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2025版高考物理全程一轮复习第九章静电场及其应用静电场中的能量第三讲电容器的电容带电粒子在电场中的运动课件
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这是一份2025版高考物理全程一轮复习第九章静电场及其应用静电场中的能量第三讲电容器的电容带电粒子在电场中的运动课件，共42页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，绝对值，异种电荷，电场能，电荷量Q，电势差U，容纳电荷，正对面积等内容，欢迎下载使用。
考点一 电容器及电容器的动态分析【必备知识·自主落实】1．常见的电容器：(1)组成：由两个彼此________又相距________的导体组成．(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的________．(3)电容器的充、放电 充电过程Q、U、E均增大，放电过程反之
【关键能力·思维进阶】1．[2024·福建漳州统考模拟]如图，莱顿瓶是一个玻璃容器，瓶内、外壁各贴着一圈金属箔，作为里、外两个极板，穿过橡皮塞的铜棒上端是一个球形电极，下端利用铁链与内壁金属箔连接，外壁金属箔接地，在其他因素视为不变的情况下，下列说法正确的是( )A.金属箔越厚，莱顿瓶的电容越大B.金属箔越厚，莱顿瓶的电容越小C.瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越小D.瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越大
2．如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变．若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则( )A.材料竖直方向尺度减小B.极板间电场强度不变C.极板间电场强度变大D.电容器电容变大
3．(多选)如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一个电源相连，其中A板接地(取大地电势φ＝0)．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．以下说法正确的是( )A.保持S闭合，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b→a的电流B.保持S闭合，若将A板向左平移一小段位移(油滴仍处于两极板之间)，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流C.若将S断开，则油滴立即向下做匀加速直线运动D.若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，则油滴仍然保持静止，但油滴的电势能减小
【关键能力·思维进阶】考向1 带电粒子在电场中的直线运动(不计重力)例 1 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.
思维提升(1)带电体在多个力作用下处于平衡状态，带电体所受合外力为零，因此可用共点力平衡的知识分析，常用的方法有正交分解法、合成法等．(2)带电体在电场中的加速问题与力学问题分析方法完全相同，带电体的受力仍然满足牛顿第二定律，在进行受力分析时不要漏掉静电力．
考点三 带电粒子在电场中的偏转运动【必备知识·自主落实】带电粒子在匀强电场中的偏转：(1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受静电力．(2)运动性质：匀变速曲线运动． 类平抛运动(3)处理方法：运动的分解．①沿初速度方向：做________运动．②沿电场方向：做初速度为零的___________运动．
【关键能力·思维进阶】1．带电粒子在电场中的偏转规律
例 5 [2024·滨洲模拟]如图，静止于A处的粒子，经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知圆弧虚线所在处场强为E0，方向如图所示；粒子质量为m、电荷量为q；QN＝2d、PN＝3d，离子重力不计．
(1)求粒子离开加速度电场时的速度的大小及圆弧虚线对应的半径R的大小．(2)若粒子恰好能打在NQ的中点上，求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值．(3)若矩形区域内的电场强度与(2)中的电场强度相同，从A点静止释放粒子的电荷量为2q，其他不变，此粒子是否仍能从P点进入上方的矩形电场区域？若不能，请说明理由；若能，计算打到NQ上的位置．
[教你解决问题] 拆解过程
思维提升解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路及注意事项
2．等效最高点与几何最高点在“等效力场”中做圆周运动的小球，经常遇到小球在竖直平面内做圆周运动的临界速度问题．小球能维持圆周运动的条件是能过最高点，而这里的最高点不一定是几何最高点，而应是等效最高点(如图所示)．
典例 如图所示，空间有一水平向右的匀强电场，电场强度的大小为E＝1.0×104 V/m.该空间有一个半径为R＝2 m的竖直光滑绝缘圆环的一部分，圆环与光滑水平面相切于C点，A点所在的半径与竖直直径BC成37°角．质量为m＝0.04 kg、电荷量为q＝＋6×10－5 C的带电小球2(可视为质点)静止于C点．轻弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端自由伸长时位于P点．质量也为m＝0.04 kg的不带电小球1挨着轻弹簧右端，现用力缓慢压缩轻弹簧右端到P点左侧某点后释放．小球1沿光滑水平面运动到C点与小球2发生碰撞，碰撞时间极短，碰后两小球黏合在一起且恰能沿圆弧到达A点．P、C两点间距离较远，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8.求：(1)黏合体在A点的速度大小；(2)弹簧的弹性势能；(3)小球黏合体由A点到达水平面的运动时间．
考点一 电容器及电容器的动态分析【必备知识·自主落实】1．常见的电容器：(1)组成：由两个彼此________又相距________的导体组成．(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的________．(3)电容器的充、放电 充电过程Q、U、E均增大，放电过程反之
【关键能力·思维进阶】1．[2024·福建漳州统考模拟]如图，莱顿瓶是一个玻璃容器，瓶内、外壁各贴着一圈金属箔，作为里、外两个极板，穿过橡皮塞的铜棒上端是一个球形电极，下端利用铁链与内壁金属箔连接，外壁金属箔接地，在其他因素视为不变的情况下，下列说法正确的是( )A.金属箔越厚，莱顿瓶的电容越大B.金属箔越厚，莱顿瓶的电容越小C.瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越小D.瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越大
2．如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变．若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则( )A.材料竖直方向尺度减小B.极板间电场强度不变C.极板间电场强度变大D.电容器电容变大
3．(多选)如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一个电源相连，其中A板接地(取大地电势φ＝0)．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．以下说法正确的是( )A.保持S闭合，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b→a的电流B.保持S闭合，若将A板向左平移一小段位移(油滴仍处于两极板之间)，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流C.若将S断开，则油滴立即向下做匀加速直线运动D.若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，则油滴仍然保持静止，但油滴的电势能减小
【关键能力·思维进阶】考向1 带电粒子在电场中的直线运动(不计重力)例 1 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.
思维提升(1)带电体在多个力作用下处于平衡状态，带电体所受合外力为零，因此可用共点力平衡的知识分析，常用的方法有正交分解法、合成法等．(2)带电体在电场中的加速问题与力学问题分析方法完全相同，带电体的受力仍然满足牛顿第二定律，在进行受力分析时不要漏掉静电力．
考点三 带电粒子在电场中的偏转运动【必备知识·自主落实】带电粒子在匀强电场中的偏转：(1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受静电力．(2)运动性质：匀变速曲线运动． 类平抛运动(3)处理方法：运动的分解．①沿初速度方向：做________运动．②沿电场方向：做初速度为零的___________运动．
【关键能力·思维进阶】1．带电粒子在电场中的偏转规律
例 5 [2024·滨洲模拟]如图，静止于A处的粒子，经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知圆弧虚线所在处场强为E0，方向如图所示；粒子质量为m、电荷量为q；QN＝2d、PN＝3d，离子重力不计．
(1)求粒子离开加速度电场时的速度的大小及圆弧虚线对应的半径R的大小．(2)若粒子恰好能打在NQ的中点上，求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值．(3)若矩形区域内的电场强度与(2)中的电场强度相同，从A点静止释放粒子的电荷量为2q，其他不变，此粒子是否仍能从P点进入上方的矩形电场区域？若不能，请说明理由；若能，计算打到NQ上的位置．
[教你解决问题] 拆解过程
思维提升解决带电粒子在电场中运动问题的基本思路及注意事项
2．等效最高点与几何最高点在“等效力场”中做圆周运动的小球，经常遇到小球在竖直平面内做圆周运动的临界速度问题．小球能维持圆周运动的条件是能过最高点，而这里的最高点不一定是几何最高点，而应是等效最高点(如图所示)．
典例 如图所示，空间有一水平向右的匀强电场，电场强度的大小为E＝1.0×104 V/m.该空间有一个半径为R＝2 m的竖直光滑绝缘圆环的一部分，圆环与光滑水平面相切于C点，A点所在的半径与竖直直径BC成37°角．质量为m＝0.04 kg、电荷量为q＝＋6×10－5 C的带电小球2(可视为质点)静止于C点．轻弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端自由伸长时位于P点．质量也为m＝0.04 kg的不带电小球1挨着轻弹簧右端，现用力缓慢压缩轻弹簧右端到P点左侧某点后释放．小球1沿光滑水平面运动到C点与小球2发生碰撞，碰撞时间极短，碰后两小球黏合在一起且恰能沿圆弧到达A点．P、C两点间距离较远，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8.求：(1)黏合体在A点的速度大小；(2)弹簧的弹性势能；(3)小球黏合体由A点到达水平面的运动时间．
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