第三讲 电容器与电容带电粒子在电场中的运动（原卷版）.docxVIP

第三讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动

知识梳理

1．电容器

(1)组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成．

(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．

③充电时电流流入正极板，放电时电流流出正极板．

2．电容

(1)定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板之间的电势差之比．

(2)定义式：C＝eq\f(Q,U).

(3)决定式：C＝eq\f(εrS,4πkd).

(4)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)；1F＝106μF＝1012pF.

(5)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低．

(6)决定因素：由电容器本身物理条决定（正对面积、相对介电常数、两板间的距离），与电容器是否带电及电压无关．

3．带电粒子在匀强电场中的偏转

(1)沿初速度方向做匀速直线运动，t＝eq\f(l,v0)(如图)．

(2)沿静电力方向做匀加速直线运动

①加速度：a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md)

②离开电场时的偏移量：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUl2,2mdv02)

③离开电场时的偏转角：tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdv02)

4．示波管

(1)构造

示波管的构造如图所示，它主要由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。

(2)工作原理

①如果在偏转电极XX′之间和偏转电极YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。

②示波管的YY′偏转电极上加的是待测的信号电压，XX′偏转电极通常接入仪器自身产生的锯齿形电压，叫作扫描电压。如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与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稳定图像。

考点一、平行板电容器的动态分析

1．两类典型问题

(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变．

(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变．

2．动态分析思路

(1)U不变

①根据C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)先分析电容的变化，再分析Q的变化．

②根据E＝eq\f(U,d)分析场强的变化．

③根据UAB＝E·d分析某点电势变化．

(2)Q不变

①根据C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)先分析电容的变化，再分析U的变化．

②根据E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4kπQ,εrS)分析场强变化．

结论：

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变小→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

εr变大

C变大→Q变大、E不变

C变大→U变小、E变小

例1、(2018·北京高考)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

例2、一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器()

A．极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大

B．极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大

C．极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变

D．极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变

课堂随练

训练1、(2022·河北“五个一名校联盟”二模)如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷(上极板带正电)，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点的正点电荷，以E表示两板间的电场强度，U表示两板之间的电势差，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()

A．E不变，Ep不变 B．U不变，E减小

C．θ增大，E不变 D．θ不变，Ep增大

训练2、(多选)如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可忽略，开关闭合，稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点，若断开开关K，将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是()

A．静电计指针的张角变小

B．P点电势升高

C．带电油滴向上运动

D．带电油滴的电势能不变

训练3、(多选)平