高中物理人教专题46 电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题46 电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动
导练目标
导练内容
目标1
电容器的动态分析
目标2
带电粒子在电场中的直线运动
目标3
带电粒子在电场中的抛体运动
【知识导学与典例导练】
电容器的动态分析
1．平行板电容器动态的分析思路
2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况
(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:
(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:
【例1】如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板（M板）接地，在两板间的P点固定一个带负电的检验电荷。若正极板N保持不动，将负极板M缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（　　）
A．P点电势升高 B．两板间电压增大
C．检验电荷的电势能增大 D．检验电荷受到的电场力增大
【答案】C
【详解】由；；可得；
BD．因为电容器与电源断开，电荷量保持不变，两板间的距离d减小，所以两板间电压减小，两板间电场强度不变，检验电荷受到的电场力不变，故BD错误；
AC．因，为P到负极板之间的距离，减小，所以P点电势降低；因沿电场线方向电势降低，M板电势为零，所以P点电势为正，P点固定电荷为负，电势降低，电势能增加，C正确，A错误。故选C。
【例2】如图所示是由电源E、灵敏电流计G、滑动变阻器R和平行板电容器C组成的电路，开关S闭合。在下列四个过程中，灵敏电流计中有方向由a到b电流的是（　　）
A．在平行板电容器中插入电介质
B．减小平行板电容器两极板间的距离
C．减小平行板电容器两极板的正对面积
D．增大平行板电容器两极板的正对面积
【答案】C
【详解】A．电容器保持和电源连接，电压U一定，在平行板电容器中插入电介质，由可知电容增大，由可知极板电荷量增加，电容器充电，电路中有b到a方向的电流通过电流计。故A错误；
B．减小平行板电容器两极板间的距离，由可知电容增大，由可知极板电荷量增加，电容器充电，电路中有b到a方向的电流通过电流计。故B错误；
C．减小平行板电容器两极板的正对面积，由可知电容减小，由可知极板带电荷量减小，电容器放电，电路中有a到b方向的电流通过电流计。故C正确；
D．同理增大平行板电容器两极板的正对面积，由可知电容增大，由可知极板带电荷量增加，电容器充电，电路中有b到a方向的电流通过电流计。故D错误。故选C。
带电粒子在电场中的直线运动
1．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)匀强电场中，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．用动力学观点分析
a＝，E＝，v2－v02＝2ad(匀强电场)。
3．用功能观点分析
匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02。
非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1。
【例3】人体的细胞膜模型图如图所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位）。现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图所示。初速度可视为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是（　　）
A．A点电势低于B点电势 B．钠离子的电势能减小
C．钠离子的加速度变大 D．若膜电位不变，当越大时，钠离子进入细胞内的速度越大
【答案】B
【详解】A．因为钠离子带正电，其仅在电场力作用下从图中的点运动到点，说明电场力的方向沿指向，电场线由指向，所以点电势高于点电势，故A错误；
B．因为电场力对钠离子做正功，所以其电势能减少，故B正确；
C．因为膜内的电场可看作匀强电场，根据钠离子的加速度不变，故C错误；
D．根据动能定理可知钠离子进入细胞内的速度与距离大小无关，又因为膜电位不变，则钠离子进入细胞内的速度大小不变，故D错误。故选B。
带电粒子在电场中的抛体运动
1.求解电偏转问题的两种思路
以示波管模型为例,带电粒子经加速电场U1加速,再经偏转电场U2偏转后,需再经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上而显示亮点P,如图所示。
(1)确定最终偏移距离OP的两种方法
方法1:
方法2:
(2)确定粒子经偏转电场后的动能(或速度)的两种方法
2.特别提醒：
（1）利用动能定理求粒子偏转后的动能时,电场力做功W=qU=qEy,其中“U”为初末位置的电势差,而不一定是U=U22。
（2）注意是否考虑重力
①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有