高考物理一轮复习考点精讲精练第18讲　电容器 带电粒子在电场中的运动（解析版）.doc

第18讲电容器带电粒子在电场中的运动

1.理解电容器的基本概念，掌握好电容器的两类动态分析.

2.能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题.

3.用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题．

考点一平行板电容器的动态分析

1．电容器的充、放电

(1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．

(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．

2．对公式C＝eq\f(Q,U)的理解

电容C＝eq\f(Q,U)，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．

3．两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．

(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．

（2024?嘉兴模拟）如图所示是电容式话筒示意图，振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后几十微米处是固定的金属片，两者构成了电容器的两极。当声音传至振动膜片时，带动膜片振动，引起两极板间距变化。则（）

A．膜片振动过程中电容器两极间电压恒定

B．膜片向右振动时通过电阻R的电流向左

C．声音频率越高时话筒的输出信号越强

D．膜片振动频率与声音频率无关

【解答】解：AB、根据电容的决定式C=?rS

CD、声音频率越高时，膜片振动越快，膜片振动频率越大。若声音响度越大，膜片振动的振幅越大，形成的充电电流增大，话筒的输出信号越强，可见声音频率越高时话筒的输出信号强度不变，故CD错误。

故选：B。

（2024?琼山区校级模拟）磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架，分子层之间具有弹性，可近似类比成劲度系数为k的轻质弹簧。细胞膜上的离子泵可以输运阴阳离子，使其均匀地分布在分子层上，其结构示意如图所示。已知无限大均匀带电薄板周围的电场为匀强电场，静电力常量为k，介质的相对介电常数为εr，细胞膜的面积S?d2。当内外两膜层分别带有电荷量Q和﹣Q时，关于两分子膜层之间距离的变化情况，下列说法正确的是（）

A．分子层间的距离增加了2πkQ

B．分子层间的距离减小了2πkQ

C．分子层间的距离增加了4πkQ

D．分子层间的距离减小了4πk

【解答】解：内外两膜层分别带有电荷量Q和﹣Q时，两膜层之间电场力为引力，在该引力作用下，分子层之间的距离减小，令距离减小量为Δx，分子层之间具有弹性，可近似类比成劲度系数为k的轻质弹簧，由于无限大均匀带电薄板周围的电场为匀强电场，细胞膜的面积S＞＞d2，则膜层周围的电场也可近似看为匀强电场，令电场强度为E，可知单独一个极板产生的场强为12E，则有

根据电容的定义式和决定式C=QU，

根据电场强度与电势差的关系有E=U

结合上述解得分子层间的距离变化量Δx=2πk

即分子层间的距离减小了2πkQ

故ACD错误，B正确。

故选：B。

（多选）（2024?江西模拟）电容式加速度传感器是常见的手机感应装置，结构如图所示。质量块的上端连接轻质弹簧，下端连接电介质，弹簧与电容器固定在外框上，质量块带动电介质移动改变电容，则下列说法正确的是（）

A．电介质插入极板越深，电容器电容越大

B．当传感器处于静止状态时，电容器不带电

C．当传感器由静止突然向前加速时，会有电流由a流向b

D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后电流表指针不偏转

【解答】解：A．根据题意，电介质插入极板越深，根据电容器的决定式C=

介电常数变大，电容器电容越大，故A正确；

B．当传感器处于静止状态时，电容器带电，左极板带正电，右极板带负电，且两极板之间电势差大小恒等于电源电动势，故B错误；

C．当传感器由静止突然向前加速时，弹簧会伸长，向上的弹力增加，电介质插入极板深度增加，根据电容器的决定式：C=

可知电容器电容增大，因电容器两端的电压不变，根据电容器的定义式：

Q＝CU可知，两极板间的电荷量增大，则会有电流由b流向a，故C错误；

D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后弹簧弹力不变，电介质插入极板深度不变，则电容器电容不变，极板电荷量也不变，故电流表中没有电流通过，指针不偏转，故D正确。

故选：AD。

考点二带电粒子(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动或匀减速直线运动．

2．用功能观点分析

a＝eq\f(F合,m)，E＝eq\f(U,d)