高中物理 第2章 电场与示波器 习题课2 电容和带电粒子在电场中的运动学案 沪科版选修3-1-沪科版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

习题课2电容和带电粒子在电场中的运动[学习目标]1.理解电容器的电容，学会分析平行板电容器动态变化问题．2.掌握带电粒子在电场中运动问题的分析方法.电容器动态变化问题1.平行板电容器的动态分析思路2．两类动态变化问题的比较分类充电后与电池两极相连充电后与电池两极断开不变量UQd变大C变小、Q变小、E变小C变大、U变大、E不变S变大C变大、Q变大、E不变C变大、U变小、E变小ε变大C变大、Q变大、E不变C变大、U变小、E变小如图1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，θ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()图1A．θ增大，E增大B．θ增大，Ep不变C．θ减小，Ep增大D．θ减小，E不变思路点拨：①指针偏角θ的大小反映了两极板间电压的大小．②电势能Ep的数值与零电势点的选取有关．D[由题意可知平行板电容器的带电荷量Q不变，当下极板不动，上极板向下移动一段距离时，两极板间距d减小，则电容C变大，由U＝可知U变小，则静电计指针的偏角θ减小．又因为两板间电场强度E＝＝＝，Q、S不变，则E不变．因为E不变，则点电荷从P点移动到下极板(电势为零)电场力做功不变，电势能的变化相同，则点电荷在P点的电势能Ep不变，故只有选项D正确．]解决电容器问题的两个常用技巧(1)在电荷量保持不变的情况下，由E＝＝＝知，电场强度与板间距离无关．(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，利用C＝，Q＝CU和E＝进行判定即可．[针对训练]1．一平行板电容器，两板之间的距离d和两板面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接．以Q表示电容器的电荷量，E表示两极板间的电场强度，则()【导学号：69682115】A．当d增大、S不变时，Q减小、E减小B．当S增大、d不变时，Q增大、E增大C．当S减小、d增大时，Q增大、E增大D．当S减小、d减小时，Q不变、E不变A[由于电容器的两极板与电池相连，故电容器两极板之间的电压U保持不变．根据E＝可得随d增大，两极板间的电场强度E减小．根据电容C＝，由于S保持不变，d增大，故电容C减小，根据Q＝CU可知电荷量Q减小，故A正确；根据E＝可得由于d不变，两极板间的电场强度E不变，根据电容C＝，由于S增大，d不变，故电容C增大，根据Q＝CU可知电荷量Q增大，故B错误；根据E＝可得随d增大，两极板间的电场强度E减小，根据电容C＝，由于S减小，d增大，故电容C减小，根据Q＝CU可知电荷量Q减小，故C错误；根据E＝可得随d减小，两极板间的电场强度E增大，根据电容C＝，由于S减小，d减小，故电容C的变化无法确定，根据Q＝CU可知电荷量Q的变化无法确定，故D错误．故选A.]2．如图2所示，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A、B之间的P点，处于静止状态．现将极板A向下平移一小段距离，但仍在P点上方，其他条件不变．下列说法中正确的是()图2A．液滴将向下运动B．两板电势差增大C．极板带电荷量将增加D．电场强度不变C[A、B电容器板间的电压保持不变，故B错；当将极板A向下平移一小段距离时，根据E＝，分析得知，板间场强增大，液滴所受电场力增大，液滴将向上运动，故A错，D错；根据电容的决定式C＝得知电容C增大，而电容器的电压U不变，极板带电荷量将增大，故C正确．故选C.]带电粒子在电场中运动的分析1．受力分析需要注意的两个方面(1)要掌握电场力的特点．例如，电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还与带电粒子的电量和电性有关；在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同．(2)判断是否考虑重力．基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．2．求解时依据的两类规律方法(1)牛顿定律和运动学规律．先分析受力情况，再分析运动状态和运动过...