第九章 第45课时 电容器 带电粒子在电场中的直线运动.docx
第45课时电容器带电粒子在电场中的直线运动
目标要求1.知道电容器的基本构造，了解电容器的充电、放电过程。2.理解电容的定义及动态变化规律。3.掌握带电粒子在电场中做直线运动的规律。
考点一电容器电容
1.电容器
(1)组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。
(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。
(3)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
定义
电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比
定义式
C＝Q
单位
法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1F＝106μF＝1012pF
意义
表示电容器容纳电荷本领的高低
决定因素
由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及两极板间是否存在电压无关
1.电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量绝对值的和。(×)
2.电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电压成反比。(×)
3.放电后电容器的电荷量为零，电容也为零。(×)
例1(2024·甘肃卷·7)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是()
A.充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加
B.充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点
C.放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小
D.放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点
答案C
解析充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由N点流向M点，随着电容器带电荷量的增加，电容器两极板间电势差增加，充电电流在减小，故A、B错误；
放电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点，电容器两极板间电势差减小，放电电流在减小，故C正确，D错误。
考点二平行板电容器的动态分析
1.平行板电容器的电容
(1)决定因素：两极板的正对面积、电介质的相对介电常数、两板间的距离。
(2)决定式：C＝εr
2.电容器两类典型动态问题
(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。
(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。
例2(2024·浙江6月选考·6)图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则()
A.极板间电势差减小
B.电容器的电容增大
C.极板间电场强度增大
D.电容器储存能量增大
答案D
解析根据Q＝CU，C＝εrS4πkd可得当极板间距增大时电容减小，由于电容器的电荷量不变，故极板间电势差增大，故A、B错误；根据E＝Ud得E＝4π
两类典型动态分析思路比较
例3(多选)在如图所示的电路中，开关S闭合时，平行板电容器M、N间有一带电小球刚好静止，此时两板之间的距离为d，已知小球的比荷为k，重力加速度为g。则下列说法正确的是()
A.两极板之间的电压为kgd
B.仅将下板向下移动d，小球以加速度g向下加速运动
C.断开开关S，仅将下板向下移动d，小球的电势能减小
D.断开开关S，仅将下板向下移动d，小球仍然静止不动
答案CD
解析设两极板之间的电压为U，则两极板之间的电场强度为E＝Ud，带电小球刚好静止，则mg＝qE，解得U＝mgdq＝gdk，故A错误；仅将下板向下移动d，两极板的电压不变，两极板间电场强度为E＝U2d＝12E，由牛顿第二定律得mg－qE＝ma，解得a＝12g，故B错误；断开开关S，两极板带电荷量不变，由C＝QU，C＝εrS4πkd，E＝Ud，可得两极板间电场强度E＝4πkQεrS，仅将下板向下移动d，电场强度不变，仍为E，则小球所受静电力不变，小球仍然静止不动。小球与下极板的电压U
考点三带电粒子(带电体)在电场中的直线运动
1.对带电粒子进行受力分析时应注意的问题
(1)要掌握静电力的特点。静电力的大小和方向不仅跟电场强度的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关。
(2)是否考虑重力依据情况而定。
基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)。
带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有特殊说明或明确的暗示外，一般都不能忽略重力。
2.做直线运动的条件
(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子静止或做匀速直线运动。
(2)粒子所受合外力F合≠0且与初速度共线，带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动。
3.用动力学观点分析
a＝qEm，E＝Ud，v2－v0
4.