《高三物理《电容器 带电粒子在电场中的运动》教材分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理《电容器 带电粒子在电场中的运动》教材分析（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高三物理电容器 带电粒子在电场中的运动教材分析高三物理电容器 带电粒子在电场中的运动教材分析考点 27电容器带电粒子在电场中的运动考点名片考点细研究：(1)带电粒子在匀强电场中的运动；(2)示波管、常见电容器；(3)电容器的电压、电荷量和电容的关系等。其中考查到的如：2016 年全国卷第 14 题、2016 年天津高考第 4 题、2016 年北京高考第 23 题、201 年全国卷第 24 题、201 年天津高考第 7 题、201年安徽高考第 23 题、201 年四川高考第 10 题、201 年东高考第 20题、201 年海南高考第题、2014 年东高考第 18 题、2014 年天津高考第 4
2、题、2014 年安徽高考第 22 题、2013 年全国卷第 16 题、2013年广东高考第 1 题、2013 年全国卷第 24 题等。备考正能量：本考点综合性较强，以平行板电容器为情景的试题，多以选择题形式出现，一般难度较小。涉及到带电粒子在电场中运动的试题，多以计算题的形式出现，一般难度较大，材料新颖。预计今后高考中这一考查形式不会出现大的波动。一、基础与经典1 在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板 A 与静电计相接，极板 B 接地。若极板 B 稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化做出平行板电容器电容变小的结论的依据是 ()A极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大B 极板上的电
3、荷量几乎不变，两极板间的电压变小两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小D两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大答案A解析B 板稍向上移一点，板上的电荷量几乎不变，由，可知S 减小，变小，再由可知 Q 不变，变小，故 U 变大，故 A 选项正确，其他选项错误。2 如图所示，平行板电容器与电动势为 E 的直流电(内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的 P 点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则()A带电油滴将沿竖直方向向上运动B P 点的电势将降低带电油滴的电势能将减小D电容器的电容减小，极板带电荷量将增大答案B解析上极板向上移动一小段距离后，板间电
4、压不变，仍为电电动势 E，故电场强度将减小，油滴所受电场力减小，故油滴将向下运动，A 错误；P 点的电势大于 0，且 P 点与下极板间的电势差减小，所以 P 点的电势降低，B 正确；两极板间电场方向竖直向下，所以P 点的油滴应带负电，当 P 点电势降低时，油滴的电势能应增加，错误；电容器的电容，由于 d 增大，电容应减小，极板带电荷量QE 将减小，D 错误。3 如图所示，不带电的金属球 A 固定在绝缘底座上，它的正上方有 B 点，该处有带电液滴不断地自静止开始落下，液滴到达 A 球后将电荷量全部传给 A 球，设前一液滴到达 A 球后，后一液滴才开始下落，不计空气阻力和下落液滴之间的影响，则下列
5、叙述中正确的是( )A第一滴液滴做自由落体运动，以后液滴做变加速运动，都能到达 A 球B 当液滴下落到重力与电场力大小相等的位置时，开始做匀速运动所有液滴下落过程所能达到的最大动能不相等D所有液滴下落过程中电场力做功相等答案解析第一滴液滴下落时，只受重力，所以做自由落体运动，以后的液滴在下落过程中，将受电场力作用，且在靠近 A 的过程中电场力变大，所以做变加速运动，当 A 电荷量较大时，使得液滴所受的电场力大于重力时，液滴有可能不能到达 A 球，所以 A 错误；当液滴下落到重力与电场力大小相等的位置时，液滴向下运动速度最大，再向下运动重力将小于电场力，所以不会做匀速运动，故 B 错误；每滴液滴
6、在下落过程中 A 所带的电荷量不同，故下落液滴动能最大的位置不同，此时合外力做功不同，最大动能不相等，所以正确；每滴液滴在下落过程中 A 所带的电荷量不同，液滴所受的电场力不同，电场力做功不同，所以 D 错误。4 (多选)如图所示，两面积较大、正对着的平行极板 A、B 水平放置，极板上带有等量异种电荷。其中 A 板用绝缘线悬挂，B 板固定且接地，P 点为两板的中间位置。下列结论正确的是()A若在两板间加上某种绝缘介质，A、B 两板所带电荷量会增大B A、B 两板电荷分别在 P 点产生电场的场强大小相等，方向相同若将 A 板竖直向上平移一小段距离，两板间的电场强度将增大D若将 A 板竖直向下平移
7、一小段距离，原 P 点位置的电势将不变答案BD解析在两板间加上某种绝缘介质时，A、B 两板所带电荷量没有改变，故 A 错误；A、B 两板电荷量数量相等， P 点到两板的距离相等，根据对称性和电场的叠加可知两板电荷分别在 P 点产生电场的场强大小相等，方向都向下，故 B 正确；根据电容的决定式、电容的定义式和板间场强公式 E得：E，由题知 Q、S、r 均不变，则移动 A 板时，两板间的电场强度将不变，故错误；由上分析可知将 A 板竖直向下平移时，板间场强不变，由 UEd 分析得知P 点与下极板间的电势差不变，P 点的电势保持不变，故 D 正确。如图是示波管的工作原理图：电子经电场加速后垂直于偏转
8、电场方向射入偏转电场，若加速电压为 U1，偏转电压为 U2，偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为 L 和 d，为电子离开偏转电场时发生的偏转距离。取“单位偏转电压引起的偏转距离” 描述示波管的灵敏度，即(该比值越大则灵敏度越高)，则下列哪种方法可以提高示波管的灵敏度()A增大 U1 B增大 U2 减小 L D减小 d答案D解析设电子离开加速电场时速度大小为 v0，则 eU1v，解得，故，可见，减小 d 可以提高示波管的灵敏度，答案选D。6 如图所示，竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场，与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球，小球 A 从紧靠左极板处由静止开始释放，小球 B 从两极板正
9、中央由静止开始释放，两小球最终能运动到右极板上的同一位置，则从开始释放到运动至右极板的过程中，下列判断正确的是()A运动时间 tAtBB 电荷量之比 qAqB21机械能增加量之比 EAEB21D机械能增加量之比 EAEB11答案B解析对 A、B 受力分析可知，竖直方向上做自由落体运动，所以两小球运动时间相等，选项 A 错误；水平方向在电场力作用下做初速度为零的匀加速直线运动，xA2xB，由运动关系可知，两小球电荷量之比，由功能关系可知，电场力做的功等于小球机械能的增加量，因此机械能的增加量之比为 41，选项 B 正确，、D 错误。7 (多选)如图所示，一电容为的平行板电容器，两极板 A、B 间
10、距离为 d，板间电压为 U，B 板电势高于 A 板，两板间有、 N、P 三点，N 连线平行于极板，N、P 连线垂直于极板， 、P 两点间距离为L，PN 。以下说法正确的是 ()A电容器带电荷量为B 两极板间匀强电场的电场强度大小为 、P 两点间的电势差为D若将带电荷量为q 的电荷从移到 P，该电荷的电势能减少了答案D解析由电容器电容的定义式可知，电容器的带电量为 QU ，选项 A 错误；两板间的电场为匀强电场，根据匀强电场场强与电势差的关系可知，两板间电场强度 E，选项 B 错误；、P 两点间的电势差就等于 NP 间的电势差，即 UPELsin，选项正确；由于下板带正电，因此板间场强方向竖直向
11、上，将带电荷量为q 的电荷从点移到 P 点，电场力做正功，电势能减少量等于电场力做的功，即 qUP，选项 D 正确。8 (多选)如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为、电荷量为q 的小球，系在一根长为 L 的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕点做圆周运动。AB 为圆周的水平直径，D 为竖直直径。已知重力加速度为 g，电场强度 E。下列说法正确的是()A若小球在竖直平面内绕点做圆周运动，则它运动的最小速度为B 若小球在竖直平面内绕点做圆周运动，则小球运动到 B 点时的机械能最大若将小球在 A 点由静止开始释放，它将在 ABD 圆弧上往复运动D若将小球在 A 点以大小为的速度竖直向上抛出，
12、它将能够到达 B 点答案BD解析的中点为等效重力场的最高点，设通过该点的最小速度为v，由 g得 v，所以选项 A 错误；电场力做功等于机械能的变化，小球运动到 B 点时电场力做功最多，机械能最大，所以选项 B 正确；由 A 点静止释放，小球先沿合力方向做匀加速直线运动，所以选项错误；在等效“重力” 场中，小球圆周运动的最小速度为，小球在 A点以大小为的速度竖直向上抛出将不会沿圆周运动，小球在竖直方向上做竖直上抛运动，水平方向做匀加速运动，当竖直上抛位移为0 时，小球刚好运动到 B 点，所以选项 D 正确。9(多选) 如图甲所示，两平行金属板 N、 PQ 的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示
13、的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向不断地射入电场，粒子射入电场时的初动能均为 E0。已知 t0 时刻射入电场的粒子刚好沿上极板右边缘垂直于电场方向射出电场。则()A所有粒子都不会打到两极板上B 所有粒子最终都垂直电场方向射出电场运动过程中所有粒子的最大动能不可能超过 2E0D只有 tn(n0,1,2)时刻射入电场的粒子才能垂直电场方向射出电场答案AB解析带电粒子在垂直于电场方向上做匀速直线运动，在沿电场方向上，做加速度大小不变、方向周期性变化的变速直线运动。由t0 时刻进入电场的粒子运动情况可知，粒子在平行板间运动时间为交变电流周期的整数倍。
14、在 0时间内带电粒子运动的加速度a，由匀变速直线运动规律得 vat t，同理可分析T 时间内的运动情况，所以带电粒子在沿电场方向的速度 v 与 Et 图线所围面积成正比(时间轴下方的面积取负值)。而经过整数个周期，E0t图象与坐标轴所围面积始终为零，故带电粒子离开电场时沿电场方向的速度总为零，B 正确，D 错误；带电粒子在 t0 时刻入射时，侧向位移最大，故其他粒子均不可能打到极板上，A 正确；当粒子在 t0 时刻入射且经过 T 离开电场时，粒子在 t时达到最大速度，此时两分位移之比为 12，即 v0t2at2，可得 vv0，故粒子的最大速度为 vv0，因此最大动能为初动能的 2 倍，正确。二
15、、真题与模拟102016天津高考 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一固定在 P 点的点电荷，以 E 表示两板间的电场强度，Ep 表示点电荷在 P 点的电势能， 表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()A 增大，E 增大 B 增大，Ep 不变 减小，Ep 增大 D 减小，E 不变答案D解析由题知，电容器两板所带电量 Q 不变，根据和 U可知，当上板下移，增大，U 减小， 减小，A、B 错误。根据 E，可见 E 与 d 无关，只改变 d，E 不变，D 正确。根据 PUP 地ELP 地，E 不变，LP 地不变，故 P 不变， Ep 不变，错误。11 201天津高考(多选)如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场 E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场 E2 发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么()A偏转电场 E2 对三种粒子做功一样多B 三种粒子打到屏上时的速度一样大三种粒子运动到屏上所用时间相同D三种粒子一定打到屏上的同一位置答案AD解析设加速电场两板间距离为 d，则 qE1dv，粒子在偏转电场中偏转，设侧移量为，偏转电场两板的长度为
