新高考物理一轮复习课件.电容器带电粒子在电场中的运动PPT

典例精析
新高考物理一轮复习课件.电容器带电 粒子在 电场中 的运动 PPT【P PT实用 课件】
例 1 如图所示是一个由电池、电阻 R、开关 S 与平行板电容器组成的串联 电路，开关闭合。在增大电容器两极板间距离的过程中( )
A．电阻 R 中没有电流 B．电容器的电容变大 C．电阻 R 中有从 a 流向 b 的电流 D．电阻 R 中有从 b 流向 a 的电流
9．(多选)如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与 一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此 过程中，该粒子( )
A．所受重力与电场力平衡 B．电势能逐渐增加 C．动能逐渐增加 D．做匀变速直线运动 【答案】 BD
10．(多选)如图所示，A 板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平 行金属板间，金属板间所加的电压为 U，电子最终打在荧光屏 P 上，关于电子 的运动，则下列说法中正确的是( )
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2．(多选)一平行板电容器，两板之间的距离 d 和两板面积 S 都可以调节， 电容器两板与电池相连接。以 Q 表示电容器的电荷量，E 表示两极板间的电场 强度，则( )
A．当 d 增大、S 不变时，Q 减小、E 减小 B．当 S 增大、d 不变时，Q 增大、E 增大 C．当 d 减小、S 增大时，Q 增大、E 增大 D．当 S 减小、d 减小时，Q 不变、E 不变 【答案】 AC
【答案】 C
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例 2 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，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 点的点电荷，以
【解析】 带点质点先做自由落体运动，后做类平抛运动，设自由落体运动 的时间 t1，在竖直方向上 h1＝12gt21，h1＋h2＝12gt2，做类平抛运动的时间为 t2， 所以有 t2＝t－t1＝0.2 s。在水平方向 s＝12at22，由牛顿第二定律，则有 qE＝ma， 解得 E＝m×qt222s＝5 V/m。
E 表示两板间的电场强度，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．θ 增大，E 增大 C．θ 减小，Ep 增大
B．θ 增大，Ep 不变 D．θ 减小，E 不变
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一、电容器 电容 1．两个彼此绝缘而又互相靠近的导体就组成一个电容器。 2．电容器是用来容纳电荷的用电器。 3. 电容器的带电量是指其中一个极板所带电量的绝对值(两个极板带电量 的绝对值相同)。 4．电容器的电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，它等于电容器的带 电量(Q)与两极间电势差(U)的比值，即 C＝Q/U，单位是法拉(F)。
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3．(多选)如图所示，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( )
【解析】 两极板间的电场强度 E＝Ud ，电子从 O 到 A 的过程中，由动能定
理－eEh＝0－Ek0。解得 Ek0＝eUdL。
【答案】
eUL d
13．如图所示，平行板电容器竖直放置在水平绝缘地板上，场强方向水平 向右。一个带电质点质量 m＝0.10 g，电荷量 q＝－2.0×10－ 4 C，从电容器中心 线上某点由静止开始自由下落，下落了 h1＝0.80 m 后进入匀强电场，又下落了 h2＝1.0 m 后到达水平绝缘地板，落地点在两板中心 O 点左侧 s＝20 cm 处。求 电容器中匀强电场的场强 E 的大小。
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
第七章 静电场
第三节 电容器 带电粒子在电场中的运动
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知识梳理
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1．水平放置的平行板电容器与一电池相连，在电容器的两板间有一带正电 的质点处于静止状态，现将电容器两板间的距离增大，则( )
A．电容变大，质点向上运动 B．电容变大，质点向下运动 C．电容变小，质点保持静止 D．电容变小，质点向下运动 【答案】 D
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【答案】 D
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课堂练习
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A．若将 S 断开，则油滴将做自由落体运动，G 表中无电流 B．若将 A 向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G 表中有 a→b 的电流 C．若将 A 向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G 表中有 b→a 的 电流 D．若将 A 向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G 表中有 b→a 的 电流 【答案】 C
6．电容的大小由电容器本身性质决定，与电容器是否带电、带电量的多少、 板间电势差的多少无关。
7．在做与平行板电容器有关的题时，注意三个公式 C＝4πεSkd、C＝UQ和 E ＝Ud 的综合运用。
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知识点二 带电粒子在电场中的运动 1．带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，重力不计时，受到的电 场力与运动方向在同一条直线上，粒子做匀加(匀减)速直线运动。 2．带电粒子沿与电场线垂直的方向进入匀强电场，做类平抛运动。
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5．平行板电容器跟平行板的正对面积 S、介质介电常数 ε 成正比，跟两板 间距 d 成反比。即 C＝4πεSkd，其中 k 为静电力常量。
A．小球不能过 B 点 B．小球仍恰好能过 B 点 C．小球能过 B 点，且在 B 点与轨道之间压力不为 0 D．以上说法都不对 【答案】 B
12．如图所示，两平行金属板相距 d，电势差为 U，一电子质量为 m，电 荷量为 e，从 O 点沿垂直于极板的方向射出，最远到达 A 点，然后返回，OA＝ L，此电子具有的初动能为多少？
A．滑动触头向右移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升 B．滑动触头向左移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升 C．电压 U 增大时，其他不变，则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变 D．电压 U 增大时，其他不变，则电子打在荧光屏上的速度大小不变 【答案m 的小球从光滑绝缘的斜面轨道的 A 点由静 止下滑，小球恰能通过半径为 R 的竖直圆形轨道的最高点 B 而做圆周运动。现 在竖直方向上加如图所示的匀强电场，若仍从 A 点由静止释放该小球，则( )
5．(多选)美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比 较准确地测定了电子的电荷量。如图所示，平行板电容器两极板 M、N 相距 d， 两极板分别与电压为 U 的恒定电源两极连接，极板 M 带正电。现有一质量为 m 的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的 比值为 k，则( )
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【解析】若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，根据 C＝4επrkSd 可知，C 变大；根据 Q＝CU 可知，在 Q 一定的情况下，两极板间的电势差减 小，则静电计指针偏角 θ 减小；根据 E＝Ud ，Q＝CU，C＝4επrkSd，联立可得 E＝ 4επrkSQ，可知 E 不变；P 点离下极板的距离不变，E 不变，则 P 点与下极板的电 势差不变，P 点的电势不变，故 Ep 不变；由以上分析可知，选项 D 正确。
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【解析】 图中电容器被充电，A 极板带正电，B 极板带负电。根据平行板 电容器的大小决定因素 C∝εdS可知当增大电容器两极板间距离 d 时，电容 C 变 小。由于电容器始终与电池相连，电容器两极板间电压 UAB 保持不变，根据电 容的定义 C＝UQAB，当 C 减小时电容器两极板所带电荷量 Q 都要减少，电源正 极的负电荷从 b 到 a 流向 A 中和掉 A 板上的部分正电荷，即电阻 R 中有从 a 流 向 b 的电流。所以选项 C 正确。
【答案】 5 V/m
14．如图所示，一电荷量为＋q、质量为 m 的小物块处于一倾角为 37°的光 滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止，重 力加速度取 g， sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
A．油滴带负电 B．油滴带电荷量为mUdg C．电容器的电容为kmUg2 d D．将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 【答案】 AC
6．如图所示，M、N 是平行板电容器的两个极板，R0 为定值电阻，R1、R2 为可调电阻，用绝缘细线将质量为 m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合开 关 S，小球静止时受到悬线的拉力为 F。调节 R1、R2，关于 F 的大小判断正确 的是( )
A．保持 R1 不变，缓慢增大 R2 时，F 将变大 B．保持 R1 不变，缓慢增大 R2 时，F 将变小 C．保持 R2 不变，缓慢增大 R1 时，F 将变大 D．保持 R2 不变，缓慢增大 R1 时，F 将变小 【答案】 B
7．如图所示，两块较大的金属板 A、B 相距为 d，平行放置并与一电源相 连，开关 S 闭合后，两板间恰好有一质量为 m、带电荷量为 q 的油滴处于静止 状态，以下说法正确的是( )
8．如图所示，一电子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电 场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为 Y，要使偏转位移增大，下 列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)( )
A．增大偏转电压 U B．增大加速电压 U0 C．增大偏转极板间距离 D．将发射电子改成发射负离子 【答案】 A
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4．(多选)用控制变量法，可以研究影响平等板电容器的因素(如图)，设两 极板正对面积为 S，极板间的距离为 d，静电计指针偏角为 θ。实验中，极板所 带电荷量不变，若( )
A．保持 S 不变，增大 d，则 θ 变大 B．保持 S 不变，增大 d，则 θ 变小 C．保持 d 不变，增大 S，则 θ 变小 D．保持 d 不变，增大 S，则 θ 不变 【答案】 AC