专题7.3 电容器、带电粒子在电场中的运动【讲】学生版-高考物理一轮复习讲义（新高考）

专题7.3 电容器、带电粒子在电场中的运动【讲】 目录 一 讲核心素养1 二 讲必备知识1 【知识点一】 平行板电容器及其动态分析问题1 【知识点二】带电粒子在电场中的直线运动4 【知识点三】带电粒子在电场中的偏转运动6 三．讲关键能力------带电粒子在电场中的力电综合问题10 【能力点一】带电粒子在交变电场中的运动10 【能力点二】电场中的力、电综合问题12 四．讲模型思想----等效重力场模型15 一 讲核心素养 1.物理观念电容器及电容。 观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用。 2.科学思维带电粒子（带电体）在电场中的运动。 1.会用动力学观点和能量观点解决电场作用下的直线运动. 2应用带电粒子在匀强电场中的偏转规律解决问题、会分析带电粒子在重力、电场力作用下的偏转。 3.科学态度与责任静电现象应用与安全。 1.了解生产生活中关于静电的利用与防护的实例。 2能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。 二 讲必备知识 【知识点一】 平行板电容器及其动态分析问题 1．两类典型问题 1电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。 2电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。 2．动态分析思路 1U不变 ①根据C＝和C＝，先分析电容的变化，再分析Q的变化。 ②根据E＝分析场强的变化。 ③根据UAB＝Ed分析某点电势变化。 2Q不变 ①根据C＝和C＝，先分析电容的变化，再分析U的变化。 ②根据E＝分析场强变化。 【例1】多选2021安徽合肥市第二次教学质检如图所示，平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度。若不改变电容器的带电荷量，下列操作可能使静电计指针的偏转角度变小的是 A.将左极板向左移动少许，同时在两极板之间插入电介质 B.将左极板向左移动少许，同时取出两极板之间的金属板 C.将左极板向左移动少许，同时在两极板之间插入金属板 D.将左极板向下移动少许，同时取出两极板之间的电介质 【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。 【方法总结】电容器动态变化的分析思路 【变式训练1】多选2021福建南平市第一次质检如图所示，一水平放置的平行板电容器与电源相连。开始时开关闭合，一带电油滴沿两极板中心线方向以某一初速度射入，恰好沿中心线通过电容器。则下列判断正确的是 A.保持开关闭合，将B板竖直向上平移一小段距离，粒子可能打在电容器的A板上 B.保持开关闭合，将B板竖直向上平移一小段距离，粒子仍能沿原中心线通过电容器 C.断开开关，将B板竖直向上平移一小段距离，粒子可能打在电容器的A板上 D.断开开关，将B板竖直向上平移一小段距离，粒子仍能沿原中心线通过电容器 【变式训练2】．如图所示，甲图中电容器的两个极板和电源的两极相连，乙图中电容器充电后断开电源。在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的带电小球，小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为θ，将两图中的右极板向右平移时，下列说法正确的是 甲 乙 A．甲图中夹角减小，乙图中夹角增大 B．甲图中夹角减小，乙图中夹角不变 C．甲图中夹角不变，乙图中夹角不变 D．甲图中夹角减小，乙图中夹角减小 【知识点二】带电粒子在电场中的直线运动 1．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且与初速度共线，带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动． 2．用动力学观点分析 a＝，E＝，v2－v02＝2ad. 3．用功能观点分析 匀强电场中W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02 非匀强电场中W＝qU＝Ek2－Ek1 【例1】2021广西南宁市期中一匀强电场，场强方向是水平的，如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从O点出发，初速度的大小为v0，在电场力和重力作用下恰好能沿与场强的反方向成θ角做直线运动，重力加速度为g，求 1电场强度的大小； 2小球运动到最高点时其电势能与O点的电势能之差． 【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。 【技巧方法】带电粒子在电场中做直线运动的分析方法 【变式训练1】多选2021株洲检测如图所示，在真空中倾斜平行放置着两块带有等量异号电荷的金属板A、B，板与水平方向的夹角为θ，一个电荷量q＝1.4110－4 C、质量m＝1 g的带电小球，自A板上的孔P以水平速度v0＝0.1 m/s飞入两板之间的电场，经0.02 s后未与B板相碰又回到孔P，g取10 m/s2，则 A．板间电场强度大小为100 V/m B．板间电场强度大小为141 V/m C．板与水平方向的夹角θ＝30 D．板与水平方向的夹角θ＝45 【变式训练2】2021福建漳州市第一次教学质检如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ，极板间距为d，带负电的微粒质量为m、带电荷量为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，重力加速度为g，则 A．微粒到达B点时动能为mv02 B．微粒的加速度大小等于gsin θ C．两极板的电势差UMN＝ D．微粒从A点到B点的过程，电势能减少 【知识点三】带电粒子在电场中的偏转运动 1．带电粒子在电场中的偏转规律 2．处理带电粒子的偏转问题的方法 1运动的分解法 一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动． 2功能关系 当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解qUy＝mv2－mv，其中Uy＝y，指初、末位置间的电势差． 【例1】2021江苏常州市期中如图所示，距离为d的平行金属板A、B间的电场强度为E，B板接地．靠近A板的M点有一放射源，能向各个方向发射质量为m、电荷量为－e的带电粒子，可以探测到B板上以N点为圆心、半径为r的圆形区域内都有带电粒子到达，粒子重力不计．求 1粒子运动加速度的大小a； 2粒子初速度的最大值v0； 3粒子到达B板的最大动能Ekm. 【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念、科学思维。 【方法技巧】分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键 1条件分析不计重力，且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动。 2运动分析一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动。 【变式训练1】2021江西吉安一中段考如图所示，虚线MN左侧有一场强为E1＝E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着