C．θ减小，Ep增大 D．θ减小，E不变 思路点拨：①指针偏角θ的大小反映了两极板间电压的大小． ②电势能Ep的数值与零电势点的选取有关． D　[由题意可知平行板电容器的带电荷量Q不变，当下极板不动，上极板向下移动一段距离时，两极板间距d减小，则电容C变大，由U＝，Q、S不变，则E不变．因为E不变，则点电荷从P点移动到下极板(电势为零)电场力做功不变，电势能的变化相同，则点电荷在P点的电势能Ep不变，故只有选项D正确．]＝＝可知U变小，则静电计指针的偏角θ减小．又因为两板间电场强度E＝ 解决电容器问题的两个常用技巧 (1)在电荷量保持不变的情况下，由E＝知，电场强度与板间距离无关． ＝＝ (2)对平行板电容器的有关物理量Q，E，U，C进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，利用C＝进行判定即可． ，Q＝CU和E＝ [针对训练] 1．一平行板电容器，两板之间的距离d和两板面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接．以Q表示电容器的电荷量，E表示两极板间的电场强度，则(　　) 【导学号：69682115】 A．当d增大、S不变时，Q减小、E减小 B．当S增大、d不变时，Q增大、E增大 C．当S减小、d增大时，Q增大、E增大 D．当S减小、d减小时，Q不变、E不变 A　[由于电容器的两极板与电池相连，故电容器两极板之间的电压U保持不变．根据E＝，由于S减小，d减小，故电容C的变化无法确定，根据Q＝CU可知电荷量Q的变化无法确定，故D错误．故选A.]可得随d减小，两极板间的电场强度E增大，根据电容C＝，由于S减小，d增大，故电容C减小，根据Q＝CU可知电荷量Q减小，故C错误；根据E＝可得随d增大，两极板间的电场强度E减小，根据电容C＝，由于S增大，d不变，故电容C增大，根据Q＝CU可知电荷量Q增大，故B错误；根据E＝可得由于d不变，两极板间的电场强度E不变，根据电容C＝，由于S保持不变，d增大，故电容C减小，根据Q＝CU可知电荷量Q减小，故A正确；根据E＝可得随d增大，两极板间的电场强度E减小．根据电容C＝ 2．如图2所示，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A、B之间的P点，处于静止状态．现将极板A向下平移一小段距离，但仍在P点上方，其他条件不变．下列说法中正确的是(　　) 图2 A．液滴将向下运动　　　　 B．两板电势差增大 C．极板带电荷量将增加 D．电场强度不变 C　[A、B电容器板间的电压保持不变，故B错；当将极板A向下平移一小段距离时，根据E＝得知电容C增大，而电容器的电压U不变，极板带电荷量将增大，故C正确．故选C.]，分析得知，板间场强增大，液滴所受电场力增大，液滴将向上运动，故A错，D错；根据电容的决定式C＝ 带电粒子在电场中运动的分析 1．受力分析需要注意的两个方面 (1)要掌握电场力的特点．例如，电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还与带电粒子的电量和电性有关；在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同． (2)判断是否考虑重力． 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)． 带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力． 2．求解时依据的两类规律方法 (1)牛顿定律和运动学规律．先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速或减速，是直线运动还是曲线运动)，对匀变速运动问题可用牛顿定律和运动学规律处理． (2)从功和能的角度分析．带电粒子在电场力作用下的加速、减速或偏转过程是其他形式的能和动能之间的转化过程，解这类问题，可以使用动能定理或能量守恒定