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高中物理复习7-3电容器的电容 带电粒子在电场中的运动课件
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这是一份高中物理复习7-3电容器的电容 带电粒子在电场中的运动课件，共47页。PPT课件主要包含了必备知识·自主排查，关键能力·分层突破，答案C，答案BC，答案BD，答案AD，教你解决问题，答案B等内容，欢迎下载使用。
一、常见电容器 电容器的电压、电荷量和电容的关系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
2.电容：(1)定义：电容器所带的_______与电容器两极板间的_______的比值．(2)定义式：C＝________．(3)物理意义：表示电容器________本领的物理量．(4)单位：法拉(F)1 F＝________ μF＝________ pF.3．平行板电容器：(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的________成正比，与电介质的__________成正比，与极板间距离成反比．(2)决定式：________，k为静电力常量．
二、带电粒子在匀强电场中的运动1．做直线运动的条件：(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子________或做匀速直线运动．(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做____________或匀减速直线运动．2．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，仅受电场力．(2)运动性质：________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．
(4)带电粒子在电场中偏转的一般规律
生活情境1.如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘．当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的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(1)指纹的凸点处与小极板距离近，电容小( )(2)指纹的凸点处与小极板距离近，电容大( )(3)手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量增大( )(4)手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量减小( )
跟进训练1.a、b两个电容器如图甲所示，图乙是它们的部分参数．由此可知，下列关于a、b两个电容器的说法正确的是( )A．a、b两个电容器的电容之比为8∶1B．a、b两个电容器的电容之比为4∶5C．b电容器正常工作时最多可容纳的电荷量为0.1 CD．a电容器正常工作时最多可容纳的电荷量为1 C
解析：由题图乙可知，a电容器的电容为C1＝1 000 μF，b电容器的电容为C2＝10 000 μF，所以a、b两个电容器的电容之比为1 000∶10 000＝1∶10，A、B错误；a电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q1＝C1U1＝1 000×10－6×80 C＝0.08 C，b电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q2＝C2U2＝10 000×10－6×10 C＝0.1 C，故C正确，D错误．
2．如图所示，M、N为平行板电容器的两个金属极板，G为静电计，开始时闭合开关S，静电计张开一定角度．则下列说法正确的是( )A．开关S保持闭合状态，将R的滑片向右移动，静电计指针张开角度增大B．开关S保持闭合状态，将两极板间距增大，静电计指针张开角度增大C．断开开关S后，将两极板间距增大，板间电压不变D．断开开关S后，紧贴下极板插入金属板，板间场强不变
3．[2023·湖南益阳市质检](多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，G为灵敏电流计，平行板电容器的两金属板水平放置．开关S闭合时，两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，则下列说法正确的是( )A．在将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，油滴向下做加速运动B．在将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，油滴向上做加速运动C．在将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，G中有从a到b的电流通过D．将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过
解析：油滴原来恰好处于静止状态，受到的重力与电场力二力平衡，说明油滴所受电场力的方向竖直向上，在将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，滑动变阻器两端的电压增大，则电容器两极板间的电压增大，电场强度增大，油滴所受的电场力增大，油滴向上做加速运动，选项A错误，B正确；由上述分析可知将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，电容器的两极板间的电压增大，电容器所带电荷量增大，电容器处于充电过程，所以G中有从a到b的电流通过，选项C正确；将S断开后，电容器将放电，G中有从b到a的电流通过，电容器所带电荷量减少，两极板间的电场强度减小，油滴所受电场力减小，则油滴向下做加速运动，选项D错误．
考点二 带电粒子在电场中的直线运动1．带电粒子(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，除有说明或有明确的暗示以外，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．
答案：(1)0.4 m (2)6×104 V
5．如图甲所示，电荷量为q＝2×10－4 C的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度E的大小与时间t的关系如图乙所示，物块运动速度v与时间t的关系如图丙所示，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)前2秒内电场力做的功；(2)物块的质量；(3)物块与水平面间的动摩擦因数．
答案：(1)12 J (2)2 kg (3)0.2
例2. [2021·全国乙卷，20](多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(＋q，m)、(＋q，2m)、(＋3q，3m)、(－q，m)，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行．不计重力．下列描绘这四个粒子运动轨迹的图象中，可能正确的是( )
跟进训练6.[2023·福建泉州第二次质检]如图，喷雾器可以喷出各种质量和电荷量的带负电油滴．假设油滴以相同的水平速度射入接有恒定电压的两水平正对金属板之间，有的沿水平直线①飞出，有的沿曲线②从板边缘飞出，有的沿曲线③运动到板的中点上，不计空气阻力及油滴间的相互作用，则( )A．沿直线①运动的所有油滴质量都相等B．沿直线①运动的所有油滴电荷量都相等C．沿曲线②、③运动的油滴，运动时间之比为1∶2D．沿曲线②、③运动的油滴，加速度大小之比为1∶4
7．[2022·全国乙卷](多选)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
8．如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，平行板电容器的板长和板间距离均为L＝10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10 cm，在电容器极板间接一周期性变化的电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示．每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的．(1)在t＝0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处？
(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？
考点四 生活、生产、科技中的静电场素养提升情境1 电容触摸屏(多选)目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，因为工作面上接有高频信号，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，控制器精密确定手指位置．对于电容触摸屏，下列说法正确的是( )A．电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号B．使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作C．手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小D．手指与屏的接触面积变大时，电容变大
解析：据题意知，电容触摸屏只需要触摸，由于流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器就能确定手指的位置，因此不需要手指有压力，选项A正确；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，选项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，选项C错误；手指与屏的接触面积变大时，电容变大，选项D正确．
情境3 静电除尘如图是某款家用空气净化器原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电．图中放电极b、d接电源正极，集尘极a、c、e接电源负极(接地)．以下说法正确的是( )A．通过过滤网后空气中的尘埃带负电B．c、d两个电极之间的电场方向竖直向下C．尘埃被吸附到集尘极e的过程中动能增大D．尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功
解析：本题考查电场力做功及其相关知识点．根据集尘极接电源负极可知，污浊空气通过过滤网后空气中的尘埃带正电，选项A错误；放电极b、d接电源正极，可知c、d两个电极之间的电场方向竖直向上，尘埃在被吸附到集尘极a、e的过程中所受电场力做正功，动能增大，选项B、D错误，C正确．
情境4 喷墨打印机有一种喷墨打印机的打印头结构示意图如图所示，喷嘴喷出来的墨滴经带电区带电后进入偏转板，经偏转板间的电场偏转后打到承印材料上．已知偏移量越大字迹越大，现要减小字迹，下列做法可行的是( )A．增大墨滴的带电荷量B．减小墨滴喷出时的速度C．减小偏转板与承印材料的距离D．增大偏转板间的电压
一、常见电容器 电容器的电压、电荷量和电容的关系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
2.电容：(1)定义：电容器所带的_______与电容器两极板间的_______的比值．(2)定义式：C＝________．(3)物理意义：表示电容器________本领的物理量．(4)单位：法拉(F)1 F＝________ μF＝________ pF.3．平行板电容器：(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的________成正比，与电介质的__________成正比，与极板间距离成反比．(2)决定式：________，k为静电力常量．
二、带电粒子在匀强电场中的运动1．做直线运动的条件：(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子________或做匀速直线运动．(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做____________或匀减速直线运动．2．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，仅受电场力．(2)运动性质：________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．
(4)带电粒子在电场中偏转的一般规律
生活情境1.如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘．当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的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(1)指纹的凸点处与小极板距离近，电容小( )(2)指纹的凸点处与小极板距离近，电容大( )(3)手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量增大( )(4)手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量减小( )
跟进训练1.a、b两个电容器如图甲所示，图乙是它们的部分参数．由此可知，下列关于a、b两个电容器的说法正确的是( )A．a、b两个电容器的电容之比为8∶1B．a、b两个电容器的电容之比为4∶5C．b电容器正常工作时最多可容纳的电荷量为0.1 CD．a电容器正常工作时最多可容纳的电荷量为1 C
解析：由题图乙可知，a电容器的电容为C1＝1 000 μF，b电容器的电容为C2＝10 000 μF，所以a、b两个电容器的电容之比为1 000∶10 000＝1∶10，A、B错误；a电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q1＝C1U1＝1 000×10－6×80 C＝0.08 C，b电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q2＝C2U2＝10 000×10－6×10 C＝0.1 C，故C正确，D错误．
2．如图所示，M、N为平行板电容器的两个金属极板，G为静电计，开始时闭合开关S，静电计张开一定角度．则下列说法正确的是( )A．开关S保持闭合状态，将R的滑片向右移动，静电计指针张开角度增大B．开关S保持闭合状态，将两极板间距增大，静电计指针张开角度增大C．断开开关S后，将两极板间距增大，板间电压不变D．断开开关S后，紧贴下极板插入金属板，板间场强不变
3．[2023·湖南益阳市质检](多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，G为灵敏电流计，平行板电容器的两金属板水平放置．开关S闭合时，两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，则下列说法正确的是( )A．在将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，油滴向下做加速运动B．在将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，油滴向上做加速运动C．在将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，G中有从a到b的电流通过D．将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过
解析：油滴原来恰好处于静止状态，受到的重力与电场力二力平衡，说明油滴所受电场力的方向竖直向上，在将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，滑动变阻器两端的电压增大，则电容器两极板间的电压增大，电场强度增大，油滴所受的电场力增大，油滴向上做加速运动，选项A错误，B正确；由上述分析可知将滑动变阻器的滑片P向下移动的过程中，电容器的两极板间的电压增大，电容器所带电荷量增大，电容器处于充电过程，所以G中有从a到b的电流通过，选项C正确；将S断开后，电容器将放电，G中有从b到a的电流通过，电容器所带电荷量减少，两极板间的电场强度减小，油滴所受电场力减小，则油滴向下做加速运动，选项D错误．
考点二 带电粒子在电场中的直线运动1．带电粒子(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，除有说明或有明确的暗示以外，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．
答案：(1)0.4 m (2)6×104 V
5．如图甲所示，电荷量为q＝2×10－4 C的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度E的大小与时间t的关系如图乙所示，物块运动速度v与时间t的关系如图丙所示，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)前2秒内电场力做的功；(2)物块的质量；(3)物块与水平面间的动摩擦因数．
答案：(1)12 J (2)2 kg (3)0.2
例2. [2021·全国乙卷，20](多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(＋q，m)、(＋q，2m)、(＋3q，3m)、(－q，m)，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行．不计重力．下列描绘这四个粒子运动轨迹的图象中，可能正确的是( )
跟进训练6.[2023·福建泉州第二次质检]如图，喷雾器可以喷出各种质量和电荷量的带负电油滴．假设油滴以相同的水平速度射入接有恒定电压的两水平正对金属板之间，有的沿水平直线①飞出，有的沿曲线②从板边缘飞出，有的沿曲线③运动到板的中点上，不计空气阻力及油滴间的相互作用，则( )A．沿直线①运动的所有油滴质量都相等B．沿直线①运动的所有油滴电荷量都相等C．沿曲线②、③运动的油滴，运动时间之比为1∶2D．沿曲线②、③运动的油滴，加速度大小之比为1∶4
7．[2022·全国乙卷](多选)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
8．如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，平行板电容器的板长和板间距离均为L＝10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10 cm，在电容器极板间接一周期性变化的电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示．每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的．(1)在t＝0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处？
(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？
考点四 生活、生产、科技中的静电场素养提升情境1 电容触摸屏(多选)目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，因为工作面上接有高频信号，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，控制器精密确定手指位置．对于电容触摸屏，下列说法正确的是( )A．电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号B．使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作C．手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小D．手指与屏的接触面积变大时，电容变大
解析：据题意知，电容触摸屏只需要触摸，由于流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器就能确定手指的位置，因此不需要手指有压力，选项A正确；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，选项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，选项C错误；手指与屏的接触面积变大时，电容变大，选项D正确．
情境3 静电除尘如图是某款家用空气净化器原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电．图中放电极b、d接电源正极，集尘极a、c、e接电源负极(接地)．以下说法正确的是( )A．通过过滤网后空气中的尘埃带负电B．c、d两个电极之间的电场方向竖直向下C．尘埃被吸附到集尘极e的过程中动能增大D．尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功
解析：本题考查电场力做功及其相关知识点．根据集尘极接电源负极可知，污浊空气通过过滤网后空气中的尘埃带正电，选项A错误；放电极b、d接电源正极，可知c、d两个电极之间的电场方向竖直向上，尘埃在被吸附到集尘极a、e的过程中所受电场力做正功，动能增大，选项B、D错误，C正确．
情境4 喷墨打印机有一种喷墨打印机的打印头结构示意图如图所示，喷嘴喷出来的墨滴经带电区带电后进入偏转板，经偏转板间的电场偏转后打到承印材料上．已知偏移量越大字迹越大，现要减小字迹，下列做法可行的是( )A．增大墨滴的带电荷量B．减小墨滴喷出时的速度C．减小偏转板与承印材料的距离D．增大偏转板间的电压
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