2016《优化设计》一轮物理63

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第三节电容器带电粒子在电场中的运动第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练考情概览-2-考点要求高考题型五年考题统计命题规律1.示波管Ⅰ近五年课标高考全国卷无直接考查高考对本节内容的考查主要是通过选择题考查电容器及其动态分析、带电粒子在电场、复合场中的运动问题,有时也会出现涉及能量的力电综合题目,同时注意本节内容的实际应用问题2.常用的电容器Ⅰ选择题2013全国理综Ⅰ,16;2012全国理综,183.电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ近五年课标高考全国卷无直接考查4.带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ选择题计算题2014全国理综Ⅰ,25;2013全国理综Ⅰ,16;2013全国理综Ⅱ,24第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练知识梳理-3-知识梳理双基自测一二三一、电容器、电容1.电容器两个彼此绝缘又互相靠近的导体可构成电容器。电容器充电就是使电容器带上电荷的过程。电容器放电就是使电容器失去电荷的过程。电容器带的电荷量是指极板所带电荷量的绝对值。2.电容电容器所带的与电容器两极板间的的比值叫作电容器的电容,公式:,单位:法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。由数学关系我们可以得出,电容器的电容也等于电荷量的变化量与电势差的变化量之比,即。电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量。3.平行板电容器的电容公式C=∝,为两板的正对面积,为极板间的距离,其中是介电常数。平行板电容器两板间的电场可以近似认为是电场。一个电荷量Q电势差UC=𝑄𝑈C=Δ𝑄Δ𝑈𝜀r𝑆4𝑘π𝑑𝜀r𝑆𝑑dεr匀强S第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练知识梳理-4-知识梳理双基自测一二三二、带电粒子在电场中的加速或减速1.研究条件:带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场时将做运动。2.功能关系:带电粒子在电场中加速,若不计粒子的重力,则静电力对带电粒子做的功等于带电粒子的增量。(1)在匀强电场中,W=qEd=qU=。(2)在非匀强电场中,W=qU=。匀变速直线动能12𝑚𝑣22−12𝑚𝑣1212𝑚𝑣22−12𝑚𝑣12第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练知识梳理-5-知识梳理双基自测一二三三、带电粒子在匀强电场中的偏转1.如果带电粒子以初速度v0垂直电场强度方向进入匀强电场中,不考虑重力时,则带电粒子在电场中将做类平抛运动,如图所示。2.类平抛运动的一般处理方法:将粒子的运动分解为沿初速度方向的运动和沿静电力方向运动。3.基本公式(板长为l,板间距离为d,板间电压为U):在电场中运动时间t=𝑙𝑣0;加速度a=𝐹𝑚=𝑞𝐸𝑚=;离开电场的偏转量y=12at2=;偏转角tanθ=𝑣𝑦𝑣0=𝑎𝑡𝑣0=。匀速直线初速度为零的匀加速直线𝑞𝑈𝑑𝑚𝑞𝑈𝑙22𝑑𝑚𝑣02𝑞𝑈𝑙𝑚𝑑𝑣02第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练知识梳理1.请判断下列表述是否正确,对不正确的表述,请说明原因。(1)电容器带电荷量越大,电容越大,而电容越大,电容器带电荷量越多。()(2)平行板电容器充电后与电源断开,则电荷量Q一定;若一直与稳压电源连接,则电压U不变。()(3)粒子在偏转电场中偏转时,位移偏转角与速度偏转角相等。()(4)粒子从偏转电场中射出时,就好像从极板间中点沿直线射出一样。()-6-知识梳理双基自测12345答案答案关闭(1)×电容与电容器结构有关,与电容器电荷量、两极间电压无关。(2)√(3)×根据类平抛运动规律易知位移偏转角小于速度偏转角。(4)√第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练知识梳理2.(电容概念)根据电容器电容的定义式C=𝑄𝑈,可知()A.电容器所带的电荷量Q越多,它的电容就越大,C与Q成正比B.电容器的电容与所带电荷量多少没有关系C.电容器两极板之间的电压U越高,它的电容就越小,C与U成反比D.以上说法均不对-7-知识梳理双基自测12345答案解析解析关闭电容器的电容的大小与其本身因素有关,与所带电荷量的多少、两极板电压的大小无关,选项A、C、D错误,选项B正确。答案解析关闭B第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练知识梳理3.(静电现象、电容)(2014·吉林东北师大附中检测,改编)冬天当脱毛线衫时,静电经常会跟你开开小玩笑。下列一些相关的说法中错误的是()A.在将外衣脱下的过程中,内外衣间摩擦起电,内衣和外衣所带的电荷是同种电荷B.如果内外两件衣服可看作是电容器的两极,并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电荷量一定,随着两衣间距离的增大,两衣间电容变小,则两衣间的电势差将变大C.在将外衣脱下的过程中,内外两衣间隔增大,衣物上电荷的电势能将增大(若不计放电中和)D.脱衣时如果人体带上了正电,当手接近金属门把时,由于手与门把间空气电离会造成对人体轻微的电击-8-知识梳理双基自测12345答案解析解析关闭摩擦起电实质是电子的转移,则两物体应带异种电荷,故选项A错误;由U=𝑄𝐶知,Q不变,C减小,U增大,选项B正确;因内外衣带异种电荷,将它们间隔增大时,克服电场力做功,电势能增大,选项C正确;人体带上正电,与金属门把接近时会放电,选项D正确。答案解析关闭A第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练知识梳理4.(带电粒子在电场中的偏转)(2014·江苏常州模拟)如图所示,有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为U1时,带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出,当偏转电压为U2时,带电粒子沿②轨迹落到B板中间,设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为()A.U1∶U2=1∶8B.U1∶U2=1∶4C.U1∶U2=1∶2D.U1∶U2=1∶1-9-知识梳理双基自测12345答案解析解析关闭两种情况下带电粒子的运动时间之比t1∶t2=2∶1,偏转距离之比y1∶y2=1∶2,由y=12at2得两种情况下粒子的加速度之比𝑎1𝑎2=𝑦1𝑦2·𝑡22𝑡12=18,由于a=𝑞𝑈𝑚𝑑,U∝a,故U1∶U2=1∶8,选项A正确。答案解析关闭A第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练知识梳理-10-知识梳理双基自测12345答案解析解析关闭当电容器两极板间插入一电介质时,根据C=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑可知电容器电容C变大,由于电容器所带电荷量不变,根据C=𝑄𝑈可知电容器两端电压减小,选项B正确。答案解析关闭B5.(平行板电容器)(2012·江苏单科,2)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()A.C和U均增大B.C增大,U减小C.C减小,U增大D.C和U均减小第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心考点-11-考点一考点二考点三考点一平行板电容器及动态分析1.两类动态问题分析比较(1)第一类动态变化:两极板间电压U恒定不变第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心考点-12-考点一考点二考点三(2)第二类动态变化:电容器所带电荷量Q恒定不变第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心考点-13-考点一考点二考点三2.分析电容器动态问题时应注意的问题(1)先确定电容器的不变量(Q或U)。(2)只有当电容器的电荷量发生变化时,电容器支路上才有充电或放电电流。(3)若电路中有二极管,其单向导电性将影响电容器充电或放电。(4)电容器电荷量不变时,改变板间距不会引起板间电场强度的变化。第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心考点-14-考点一考点二考点三例1(2014·江西新余一模,改编)平行板电容器和电源、电阻、开关串联,组成如图所示的电路。接通开关K,电源即给电容器充电,则()A.保持K接通,减小两极板间的距离,则两极板间电场的电场强度减小B.保持K接通,在两极板间插入一块铝板,则两极板间电场的电场强度增大C.充电结束后断开K,减小两极板间的距离,则两极板间的电势差增大D.充电结束后断开K,在两极板间插入一块介质,则极板上的电势差增大答案解析解析关闭保持K接通时,电容器两极板间的电势差不变,减小两极板间的距离,根据E=𝑈𝑑可知,两极板间电场的电场强度增大,选项A错误;保持K接通,在两极板间插入一块铝板,根据静电平衡的特点可知,有电场存在的板间距离减小,根据E=𝑈𝑑可知,两极板间电场的电场强度增大,选项B正确;充电结束后断开K,电容器两极板上的电荷量不变,减小两极板间的距离,电容器的电容增大,U=𝑄𝐶,则两极板间的电势差减小,选项C错误;充电结束后断开K,在两极板间插入一块介质时,电荷量不变,电容器的电容增大,同样极板上的电势差减小,选项D错误。答案解析关闭B第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心考点-15-考点一考点二考点三思路引导①保持K接通,电容器哪一个参量保持不变?其他参量如何变化?②充电结束后断开K,电容器哪一个参量保持不变?其他参量如何变化?①提示:保持K接通,电容器两板间电压保持不变。涉及定量关系有E=𝑈𝑑、U=𝑄𝐶、C=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑等。按题意,具体问题具体分析。②提示:充电结束后断开K,电容器所带电荷量保持不变。同(1)中后半部分内容。第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心考点-16-考点一考点二考点三规律总结运用电容定义式和决定式分析电容器相关量变化的基本思路(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=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑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。(4)用E=𝑈𝑑分析平行板电容器极板间匀强电场的电场强度的变化。第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心考点􀎥拓展训练1􀎥(2014·内蒙古呼伦贝尔模拟)如图所示,在平行板电容器正中央有一个带电微粒。S闭合时,该微粒恰好能保持静止。在以下两种情况下:①保持S闭合;②充电后将S断开。下列说法能实现使该带电微粒向上运动到上极板的是()A.①情况下,可以通过上移极板M实现B.①情况下,可以通过上移极板N实现C.②情况下,可以通过上移极板M实现D.②情况下,可以通过上移极板N实现-17-考点一考点二考点三答案解析解析关闭保持S闭合时,电容器电压不变,板间电场强度E=𝑈𝑑,当d减小时E变大,可使电场力大于重力,从而使微粒向上运动,故选项A错误,选项B正确;充电后断开S时,电容器所带电荷量不变,则板间电场强度E=𝑈𝑑=𝑄𝐶𝑑,C=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑,所以E=4π𝑘𝑄𝜀r𝑆,E不随d而变化,选项C、D错误。答案解析关闭B第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心考点-18-考点一考点二考点三考点二带电粒子在电场中的直线运动1.平衡问题:平衡条件:F合=0。2.变速问题:带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场中,受到的静电力方向与运动方向在一条直线上,做匀变速直线运动。有两种分析方法:(1)用动力学观点分析:a=𝑞𝐸𝑚,E=𝑈𝑑,v2-𝑣02=2ax。(2)用功能观点分析:粒子只受电场力作用,电场力做的功等于物体动能的变化:qU=12mv2-12𝑚𝑣02。第六章第三节电容器带电粒子在电场中的运动考情概览知识梳理核心考点学科素养对应演练核心

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