2025年高考物理复习讲义第七章第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动（含解析）.docxVIP

第3讲电容器带电粒子在电场中的运动

素养目标1.能够理解电容和电容器的基本概念．(物理观念)2.能够运用静电力、电场强度等力学概念研究带电粒子在电场中的加速和偏转的运动问题．(物理观念)3.平行板电容器的动态分析．(科学思维)4.解决带电粒子在电场中运动的一般步骤与方法．(科学思维)

一、电容器、电容

1．电容器

(1)组成：由任何两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成．

(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值．

(3)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.

直

观

情

境

充电

放电

2.电容

(1)定义：电容器所带的电荷量Q与两个极板间的电势差U的比值．

(2)表达式：C＝eq\f(Q,U).

(3)单位：法拉(F)、微法(μF)，常用单位还有皮法(pF)，1F＝106μF＝1012pF.

(4)平行板电容器电容的决定式：C＝eq\f(εrS,4πkd)，k为静电力常量．

二、带电粒子在电场中的加速和偏转

1．带电粒子在电场中的加速

(1)动力学观点分析：若电场为匀强电场，则有a＝eq\f(qE,m)，E＝eq\f(U,d)，v2－veq\o\al(2,0)＝2ad.

(2)功能观点分析：粒子只受电场力作用，满足qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).

2．带电粒子在匀强电场中的偏转

(1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受电场力．

(2)运动性质：类平抛运动．

(3)处理方法：运动的分解．

①沿初速度方向：做匀速直线运动．

②沿电场方向：做初速度为零的匀加速直线运动．

三、示波器的工作原理

1．构造：①电子枪，②偏转极板，③荧光屏．

直

观

情

境

2.工作原理

(1)YY′上加的是待显示的信号电压，XX′上是机器自身产生的锯齿形电压，叫作扫描电压．

(2)观察到的现象

①如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑．

②若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的图像．

1．思维辨析

(1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和．()

(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成正比．()

(3)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零．()

(4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动．()

(5)带电粒子在电场中只受电场力时，也可以做匀速圆周运动．()

2．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示．下列说法正确的是()

A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电

B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小

C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大

D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大

3．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地．一带电油滴位于两板中央的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则()

A．带电油滴将沿竖直方向向上运动

B．带电油滴将沿竖直方向向下运动

C．P点的电势将降低

D．电容器的电容减小，电容器的带电量将减小

考点观察电容器的充电和放电现象

1．电容器的充电过程

如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0.

2．电容器的放电过程

如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小到零．

1．[教材原型实验]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、停表、单刀双掷开关以及导线若干．

(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压．检测时，红表笔应该与电池的________(填“正极”或“负极”)接触．

(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示．先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化．电容器充电完