步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第六章 静电场》第3课时

步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第六章 静电场》第3课时内容摘要：

1、第 3 课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动考纲解读 点一平行板电容器的动态分析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对公式 C 的理解 ，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电容器是否 带电及带电多少无关3两种类型的动态分析思路(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)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)用 E 分析 电 2、容器两极板 间电场强度的变化 如图 1 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( )图 1A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 ba 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 ba 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 ba 的电流解析根据电路图可知，A 板带负电，B 板带正电，原来油滴恰好处于静止状态，说明油滴受到的竖直向上的电场力刚 3、好与竖直向下的重力平衡；当 S 闭合，若将 A 板向上平移一小段位移，则板间间距 d 变大，而两板间电压 U 此时不变，故板 间场强 E 变小，油滴所受合力方以油滴向下加速运动，而根据 C 可知，电容 C 减小，故两板所带电荷量 此电容器放电，所以 G 中有 ba 的电流， 选项 A 正确；在 S 闭合的情况下，若将A 板向左平移一小段位移，两板 间电压 U 和板间间距 d 都不变，所以板间场强 E 不变，油滴受力平衡，仍然静止，但是两板的正对面积 S 减小了，根据 C 可知，电容 C 减小，两板 也减小，电容器放电，所以 G 中有 ba 的电流，选项 B 正确；若将 S 断开，两板所带电荷量 4、保持不变，板间场强 E 也不变，油滴仍然静止，选项 C 错误；若将 S 断开，再将 A 板向下平移一小段位移，两板所 带电荷量 Q 仍保持不变，两板间间距 d 变小，根据 C，U 和 E ，可得 E ，显然，两板间场强 E 不变，所以油滴仍然静止，G 中无C 项 D 错误答案平行板电容器的动态分析 用控制变量法，可以研究影响平等板电容器的因素 (如图 2)，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 板所带电荷量不变，若()图 2A保持 S 不变，增大 d，则 变大B保持 S 不变，增大 d，则 变小C保持 d 不变，增大 S，则 变小D保持 d 不变，增大 S，则 不变答案 5、平行板电容器的动态分析 将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用 d、U 、E 和 Q 表示，下列说法正确的是 ()A保持 U 不变，将 d 变为原来的两倍，则 E 变为原来的一半B保持 E 不变，将 d 变为原来的一半，则 U 变为原来的两倍C保持 d 不变，将 Q 变为原来的两倍，则 U 变为原来的一半D保持 d 不变，将 Q 变为原来的一半，则 E 变为原来的一半答案由 C ，C ，E 可知，A 、D 正确是电容器始终和电源连接，此时 U 恒定，则Q ，而 C ，两板 间场强 E ；二是电容器充电后与电源断开，此 时d 1定，则 U ，C ，场强 E d 6、 电粒子(或带电体) 在电场中的直线运动1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用功能观点分析a ，E ，v2v d 203用功能观点分析匀强电场中：W2 20非匀强电场中：W (2013新课标16) 一水平放置的平行板电容器的两极板间距为 d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计) 小孔正上方 处的 P 点有粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触) 返回若将下极板向上平移 ，则从 P 7、点开始下落的相同粒子将()到下极板上 B在下极板处返回C在距上极板 处返回 D在距上极板 d 处返回5解析 带电粒子在重力作用下下落，此过程中重力做正功，当带电粒子进入平行板电容器时，电场力对带电粒子做负功，若 带电粒子在下极板处返回，由动能定理得 d)0；设带电 粒子在距上极板 d处返回，则重力做功 WGd)，d3 电 q Uq U，由动能定理得 电 0， 联立各式dd 3d2d d，选项 D 正确25答案带电粒子在电场中直线运动分析 如图 3，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()图 3A所受重 8、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要使粒子在电场中做直 线运动，必 须使合力与运动方向在同一直线上，由题意做受力分析可知，重力竖直向下，电场力垂直极板向上，合力水平向左，故 A 错误；因电场力做负功，故电势能增加，B 正确；合力做负功，故动能减少，C 错误；因合力为定值且与运动方向在同一直线上，故 D 正确4带电体在电场中的直线运动 如图 4 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，70.6，37 4(1)水平向右电场的电场强度；(2)若将电场强度减小为原来 9、的 ，物块的加速度是多大；12(3)电场强度变化后物块下滑距离 L 时的动能答案(1) (2)3)(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，受力分析如 图所示，则有 77可得 E3)若电场强度减小为原来的 ，即 E12 37qE7a)电场强度变化后物块下滑距离 L 时，重力做正功， 电场力做负功，由动能定理得 7 7 E k0可得 )微观粒子(如 电子、质子、 粒子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化(2)普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化考点三带电粒子在电场中的偏转1带电粒子在电场中的偏转 10、(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：沿初速度方向做匀速直线运动，运 动时间沿电场力方向，做匀加速直 线运动带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏 转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的证明：由 0y ( )212 12y ，1)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点 O 为粒子水平位移的中点，即 O 到偏转电场边缘的距离为 电粒子在匀强电场中偏转的功能关系当讨论带电粒子的末速度 v 时也可以从 11、能量的角度进行求解：qU y 其中 2 12 20y，指初、末位置间的电势差 如图 5 所示，两平行金属板 A、B 长为 L8 板间距离 d8 板比 B 板电势高 300 V，一带正电的粒子电荷量为 q0 10 C、质量为 m0 20 电场中心线 直电场线飞入电场，初速度 0 6 m/s，粒子飞出电场后经过界面S 间的无电场区域，然后进入固定在 O 点的点电荷 Q 形成的电场区域(设界面 侧点电荷的电场分布不受界面的影响)已知两界面 S 相距为 12 是中心线界面 交点，O 点在中心线上，距离界面 9 子穿过界面 匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏 (静电力常量 k109 N2， 12、粒子的重力不计)图 5(1)求粒子穿过界面 偏离中心线 距离为多远；到达 面时离 D 点为多远；(2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹；(3)确定点电荷 Q 的电性并求其电荷量的大小解析(1)粒子穿过界面 偏离中心线 距离(偏移位移)：y Fm v 0t则 y ( )2m3 轨迹与 于 H，设 H 到中心线的距离为 Y，则有 ，解得 Y4y 12 12 cm )第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(3)粒子到达 H 点时，其水平速度 vxv 00 6 m/vy0 6 m/s则 v 合 0 6 m/S 后绕点电荷 Q 做匀速圆周运动，所以 Q 带负电根据几何关系可知半径 r15 0 8 1)3 2 2)见解析(3)负电0 8 带电粒子在电场中的偏转 如图 6 所示，真空中水平放置的两个相同极板 Y 和 Y长为L，相距为 d，足够大的竖直屏与两板右侧相距 ，一束质量为 m、电荷量为q 的带电粒子 (不计重力)从两板左侧中点 A 以初速度 水平方向射入电场且能穿出求：图 6(1)两板间所加偏转电压 U 的范围；(2)粒子可能到达屏上区域的长度。