2025高考物理一轮总复习第9章静电场第24讲电容器带电粒子在电场中的运动课件

这是一份2025高考物理一轮总复习第9章静电场第24讲电容器带电粒子在电场中的运动课件，共53页。PPT课件主要包含了知识梳理·易错辨析，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，任何电场，平抛运动，匀速直线等内容，欢迎下载使用。

一、电容器　电容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。
2．电容(1)意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与两极板的___________成正比，与电介质的_______________成正比，与_______________成反比。
二、带电粒子在电场中的运动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。
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。(　　 )
平行板电容器的动态分析
(能力考点·深度研析)
2．电容器两类问题的比较
3.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。
►考向1　电容器动态分析的两种情况 (多选)(2024·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
►考向2　电容器中的平衡问题 如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R为滑动变阻器，用绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部。闭合开关S，给电容器充电后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ，下列说法正确的是(　　 )
A．保持S闭合，将滑动变阻器的滑片向b端滑动，则θ减小B．保持S闭合，将M板向N板靠近，则θ不变C．断开S，在靠近M板内侧插入一定厚度的陶瓷片，则θ增大D．断开S，将N板向上移动少许，则θ增大
带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动
(能力考点·深度研析)1．带电粒子(或带电体)在电场中运动时是否考虑重力的处理方法(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，一般都要考虑重力。
2．做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子静止或做匀速直线运动。(2)粒子所受合外力F合≠0，且合外力与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做变速直线运动；若电场为匀强电场，则带电粒子做匀变速直线运动。
带电粒子(体)在电场中直线运动的分析方法
►考向2　带电体在静电力和重力作用下的直线运动 (2023·浙江卷)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。两板间距10 cm，电荷量为1.0×10－8 C、质量为3.0×10－4 kg的小球用长为5 cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S，小球静止时，细线与AB板夹角为30°；剪断细线，小球运动到CD板上的M点(未标出)，则(　　 )
带电粒子(或带电体)在电场中的偏转
(能力考点·深度研析)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。
2．带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系
►考向1　仅在电场力作用下的偏转
►考向2　示波管的原理 (2023·浙江卷)如图所示，示波管由电子枪、竖直方向偏转电极YY′、水平方向偏转电极XX′和荧光屏组成。电极XX′的长度为l、间距为d、极板间电压为U，YY′极板间电压为零，电子枪加速电压为10U。电子刚离开金属丝的速度为零，从电子枪射出后沿OO′方向进入偏转电极。已知电子电荷量为e，质量为m，则电子(　　 )
►考向3　在电场力和重力作用下的匀变速曲线运动 (多选)(2022·全国甲卷)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中P点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在P点。则射出后( )A．小球的动能最小时，其电势能最大B．小球的动能等于初始动能时，其电势能最大C．小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大D．从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量
[解析]　由题意可知，小球所受电场力与重力的合力指向右下，与水平方向成45°角，小球向左射出后做匀变速曲线运动，当其水平速度与竖直速度大小相等时，即速度方向与小球所受合力方向垂直时，小球克服合力做的功最大，此时动能最小，而此时小球仍具有水平向左的分速度，电场力仍对其做负功，其电势能继续增大，A、C两项错误；小球在电场力方向上的加速度大小ax＝g，竖直方向加速度大小ay＝g，当小球水平速度减为零时，克服电场力做的功最大，小球的电势能最大，由匀变速运动规律有v0＝gt，此时小球竖直方向的速度vy＝gt＝v0，所以此时小球动能等于初动能，由能量守恒定律可知，小球重力势能减少量等于小球电势能的增加量，又由功能关系知重力做的功等于小球重力势能的减少量，故B、D两项正确。
【跟踪训练】 (带电粒子在电场中的斜抛运动)(多选)(2023·湖北卷)一带正电微粒从静止开始经电压U1加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为U2。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为45°，微粒运动轨迹的最高点到极板左右两端的水平距离分别为2L和L，到两极板距离均为d，如图所示。忽略边缘效应，不计重力。下列说法正确的是( )
A．L∶d＝2∶1B．U1∶U2＝1∶1C．微粒穿过电容器区域的偏转角度的正切值为2D．仅改变微粒的质量或者电荷量，微粒在电容器中的运动轨迹不变
(电场组合场问题)如图所示，空间固定两平行板电容器甲、乙，甲电容器水平放置，乙电容器两极板与水平方向的夹角为53°，B极板的右端与C极板的下端彼此靠近且绝缘，忽略极板外的电场。一电子从靠近A板左端的位置，以水平向右的速度v0射入，飞离甲后垂直C从小孔进入乙，且恰好到达D。已知电子的质量为m，电荷量为e，甲、乙板间距离均为d，甲的板长为2d，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6。求：
(1)电子离开甲电容器的速度大小；(2)甲电容器的板间电压；(3)乙电容器的板间电压；(4)电子从开始至到达D极板所用时间。
静电场知识在现代科技中的应用应用1　墙体探测仪 (多选)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 (2024·海南文昌中学阶段练习)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)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