人教版高考物理一轮复习 第7章 电场 3电容器与电容带电粒子在电场中的运动.ppt

第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动

命题点一平行板电容器的两类动态变化问题【要点·融会贯通】1.分析比较的思路:(1)先确定是Q还是U不变:电容器保持与电源连接,U不变;电容器充电后与电源断开,Q不变。(2)用决定式C=确定电容器电容的变化。(3)用定义式C=判定电容器所带电荷量Q或两极板间电压U的变化。(4)用E=分析电容器极板间场强的变化。

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UQd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ε变大C变大Q变大E不变C变大U变小E变小

3.分析平行板电容器动态变化问题的三个关键点:(1)确定不变量:首先要明确动态变化过程中的哪些量不变,一般情况下是保持电量不变或板间电压不变。(2)恰当选择公式:要灵活选取电容的两个公式分析电容的变化,还要应用E=分析板间电场强度的变化情况。(3)若两极板间有带电微粒,则通过分析电场力的变化,分析运动情况的变化。

【典例·通法悟道】【典例1】(多选)如图所示,理想二极管(具有单向导电性)、平行板电容器、电源组成闭合电路,带电液滴P置于水平放置的平行板电容器的正中间而静止,则下列说法中正确的是 ()A.若将极板A向下移动少许,则液滴的电势能将减小B.若将极板A向上移动少许,则液滴将向上运动C.若将极板B向上移动少许,则液滴的电势能将增大D.若将极板A、B错开少许,使两极板正对面积变小,则液滴仍静止

【技巧点拨】科学思维之科学推理(1)带电液滴能否运动,要分析电场力qE与mg的大小关系。(2)注意二极管的作用,在该题中,电容器需充电时,二极管导通,但要放电时,二极管截止。

【解析】选A、D。由液滴的受力情况可知,液滴受向上的电场力与重力平衡,可知液滴带负电;若将极板A向下移动少许,则由E=可知,场强E增大,则液滴将向上运动,电场力做正功,则液滴的电势能将减小,选项A正确;若将极板A向上移动少许,则根据C=,电容器的电容减小,由Q=CU可知,电容器应该放电,但因二极管的单向导电性,则两板电量保持不变,则根据E=知两板的场强不变,则液滴仍然不动,选项B错误;若将极板B向上移动少许,则由E=可知,场强E增大,则液滴将向上运动,电场力做正功,则液滴的电势能将减小,选项C错误;若将极板A、B错开少许,使两极板正对面积变小,则根据C=,电容器的电容减小,由Q=CU可知,电容器应该放电,但因二极管的单向导电性,则两板电量保持不变,两板的场强不变,则液滴仍然不动,选项D正确,故选A、D。

命题点二带电粒子在电场中的直线运动【要点·融会贯通】1.做直线运动的条件:(1)粒子所受合外力F合=0,粒子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.用动力学观点分析:a=,E=,v2-=2ad。3.用功能观点分析:匀强电场中:W=Eqd=qU=mv2-m非匀强电场中:W=qU=Ek2-Ek1

【典例·通法悟道】【典例2】（多选）(2018·全国卷Ⅲ)如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平,两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,①使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。现同时释放a、b,它们由静止开始运动,在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。②a、b间的相互作用和重力可忽略,下列说法正确的是()A.a的质量比b的大B.在t时刻,a的动能比b的大C.在t时刻,a和b的电势能相等D.在t时刻,a和b的动量大小相等

【题眼点拨】①a、b所带电荷量大小相等,符号相反说明所受电场力等大反向。②经相同时间,经过下半区域的同一水平面说明所受冲量大小相等,因只受电场力,则经过同一水平面时动量大小也相等,由x=vt,且xaxb得vavb。

【解析】选B、D。由于平行板电容器连接在直流电源上,U不变,E不变,两微粒a、b所带电荷量大小相等,则电场力大小相等,经过相同时间,据动量定理Ft=mv-0可知,在t时刻a和b的动量大小相等,D对;因为经过时间t,在下半区域的同一水平面,因此vavb,则mamb,A错;据Ek=可知EkaEkb,B对;在同一水平面电势相等,由于a、b所带电荷量大小相等,符号相反,电势能不等,C错;故选B、D。

命题点三带电粒子在电场中的偏转【要点·融会贯通】1.基本规律:设粒子带电荷量为q,质量为m,两平行金属板间的电压为U,板长为l,板间距离为d(忽略重力影响),则有(1)加速度:a=