新教材适用2024版高考物理一轮总复习第8章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件

这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第8章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件，共57页。PPT课件主要包含了知识梳理·双基自测，核心考点·重点突破，名师讲坛·素养提升，年高考·1年模拟，绝对值，异种电荷，电场能，正对面积，相对介电常数，两极间的距离等内容，欢迎下载使用。
第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动
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。
3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与两极板的____________成正比，与电介质的__________________成正比，与__________________成反比。
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。
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．(2023·广东中山高三期末)心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一，如图甲所示。心脏除颤器通过接触皮肤的电极板使电容器放电，实施电击治疗，如图乙。已知某款心脏除颤器，在短于一分钟内使40 μF电容器充电到4 000 V，存储320 J能量。抢救病人时，一部分能量在4 ms的脉冲时间内通过电极板放电进入身体，此脉冲电流的平均功率为64 kW。下列说法正确的是( 　　)A．电容器放电过程中电流恒定B．电容器充电至2 000 V时，电容为20 μFC．电容器充电至4 000 V时，电荷量为0.16 CD．一个脉冲时间内通过电极板放电进入人身体的能量是320 J
2．两平行金属板相距为d，电势差为U。一电子(不计重力)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，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是( 　　)
3．(2023·重庆西南大学附中高三阶段练习)如图所示，虚线框存在匀强电场，一带正电的粒子经过电场的轨迹如图，M、N是轨迹上的两点，φM、φN表示M、N两点的电势，EpM、EpN表示粒子在M、N两点的电势能，已知粒子在N点的速度大于在M点的速度，粒子所受重力不计，则( 　　)A．EpMφNC．电场方向一定平行于ad向下D．电场方向可能平行于ab向右
[解析]由于带正电粒子在N点的速度大于在M点的速度，可知过程中电场力做正功，电势能减小，即EpM>EpN，A错误；根据Ep＝φq，可知φM>φN，B正确；根据轨迹只能判断力指向轨迹的凹侧，不可能是水平向右的，但不能确定具体是哪个方向，CD均错误。
1．运用电容的定义式和决定式分析电容器相关物理量变化的思路(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。
2．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。
(多选)(2023·河南高三阶段练习)如图所示，水平正对的金属板A、B与干电池连接，B板接地，静电计的电荷量、导线以及电池的内阻均不计。开关S闭合，一带负电的油滴静止于两板间的P点。下列说法正确的是( )A．若仅将A板上移一些，则静电计指针的张角减小B．若仅将B板下移一些，则油滴向下运动C．若断开S，且仅将B板下移一些，则油滴的电势能减小D．若断开S，且仅在A、P间插入玻璃板，则油滴向上运动
〔变式训练1〕　(2023·浙江温州质检)工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上、下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上。当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确是( 　　)A．A、B平行板电容器的电容减小B．A、B两板间的电场强度增大C．A、B两板上的的电荷量变小D．有电流从b向a流过灵敏电流计
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。
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。
(2023·山东泰安模拟预测)如图所示，真空中的M、N为两个等大的均匀带电细圆环，其圆心分别为A、C，带电荷量分别为＋Q、－Q，将它们平行放置，A、C连线垂直于圆环平面，B为AC的中点。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计)从A点沿A、C连线方向射入，在A点时速度大小vA＝1 m/s，到B点时速度大小vB＝3 m/s。下列判断可能正确的是( 　　)A．粒子将以B为中心做往返运动B．粒子从B到C做匀减速运动C．粒子到达C点时的速度大小为5 m/sD．粒子越过C点运动到足够远处的速度大小为3 m/s
〔变式训练2〕　(2023·四川遂宁模拟预测)电子束焊接是利用加速和会聚的高速电子流轰击工件接缝处，使金属熔合的一种焊接方法。电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示。K为阴极，A为阳极，电子束从阴极逸出后经电场加速到达阳极，不考虑电子重力及电子间的相互作用，下列说法正确的是( 　　)A．电子束焊接原理是将电子流的动能转化为内能B．K点电势高于A点电势C．电子由K运动到A，电势能增加D．电子由K运动到A，加速度不变
[解析]电子束焊接原理是将电子流的动能转化为内能，A正确；沿着电场线方向电势降低，所以K点电势低于A点电势，B错误；电子由K运动到A，电场力做正功，电势能减小，C错误；靠近阳极A的地方电场线密集，电场强度大，电子从K运动到A，加速度逐渐增大，D错误。
1．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。
(2023·河南郑州市高三月考)如图所示，一真空示波管的电子从灯丝K发出(初速度不计)，经灯丝与A板间的加速电场加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，偏转电场的右端距离荧光屏的距离为l，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力。
(1)求电子穿过A板时的速度大小v0；(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量y；(3)求OP的距离Y；(4)电子从偏转电场射出时的侧移量y和偏转电压U2的比叫作示波器的灵敏度，分析说明可采用哪些方法提高示波器的灵敏度。
〔变式训练3〕　(2023·重庆高三模拟)如图所示，一圆形区域有竖直向上的匀强电场，O为圆心，两个质量相等、电荷量大小分别为q1、q2的带电粒子甲、乙，以不同的速率v1、v2从A点沿AO垂直射入匀强电场，甲从C点飞出电场，乙从D点飞出，它们在圆形区域中运动的时间相同，已知∠AOC＝45°，∠AOD＝120°，不计粒子的重力，下列说法正确的是( 　　)
静电场知识在现代科技中的应用应用1　墙体探测仪 (多选)(2023·福建厦门模拟预测)墙体探测仪是一种新型的建筑装潢辅助工具，用于探测墙体内水管、电线和钢筋的位置。如图所示为其探测水管的原理示意图，主要感应元件为电容器，当探测仪靠近水管时，指示灯亮起，便可确定水管的位置。则探测仪靠近水管前后( )A．电容器的电介质发生变化B．电容器的两板间距离发生变化C．电容器极板的正对面积发生变化D．电容器的电容发生变化
应用2　电子秤 (2023·海南文昌中学高三阶段练习)如图所示是用平行板电容器制成的电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后( 　　)A．电容器的电容变小B．电容器的电荷量增大C．极板间电场强度变小D．膜片下移过程中，电流表G有从a到b的电流
应用3　手机指纹识别 (多选)(2023·福建模拟预测)如图为手机指纹识别功能的演示，此功能的一个关键元件为指纹传感器。其部分原理为：在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘。当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则( )
A．指纹的凹点与小极板距离远，电容大B．指纹的凸点与小极板距离近，电容大C．若手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板电荷量增多D．若用湿的手指去识别，识别功能不会受影响
远，即d大，则C小；指纹的凸点与小极板距离近，即d小，则C大，故A错误，B正确；若手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，则C增大，由于电容器的电压保持不变，根据Q＝CU，可知小极板电荷量Q增多，故C正确；若用湿的手指去识别，由于水是导电的，则使得同一指纹的凹点与凸点与小极板之间的距离将会发生变化，从而改变了电容器电容，使得识别功能受到影响，故D错误。
1.(多选)(2023·湖南常德市模拟预测)如图所示的直线加速器由沿轴线分布的金属圆筒(又称漂移管)A、B、C、D、E组成，相邻金属圆筒分别接在电源的两端。质子以初速度v0从O点沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆简之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。质子电荷量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，则( )
3．(多选)(2022·全国乙卷)一种可用于卫星上的带电粒子探测装置，由两个同轴的半圆柱形带电导体极板(半径分别为R和R＋d)和探测器组成，其横截面如图(a)所示，点O为圆心。在截面内，极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比，方向指向O点。4个带正电的同种粒子从极板间通过，到达探测器。不计粒子重力。粒子1、2做圆周运动，圆的圆心为O、半径分别为r1、r2(R