人教高考物理一轮复习学案 7.3 电容器的电容 带电粒子在电场中的运动 有解析.doc

【备考2022】高考物理一轮复****学案
7.3 电容器的电容&
带电粒子在电场中的运动
知识框架
一、电容器的充、放电和电容的理解
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．电容
(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值．
(2)定义式：C＝.
(3)物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量．
3．平行板电容器
(1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成反比．
(2)决定式：C＝，k为静电力常量．
特别提醒　C＝(或C＝)适用于任何电容器，但C＝仅适用于平行板电容器．
二、带电粒子在电场中的运动
1．带电粒子在电场中加速
若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量．
(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝mv2－mv或F＝qE＝q＝ma.
(2)在非匀强电场中：W＝qU＝mv2－mv.
2．带电粒子在电场中的偏转
(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场．
(2)运动性质：匀变速曲线运动．
(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动．
(4)运动规律：
①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间
②沿电场力方向，做匀加速直线运动
核心素养
1．x-t图象的理解
核心素养一　平行板电容器的动态分析
1．对公式C＝的理解
电容C＝，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．
2．运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路
(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＝分析平行板电容器电容的变化．
(3)用定义式C＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化．
(4)用E＝分析电容器两极板间电场强度的变化．
3．电容器两类问题的比较
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
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
核心素养二　带电粒子(带电体)在电场中的直线运动
1．带电粒子在匀强电场中做直线运动的条件
(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．用动力学方法分析
a＝，E＝；v2－v＝2ad.
3．用功能观点分析
匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv
非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1
　典例精讲
1．带电的平行板电容器与静电计的连接如图所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法有(　　)
A．增大两极板间的距离
B．用手触摸极板B
C．在两板间插入电介质
D．将极板B向上适当移动
解析：增大两极板间的距离，即d增大，则由电容的决定式C＝，可以知道电容器的电容减小；电容器所带电荷量不变，则由C＝分析可以知道，电容器板间的电势差增大，静电计的指针偏角变大，所以A错误．因为B板接地，用手触摸时，仍接地，故对电荷量没有影响，电势差保持不变，故B错误．在两板间插入电介质时，介电常数增大，则C增大，由Q＝UC可以知道电势差减小，所以C正确．将极板B向上运动时，正对面积减小，则
C减小，由定义式可以知道，电势差增大，故D错误．
答案：C
2．如图所示，静止的电子在加速电压U1的作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压U2的作用下偏转一段距离．现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该(　　)
A．使U2加倍
B．使U2变为原来的4倍
C．使U2变为原来的倍
D．使U2变为原来的
解析：设偏转电极的长度为L，板间距离为d，则根据推论可知，偏转距离y＝.使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，即y不变，则必须使U2加倍，故选A.
答案：A
过关训练
一、填空题
1．用图的电路给电容器充、放电。开关S接通1，稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。下表记录了充、放电过程中某两个时刻通过电流表的电流方向，试根据该信息，在表格内各空格处填上