《2022年高考物理一轮复习第8章电场第31课时电容器学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理一轮复习第8章电场第31课时电容器学案（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2022年高考物理一轮复习第8章电场第31课时电容器学案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。(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正比，与两板间的距离成反比。(2)决定式：C，k为静电力常量。特别提醒：C适用于任何电容器，但C仅适用于平行板电容器。1(多选)有
2、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1.5105 CB这只电容器上的电荷量不能超过1.35105 CC这只电容器的额定电压为9 VD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QCU1.51069 C1.35105 C，B正确。2(教科版选修31 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答案C解析给电容器充电，电容器两极板分别带上等量
3、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，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31 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，以下说法正确的是()AA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，C，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
4、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的理解电容C，不能理解为电容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分析平行板电容器电容的变化。(3)用定义式C分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。(4)用E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，板间电
5、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、U和E可推出：E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UEd，P点与下板的电势差不变，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UEd，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
6、的电势为零，所以P点电势降低，故C正确、D错误。答案C1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，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)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、QCU和E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
7、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；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可知，A板下移(板间距d减小)，电容C将增大，由公式C可知电容器带电量Q将增大，由公式E0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可知，A板下移(板间距d减小)，电容C将增大，由公式C可知电容器极板间电压U将减小。由以上三式可解得公式E0，由此可知板间场强不变，C错误、D
8、正确。考点3带电粒子在电场中的直线运动1带电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mvB微粒的加速度大小等于gsinC微粒从A点到B点的过程电势能减少D两极板的电势差UMN解析对微粒进行受
9、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得agtan，故B错误；微粒的电势能增加量EqEdd，又EqU，得到两极板的电势差U，微粒从A点到B点的过程电势能增加，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、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
10、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()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(hd)qU0。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(hd)qUmv，v10，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(hdd)qUmv，则v20，说明质
11、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(hd)qE(dd)mv，又由原来情况有mg(hd)qEd0。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(hdd)qE(dd)mv，又由原来情况有mg(hd)qEd0。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，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
12、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，式中vyat，vxv0，代入得tan。(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：qU0mv，得：tan。结论：粒子的偏转角与粒子的q、m无关，仅取决于加速电场和偏转电场。2分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题 (1)分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键条件分析：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。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
13、力方向上的匀速直线运动。(2)粒子在匀强电场中偏转时的两个结论以初速度v0进入偏转电场yat22作粒子速度的反向延长线，设交于O点，O点与电场右边缘的距离为x，则x。结论：粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的处沿直线射出。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加速后进入同一偏转电场U1的，则分析可得偏移量：y偏转角正切值：tan。结论：无论带电粒子的m、q如何，只要经过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的偏移量y和偏转角都是相同的，也就是运动轨迹完全重合。(3)设屏到偏转电场的水平距离为D，则计算粒子打到屏上的位置离屏中心的距离Y的几种方
14、法：(如图所示)YyDtan；Ytan；Yyvy；根据三角形相似：。例3(多选)如图，质子(H)、氘核(H)和粒子(He)都沿平行板电容器中线OO方向垂直于电场线射入板间的匀强电场，射出后都能打在同一个与中线垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点，粒子重力不计，下列推断正确的是()A若它们射入电场时的速度相同，在荧光屏上将出现3个亮点B若它们射入电场时的动能相等，在荧光屏上将只出现1个亮点C若它们射入电场时的动量相同，在荧光屏上将出现3个亮点D若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场，在荧光屏上将只出现1个亮点解析三个粒子进入匀强电场中都做类平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则得到：a，偏转距离为：yat2，运动时间为t，联立三式得：y。若它们射入电场时的速度相等，y与比荷成正比，而三个粒子中质子的比荷最大，氘核和粒子的比荷相等，在荧光屏上将出现2个亮点，故A错误；若它们射入电场时的动能相等，y与q成正比，在荧光屏上将只出现2个亮点，故B错误；若它们射入电场时的动量相等，y，可见y与qm成正比，三个qm都不同，则在荧光屏上将只出现3个亮点，故C正确；若它们是由同一个电场U0从静止加速后射入此偏转电场U1的，根据推论y可知，y都相同，故荧光屏上将只出现1个亮点，故D正
