人教版高考物理一轮复习第7章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第7章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件，共60页。PPT课件主要包含了知识点1，电容器电容，绝对值，异种电荷，电场能，正对面积，相对介电常数，两极间的距离，知识点2，任何电场等内容，欢迎下载使用。

1 知识梳理·双基自测
1．电容器(1)电荷量：一个极板所带电荷量的_________。(2)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___________，电容器中储存_________。②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中_________转化为其他形式的能。
注意：(1)充电过程：Q、U、E均增大；放电过程反之。(2)放电过程电流随时间变化如图所示，面积表示电容器减少的电荷量。
1．带电粒子在电场中的加速(1)处理方法：利用动能定理qU＝________________。(2)适用范围：___________。2．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件：带电粒子_______于电场方向进入匀强电场。(2)处理方法：类似于___________，应用运动的合成与分解的方法。①沿初速度方向做___________运动，运动时间t＝_____。②沿电场方向，做初速度为零的_____________运动。
带电粒子在电场中的运动
思考：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的偏转角度的关系怎样？[答案]　相同
一、堵点疏通1．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。(　　)2．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。(　　)3．放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。(　　)4．带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。(　　)
5．带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动。(　　)6．示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的。(　　)7．带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计。(　　)
二、对点激活1．(2020·浙江仿真卷)中国南车设计制造的全球首创超级电容储能式现代电车在宁波下线，将成为二、三线城市的主要公交用力。这种超级电车的核心是我国自主研发，全球首创的“超级电容器”。如图所示，这种电容器安全性高，可反复充放电100万次以上，使用寿命长达十二年，且容量超大(达到 9 500 F)，能够在10 s内完成充电。下列说法正确的是(　　)A．该“超级电容器”能储存电荷B．该“超级电容器”的电容随电压的增大而增大C．该“超级电容器”放电过程中把化学能转化为电能D．充电时电源的正极应接“超级电容器”的负极
[解析]　电容器的电容由电容器自身结构决定，与两端所加电压无关，选项B错误；充电时电容器可以将外部电源的能量以电荷方式存储在两极板，转化为电场能；放电时将电场能转化为电能，和化学能无关，选项A正确，C错误；充电时电源的正极应接“超级电容器”的正极，才能保障正常充电，选项D错误。
3．一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向。两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b，从电容器的P点(如图所示)以相同的水平速度射入两平行板之间。测得a和b与电容器极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1︰2。若不计重力，则a和b的比荷之比是 (　　)A．1︰2　B．1︰8C．2︰1　D．4︰1
2 核心考点·重点突破
平行板电容器的动态分析
2．电容器两类问题的比较3．平行板电容器问题的一个常用结论电容器充电后断开电源，在电容器所带电荷量保持不变的情况下，电场强度与极板间的距离无关。
　(2021·安徽桐城中学月考)如图所示，两块较大的金属板A、B平行水平放置并与一电源相连，S闭合后，两板间有一质量为m、带电荷量为q的油滴恰好在P点处于静止状态。则下列说法正确的是 (　　)A．在S仍闭合的情况下，若将A板向下平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流，P点电势升高B．在S仍闭合的情况下，若将A板向右平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流，P点电势不变C．若将S断开，且将A板向左平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中无电流，P点电势升高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中无电流，P点电势降低
〔变式训练1〕(多选)如图所示，理想二极管、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，且处于静止状态，平行板电容器的B板接地。若将极板A向上移动少许，下列说法中正确的是(　　)A．电容器的电容增大B．AB间的电压增大 C．液滴将向上运动D．液滴的电势能不变
1．带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)基本粒子：如电子、质子，α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动
2．解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路(1)根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况。此方法只适用于匀强电场。(2)应用动能定理根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解。此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。
如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)。求：(1)小球到达小孔处的速度大小；(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；(3)小球从开始下落至运动到下极板处的时间。
带电粒子(或带电体)在电场中的偏转
(1)电子从释放到打到屏上所用的时间；(2)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角θ的正切值tan θ；(3)电子打到屏上的点P′到点O的距离y。
3 名师讲坛·素养提升
静电场知识在现代科技中的应用应用1　电容式话筒　某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为定值电阻，薄片P和Q为两相互绝缘的金属极板。当对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中 (　　)A．P、Q两板构成电容器的电容增大B．M点的电势比N点高C．P板电荷量增大D．P、Q两板间的场强增大
应用2　电容触摸屏目前智能手机普遍采用了电容触摸屏。电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO(纳米铟锡金属氧化物)，夹层ITO涂层作为工作面，四个角引出四个电极，当用户手指(肉)触摸电容触摸屏时，手指(肉)和工作面形成一个电容器，因为工作面上接有高频信号，电流通过这个电容器分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置。寒冷的冬天，人们也可以用触屏手套进行触控操作。下列说法正确的是 (　　)
A．使用绝缘笔压电容触摸屏也能进行触控操作B．为了安全，触屏手套指尖处应该采用绝缘材料C．手指按压屏的力变大，手指(肉)和工作面形成的电容器电容变大D．手指与屏的接触面积变大，手指(肉)和工作面形成的电容器电容变小[答案]　C
[解析]　绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作，故A错误；电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，触屏手套指尖处采用绝缘材料，将无法形成感应电流，故B错误；手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容将变大，故C正确；手指与屏的接触面积变大时，电容变大，故D错误。
应用3　利用高压电场干燥中药　如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图，在一个很大的导体板MN上铺一薄层中药材，针状电极O和平板电极MN接高压直流电源，其间产生较强的电场。水分子是极性分子，可以看成棒状带电体，一端带正电，另一端带等量负电。水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去，被鼓风机送出水平微风裹挟着飞离电场区域。图中虚线ABCD是某一水分子从A处由静止开始的运动轨迹。下列说法正确的是 (　　)
A．水分子运动中受到的电场力越来越小B．沿着曲线ABCD方向电势越来越低C．水分子运动中电势能越来越少D．水分子的轨迹ABCD是一条抛物线
[答案]　C[解析]　根据电场线疏密可以判断电场强弱，所以D点电场线最密，电场强度最强，所以D点受电场力最大，电场力越来越大，A错误；沿电场线方向电势越来越低，所以A点电势最低，沿着曲线ABCD方向电势越来越高，B错误；水分子从静止开始运动，电场力做正功，电势能减小，C正确；因为电场线不是匀强电场，所以水分子受力方向一直在变，所以不是类平抛运动，轨迹不是抛物线，D错误。
4 2年高考·1年模拟
2．(2020·课标Ⅰ，25)在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q(q＞0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ＝60°。运动中粒子仅受电场力作用。(1)求电场强度的大小；(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？
3．(2020·天津，12)多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管(无场区域)构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力。
(1)求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间T1；(2)反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x；(3)已知质量为m0的离子总飞行时间为t0，待测离子的总飞行时间为t1，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量m1。