江苏省高考物理第六章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动讲义（含解析）

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1、第3讲　电容器带电粒子在电场中的运动一、电容器及电容1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成．(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．2．电容(1)定义：电容器所带的电荷量与两个极板间的电势差的比值．(2)定义式：C＝.(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF).1F＝106μF＝1012pF.(4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低．(5)决定因素：由电容

2、器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关．3．平行板电容器的电容(1)决定因素：正对面积、相对介电常数、两板间的距离．(2)决定式：C＝.自测1　关于电容器及其电容，下列说法中正确的是(　　)A．平行板电容器一极板带电＋Q，另一极板带电－Q，则此电容器不带电B．由公式C＝可知，电容器的电容随电荷量Q的增加而增大C．对一个电容器来说，电容器的电荷量与两板间的电势差成正比D．如果一个电容器两板间没有电压，就不带电荷，也就没有电容答案　C二、带电粒子在电场中的运动1．加速(1)在匀强电场中，W＝qEd＝qU＝mv2－mv.(2)在非匀强

3、电场中，W＝qU＝mv2－mv.2．偏转(1)运动情况：如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动，如图1所示．图1(2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动．根据运动的合成与分解的知识解决有关问题．(3)基本关系式：运动时间t＝，加速度a＝＝＝，偏转量y＝at2＝，偏转角θ的正切值：tanθ＝＝＝.自测2　(多选)(2018·泰州中学模拟)如图2所示，质量相同的两个带电粒子M、N以相同的速度同时沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，M从两极板正中央射入，N从下极板边缘处射入

4、，它们最后打在同一点．不计带电粒子重力和带电粒子间的相互作用，则从开始射入到打在上极板的过程中(　　)图2A．它们运动的时间tN＝tMB．它们的电势能减少量之比ΔEM∶ΔEN＝1∶2C．它们的动能增加量之比ΔEkM∶ΔEkN＝1∶2D．它们所带的电荷量之比qM∶qN＝1∶2答案　AD命题点一　平行板电容器的动态分析1．电容器充放电(1)外加电压大于两极板间电势差时对电容器充电．随两极板间电势差增大，充电电流减小，当两极板间电势差等于外加电压时充电停止．(2)当电容器两极板有电路连通时，电容器放电，随两极板间电压减小，放电电流减小．2．两类典型问题(1)电容器始终与恒压

5、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．3．动态分析思路(1)U不变①根据C＝＝先分析电容的变化，再分析Q的变化．②根据E＝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＝＝先分析电容的变化，再分析U的变化．②根据E＝＝分析场强变化．例1　(多选)(2018·江苏单科·8)如图3所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电．放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电．这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光．该电路(　　)图3A．充

6、电时，通过R的电流不变B．若R增大，则充电时间变长C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D．若E减小为85V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变答案　BCD解析　给电容器充电过程中，随着两极板间所带电荷量增多，电路中的电流逐渐减小，故A项错误．充满一次电，电容器增加的电荷量是相同的，即通过R的电荷量Q是一定的，电源恒定，R增大，则电流I减小，根据I＝可知，充电时间变长，故B项正确．若C增大，电容器充满时所带电荷量增多，即闪光时电容器释放的电荷量也增多，通过闪光灯的电荷量也增多，故C项正确．因为C两端电压达到80V时，电容器就不再充电，外接电源只要提供电压超过80V

7、，产生的效果均相同，闪光灯闪光一次通过的电荷量也相同，故D项正确．变式1　(多选)(2018·徐州市期中)如图4所示，电容器由平行金属板M、N和电介质D构成．电容器通过开关S及电阻与电源E相连接．则(　　)图4A．M上移电容器的电容变大B．将D从电容器抽出，电容器的电容变小C．断开开关S，M上移，MN间电压将增大D．闭合开关S，M上移，流过电阻的电流方向从B到A答案　BC解析　M向上移时，板间距离增大，根据电容的决定式C＝，得知电容器的电容变小，故A错误；将D从电容器抽出，介电常数减小，根据电容的决定式C＝，得知电容器的电容变小，故B正确；断开开关S