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1、高三物理一轮精细化复习讲义第三节电容器静电现象的应用一、静电现象的应用1.静电感应现象导体放入电场后，导体内部自由电荷在电场力作用下做定向移动，使导体两端出现等量的正、负电荷的现象.2.静电平衡(1)状态：导体中(包括表面)没有电荷定向移动，静电平衡的实质是：外电场和感应电荷产生的电场所叠加的合场强为零.(2)条件：导体内部场强处处为零.(3)导体处于静电平衡状态的特点：导体表面上任何一点的场强方向跟该点外表面垂直；电荷只分布在导体外表面；整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面 .3.静电屏蔽导体球壳内(或金属网罩内)达到静电平衡后，内部场强处处为零，不受外部电场的影响，这种现象叫静电屏蔽
2、.4.尖端放电导体尖端的电荷密度很大，附近场强很强，能使周围气体分子电离，与尖端电荷电性相反的离子在电场力作用下奔向尖端，与尖端电荷中和，这相当于导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电.如高压线周围的“光晕”就是尖端放电现象，所以高压设备尽量做得光滑，防止尖端放电，而避雷针则是利用尖端放电的实例.【复习巩固题】1、如图所示，在水平放置的光滑金属板中点正上方，有带正电的点电荷Q，一表面绝缘带正电的金属小球C(可视为质点，且不影响原电场)，以初速度v0自左向右运动，则在运动过程中( )A小球先减速后加速B小球做匀速直线运动C小球受到冲量的电场力为零D电场力对小球做功为零2、如图所示，放在绝缘台上的金
3、属网罩B内放有一个不带电的验电器C，如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则( )A在B的内表面带正电荷，BC0B在B的右侧外表面带正电荷C验电器的金属箔片将张开，BCDBC，B的左右两侧电势相等3、如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外壳表面接地，将一带正电的小球A从小孔放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后()AB的空腔内电场强度为零BB不带电CB的内外表面电势相等DB带负电二、 电容器与电容1、 电容器(1)基本结构：由两块彼此绝缘，互相靠近的导体组成.(2)带电特点：两板电荷等量异号，分布在两板的内侧一个极板所带电量的绝对值叫做电容器的电量(3)电容器的充、放电：使电容器带电的
4、过程叫做充电，使电容器失去电荷的过程叫做放电.2、电容(1)定义：电容器所带电荷量与两极板间电势差的比值叫电容，定义式为.(2)单位：法拉，符号F，换算关系为1 F106 F1012 pF.(3)物理意义：电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量，可与卡车的载重量类比.3、平行板电容器的电容电容C与平行板正对面积S成正比，与电介质的介电常数r成正比，与两极板的距离d成反比，即C.【复习巩固题】1、(2010年重庆理综)某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中()AP、Q构成的电容器的电容增大BP上
5、电荷量保持不变CM点的电势比N点的低DM点的电势比N点的高2、如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地一带电油滴位于容器中的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带点油滴将沿竖直方向向上运动BP点的电势将降低C带电油滴的电势能将减少D若电容器的电容减小，则极板带电量将增大3、(2010南通三模)如图所示，相距为d的两平行金属板的电容为C，带电量为Q.有一长为L的绝缘轻杆，两端各固定电荷量分别为q和q的小球，不计两球的重力和两球间的库仑力现先将杆从平行于极板的位置缓慢移动到垂直于极板的位置，再从位置缓慢移动到无穷远处则(
6、) 4、一平行板电容器充电后S与电源断开，负极板接地，在两极间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图所示.以U表示两极板间的电压，E表示两极板间的场强，表示该正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示位置，则( )A.U变小，不变 B.E变大，不变 C.U变小，E不变 D.U不变，不变5、如图所示，A，B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板中央各有一小孔M、N，今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上)，空气阻力不计，到达N点的速度恰好为零，然后按原路径返回，若保持两板间的电压不变，则( )A.若把A板向上平
7、移一小段距离，质点自P点下落仍能返回B.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回C.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落D.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落6、一平行板电容器C，极板是水平放置的，它与三个可变电阻及电源连接如图电路，有一个质量为m的带电油滴悬浮在电容器的两极板之间，静止不动.现要使油滴上升，可采用的办法是( )A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R2平板板电容器的动态分析1.首先要区分两种基本情况；(1)电容器始终与电源相连时，电容器两极板电势差U保持不变；(2)电容器充电后与电源断开时，电容器所带
8、电荷量Q保持不变.2.赖以进行讨论的物理依据有三个：(1)平行板电容器电容的决定式C；(2)平行板电容器内部为匀强电场，所以场强E；(3)电容器所带电荷量QCU.动态分析如下表【复习巩固题】1、(2010年高考北京理综卷)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图）设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不变，若()A保持S不变，增大d，则变大B保持S不变，增大d，则变小C保持d不变，减小S，则变小D保持d不变，减小S，则不变2、 如图所示，平行板电容器两极板A、B接于电源两极，一带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，这时小球偏
9、离竖直方向的夹角为，则( )A保持开关S闭合，若带正电A板向B板靠近，则增大B保持开关S闭合，若带正电A板向B板靠近，则不变C开关S断开，若带正电的A板向B板靠近，则增大D开关S断开，若带正电的A板向B扳靠近，则不变 m, qBA3、（江苏省黄桥中学2010届高三物理校本练习）如图所示，水平放置的平行板电容器与一直流电源相连，在两板中央有一带电液滴处于静止状态现通过瞬间平移和缓慢平移两种方法将A板移到图中虚线位置下列关于带电液滴运动的说法中正确的是( ) A上述两种方法中，液滴都向B板做匀加速直线运动B采用瞬间平移的方法，液滴运动到B板经历的时间短C采用缓慢平移的方法，液滴运动到B板时速度大D
10、采用缓慢平移的方法，液滴运动到B板过程中电场力做功多第四节 带电粒子在电场中的运动1.带电粒子与带电微粒(1)带电粒子，如电子、质子、粒子及各种离子等，因为质量很小，所以重力比电场力小得多.重力可以忽略不计，有的带电微粒有特别说明，也可忽略重力.(2)带电微粒，如带电小球、带电液滴、烟尘等，质量较大，如果没有特别说明，其重力一般不能忽略.2.带电粒子在电场中的加速(1)若带电粒子做匀变速直线运动，则可采用动力学方法求解，即先求加速度.a，然后用运动学公式求速度.(2)用功能观点分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量.即：qUmv2mv.此式既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，在非
11、直线运动中也成立.公式中的U为加速电压，加速电压不一定是两极间的电势差，应是粒子初末位置的电势差.3.带电粒子在电场中的偏转(1)运动状态分析：不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度v0方向成90角的电场力的作用而做匀变速曲线运动.也称类平抛运动.运用运动的合成和分解的方法分析这种运动.(2)分析方法：如图所示，设粒子带电荷量为q，质量为m，两平行金属板间电压为U，板长为L，极板间距离为d.粒子从左端中点射入，则，a.粒子离开电场时的侧移量为：y ，粒子离开电场时的偏转角tan .(3)对粒子偏转角的讨论：粒子射出磁场时速度的反向延长线与电场中线相交于O
12、点，O与边缘距离为x，因为tan 所以x由此可知，粒子从偏转电场中射出时，就好象从极板间的处，即O点沿直线射出似的. (4)一个特例：不同带电粒子初速度为零，由同一加速电压U1加速后进入同一偏转电场U2，则加速时满足qU1mv，v0侧移位移y偏转角tan 可以看出，此时粒子的侧移量、偏转角与粒子的q、m无关，仅取决于加速和偏转电场.4.示波管原理(1)构造：电子枪、偏转电极、荧光屏(如图所示).(2)工作原理：如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线打在荧光屏中央，在屏上产生一个亮点.YY上所加的是待显示的信号电压U，在屏上产生的竖直偏移y与U成正比，电压改变时，亮点
13、位置随之改变.XX上所加的机内锯齿形电压，叫扫描电压.扫描电压能使亮点在X轴快速移动.当扫描电压和信号电压的周期相同时，荧光屏上将出现一个稳定的波形.【复习巩固题】1、（2011巢湖模拟）如图所示，在等势面沿竖直方向的匀强电场中，一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线AB运动，由此可知( )A. 电场中A点的电势低于B点的电势B微粒在A点时的动能大于在B点时的动能，在A点时的电势能小于在B点时的电势能C微粒在A点时的动能小于在B点时的动能，在A点时的电势能大于在B点时的电势能D微粒在A点时的动能与电势能之和等于在B点时的动能与电势能之和2、在如图所示的装置中，A、B是真空中竖直放置的两块
14、平行金属板，它们与调压电路相连，两板间的电压可以根据需要而改变.当两板间的电压为U时，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0从A板上的中心小孔沿垂直两板的虚线射入电场中，在非常接近B板处沿原路返回，在不计重力的情况下要想使带电粒子进入电场后在A、B板的中点处返回，可以采用的办法是()A.使带电粒子的初速度变为B.使A、B板间的电压增加到2UC.使初速度v0和电压U都减小到原来的一半D.使初速度v0和电压U都增加到原来的2倍3、(2010年福建福州模拟)如图所示，质子、氘核和粒子都沿平行板电容器两板中线OO方向垂直于电场线射入板间的匀强电场，射出后都打在同一个与OO垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点，下列说法正确的是()A若它们射入电场时的速度相等，则在荧光屏上出现三个亮点B若它们射入电场时的速度相等，则打在荧光屏上偏离中心位置最远的是氘核C若它们射入电场时的动能相等，则在荧光屏上只出现一个亮点D若它们是由同一个电场从静止加速后垂直射入此板间电场的，则在荧光屏上只出现一个亮点4、(2010年福州调研)如图(甲)所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔右极板电势随时间变
