高中物理专题三电容器及带电粒子在电场中的运动学案新人教版选修31.doc

专题三 电容器及带电粒子在电场中的运动 一、电容器及其动态变化问题 1．对电容公式C＝eq \f(Q,U)和C＝eq \f(εrS,4πkd)的理解 (1)C＝eq \f(Q,U)是电容的定义式．不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关． (2)C＝eq \f(εrS,4πkd)是平行板电容器的决定式．平行板电容器电容的大小取决于电介质的种类、导 体的正对面积和两极板间的距离. 2．两种类型的动态分析思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．(平行板电容器始终连接在电源两端则电势差U不变；平行板电容器充电后，切断与电源的连接则电荷量Q保持不变) (2)用决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式C＝eq \f(Q,U)分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用E＝eq \f(U,d)分析电容器两极板间电场强度的变化． [复习过关] 1．(多选)对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是(　　) A．将两极板的间距加大，电容将增大 B．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大 D．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大 答案　BCD 解析　将两极板的间距加大，d增大，由电容决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)得知，电容将减小．故A错误；将两极板平行错开，使正对面积减小，S减小，由电容决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)得知，电容将减小．故B正确；在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，εr增大，C增大．故C正确；在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，板间距离减小，电容将增大．故D正确． 2．(多选)如图1所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号．则当振动膜片向右振动时(　　) 图1 A．电容器电容增大 B．电容器带电荷量减小 C．电容器两极板间的场强增大 D．电阻R上电流方向自左向右 答案　AC 解析　振动膜片向右振动时，电容器两极板的距离变小，电容增大，由C＝eq \f(Q,U)知，U不变的情况下，电容器所带电荷量Q增大，电容器充电，R中形成自右向左的电流． 由E＝eq \f(U,d)知，U不变，d减小，则场强E增大，故A、C正确，B、D错误． 3．(多选)如图2所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态．以下说法中正确的是(　　) 图2 A．若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流 B．若将A板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流 C．若将S断开，则油滴立即做自由落体运动，G中无电流 D．若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G中有b→a的电流 答案　AB 解析　根据电路图可知，A板带负电，B板带正电，原来油滴恰好处于静止状态，说明油滴受到的竖直向上的电场力刚好与竖直向下的重力平衡；当S闭合，若将A板向上平移一小段位移，则板间间距d变大，而两板间电压U此时不变，故板间场强E＝eq \f(U,d)变小，油滴所受合力方向向下，所以油滴向下加速运动，而根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容C减小，故两板所带电荷量Q也减小，因此电容器放电，所以G中有b→a的电流，选项A正确；在S闭合的情况下，若将A板向左平移一小段位移，两板间电压U和板间间距d都不变，所以板间场强E不变，油滴受力平衡，仍然静止，但是两板的正对面积S减小了，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容C减小，两板所带电荷量Q也减小，电容器放电，所以G中有b→a的电流，选项B正确；若将S断开，两板所带电荷量保持不变，板间场强E也不变，油滴仍然静止，选项C错误；若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，两板所带电荷量Q仍保持不变，两板间间距d变小，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)，U＝eq \f(Q,C)和E＝eq \f(U,d)可得E＝eq \f(4πkQ,εrS)，显然，两板间场强E不变，所以油滴仍然静止，G中无电流，选项D错误． 二、带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动 1．做直线运动的条件 (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动． (2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运