全国版2019版高考物理一轮复习第8章电场第31课时电容器学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 31 课时 电容器 带电粒子在电场中的运动 考点 1 电容器 1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 异种 电荷，电容器中储存 电场能 。 (2)放电：使充电后的电容器 失去电荷 的过程，放电过程中 电场能 转化为其他形式的能。 2电容 (1)定义：电容器所带的 电荷量 Q 与电容器两极板间的 电势差 U 的比值。 (2)定义式： C QU。 (3)物理意义：表示电容器容纳 电荷 本领大小的物理量。 3平行板电容器 (1)影响因素：平行板电容器的电容与正 对面积成 正比 ，与介质的介电常数成 10正比 ，与两板间的距离成

2、 11反比 。 (2)决定式： C 12 rS4 kd， k 为静电力常量。 特别提醒： C QU适用于任何电容器，但 C rS4 kd仅适用于平行板电容器。 1 (多选 )有一只电容器的规格是 “1.5 F,9 V” ，那么 ( ) A这只电容器上的电荷量不能超过 1.510 5 C B这只电容器上的电荷量不能超过 1.3510 5 C C这只电容器的额定电压为 9 V D这只电容器的击穿电压为 9 V 答案 BC 解析 9 V 为电容器的额定电压 (或工作电压 )，故 C 正确；正常工作时的带电荷量 QCU 1.510 69 C 1.3510 5 C， B 正确。 2 (教科版选修 3 1

3、 P40 T9 改编 )关于已充上电的某个平行板电容器，下列说法不正确的是 ( ) A两极板上一定带异号电荷 B两极板所带的电荷量一定相等 C充上的电量越多，其电容就越大 D充上的电量越多，两极板间的电 势差就越大 【 精品教育资源文库 】 答案 C 解析 给电容器充电，电容器两极板分别带上等量异号电荷， A、 B 正确；电容器的电容大小取决于它的结构，与所带电荷量的多少无关， C 错误；根据 U QC，电容器的电荷量越大，两极板间的电势差越大， D 正确。 3 (人教版选修 3 1 P30 演示实验改编 )(多选 )如图所示为 “ 研究影响平行板电容器电容的因素 ” 的实验装置，以下说法正

4、确的是 ( ) A A 板与静电计的指针带的是异种电荷 B甲图中将 B 板上移，静电计的指针偏角增大 C乙图中将 B 板左移，静电计的指针偏角不变 D丙图中 将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 答案 BD 解析 静电计指针与 A 板连为一个导体，带电性质相同， A 错误；根据 C rS4 kd， C QU，B 板上移， S 减小， C 减小， Q 不变，则 U 增大， B 正确； B 板左移， d 增大， C 减小，则 U增大， C 错误；插入电介质， r增大，电容 C 增大，则 U 减小， D 正确。 考点 2 平行板电容器的动态分析 1对公式 C QU的理解 电容 C QU，不能理

5、解为电容 C 与 Q 成正比、与 U 成反比，一个电容器电容的 大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关。 2运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。 (2)用决定式 C rS4 kd分析平行板电容器电容的变化。 (3)用定义式 C QU分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。 【 精品教育资源文库 】 (4)用 E Ud分析电容器两极板间电场强度的变化。 3电容器两类问题的比较 例 1 如图所示，平行板电容器的两个极板为 A、 B， B 板接地， 使其 A 板带有电荷量 Q， B 板带有电荷量 Q，板间

6、电场中有一固定点 P，以下说法正确的是 ( ) A若将 B 板固定， A 板下移时， P 点的电场强度不变， P 点电势降低 B若将 B 板固定， A 板下移时， P 点的电场强度增大， P 点电势升高 C若将 A 板固定， B 板上移时， P 点的电场强度不变， P 点电势降低 D如果 A 板固定， B 板上移时， P 点的电场强度增大， P 点电势升高 解析 由题可知电容器两板所带电量不变，正对面积不变， A 板下移时，根据 C rS4 kd、U QC和 E Ud可推出： E 4 kQrS可知， P 点的电场强度 E 不变。 P 点与下板的距离不变，根据公式 U Ed， P 点与下板的电势

7、差不变，则 P 点的电势不变，故 A、 B 错误； B 板上移时，同理得 知， P 点的电场强度不变，根据公式 U Ed， P 点与下板的电势差减小，而 P 点的电势高于下板的电势，下板的电势为零，所以 P 点电势降低，故 C 正确、 D 错误。 答案 C 【 精品教育资源文库 】 1电容器的动态变化分析问题 要会根据电容器的决定式和定义式推导出板间的场强 E 4 kQrS，此结论表明，当电容器带电量一定时，两 板之间的电场强度与两板间距无关，此公式要在理解并会推导的基础上记住，这是一个很重要的结论。 2解电容器问题的常用技巧 (1)在电荷量保持不变的情况下，电场强度与板间的距离无关。 (2

8、)对平行板电容器的有关物理量 Q、 E、 U、 C 进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，抓住 C rS4 kd、 Q CU 和 E Ud进行判定。 电源、开关、平行板电容器连成如图所示电路。闭合开关 S，电源对电容器充电后，电容器带电量为 Q，板间电压为 U，板间电场强度大小为 E0。则下列说法正确的是 ( ) A若将 A 板下移少许， Q 增大； U 减小； E0不变 B若将 A 板下移少许， Q 不变； U 减小； E0减小 C若断开开关，将 A 板下移少许， Q 增大； U 不变； E0增大 D若断开开关，将 A 板下移少许， Q 不变；

9、 U 减小； E0不变 答案 D 解析 开关闭合时电容器两极板间电压 U 不变，由公式 C rS4 kd可知， A 板下移 (板间距 d 减小 )，电容 C 将增大，由公式 C QU可知电容器带电量 Q 将增大，由公式 E0 Ud可 知板间场强增大， A、 B 错误；开关断开后电容器带电量 Q 不变，由公式 C rS4 kd可知， A 板下移 (板间距 d 减小 )，电容 C 将增大，由公式 C QU可知电容器极板间电压 U 将减小。由以上【 精品教育资源文库 】 三式可解得公式 E0 4k QrS，由此可知板间场强不变， C 错误、 D 正确。 考点 3 带电粒子在电场中的直线运动 1带电

10、粒子在匀强电场中做直线运动的条件 (1)粒子所受合外力 F 合 0，粒子或静止，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，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。 2带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法 例 2 如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为 ，极板间距为 d，带负电的微粒质量为 m、带电量为 q，从极板 M 的左边缘 A 处以初速度 v0水平射入，沿直线运动并从极板 N 的右边缘 B 处射出，则 ( ) A微粒达到 B 点时动能为 12mv20 【 精品教育资源文库 】 B微粒的加速度大小等于 gsin C微粒从

11、 A 点到 B 点的过程电势能减少 mgdcos D两极板的电势差 UMN mgdqcos 解析 对微粒进行受力分析如图可知，微粒做匀减速直线运动，动能减小，故 A 错误；由 tan mamg得 a gtan ，故 B 错误；微粒的电势能增加量 E qEd masin d，又 E qU，得到两极板的电势差 U mgdqcos ，微粒从 A 点到 B 点的过程电势能增加 mgdcos ，故 C错误、 D 正确。 答案 D 处理带电粒子在电场中运动的常用技巧 (1)微观粒子 (如 电子、质子、 粒子等 )在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化。 (2)普通的带电体 (如油滴、尘埃

12、、小球等 )在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。 如图所示， A、 B 为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关 S 分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔 a 和 b。在 a 孔正上方某处一带电质点由静止开始下落，不计空气阻力，该质点到达 b 孔时速度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿出 b 孔，可行的方法是( ) 【 精品教育资源文库 】 A保持 S 闭合，将 A 板适当上移 B保持 S 闭合，将 B 板适当下移 C先断开 S，再将 A 板适当上移 D先断开 S，再将 B 板适当下移 答案 B 解析 设质点距离 A 板的高度 h， A、 B 两板原来的距

13、离为 d，电压为 U。质点的电量为q，由质点到达 b 孔时速度恰为零，根据动能定理得 mg(h d) qU 0。若保持 S 闭合，将 A板适当上移，设质点到达 b 时速度为 v1，由动能定理得 mg(h d) qU 12mv21， v1 0，说明质点到达 b 孔时速度恰为零，然后返回，不能穿过 b 孔，故 A 错误；若保持 S 闭合，将 B板适当下移距离 d，由动能定理得 mg(h d d) qU 12mv22，则 v20，说明质点能穿出 b孔，故 B 正确；若断开 S 时，将 A 板适当上移，板间电场强度不变，设 A 板上移距离为 d，质点到达 B 板时速度为 v3。由动能定理得 mg(h

14、d) qE(d d) 12mv23，又由原来情况有mg(h d) qEd 0。比较两式得， v30，说明质点不能穿出 b 孔，故 C 错误；若断开 S，再将 B 板适当下移， B 板下移距离为 d，设质点到达 B 板时速度为 v4。由动能定理得 mg(hd d) qE(d d) 12mv24，又由原来情况有 mg(h d) qEd 0。比较两式得， v40，说明质点不能穿出 b 孔，故 D 错误。 考点 4 带电粒子在电场中的偏转 1粒子的偏转角 (1)以初速度 v0进入偏转电场，如图所示， 【 精品教育资源文库 】 设带电粒子质量为 m，带电荷量为 q，以速度 v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，偏转电压为 U1，若粒子飞出电场时偏转角为 则 tan vyvx，式中 vy at qU1md Lv0， vx v0， 代入得 tan qU1Lmv20d。 (2)经加速电场加速再进入偏转电场 若不同的带电粒子都是从静止经同一加速电压 U0加速后进入偏转电场 U1的，则由动能定理有： qU0 12mv20，得： tan U1L2U0d。 结论：粒子的偏转角与粒子的 q、 m 无关，