专题7.3　电容器　带电粒子在电场中的运动【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题7.3　电容器　带电粒子在电场中的运动【讲】
【讲核心素养】
1.物理观念：电容器及电容。
观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用。
2.科学思维：带电粒子（带电体）在电场中的运动。
（1）.会用动力学观点和能量观点解决电场作用下的直线运动.
（2）应用带电粒子在匀强电场中的偏转规律解决问题、会分析带电粒子在重力、电场力作用下的偏转。
3.科学态度与责任：静电现象应用与安全。
（1）.了解生产生活中关于静电的利用与防护的实例。
（2）能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。
【讲考点题型】
【知识点一】　平行板电容器及其动态分析问题
1．电容器
（1）带电荷量：每个极板所带电荷量的绝对值。
（2）充电和放电
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号电荷，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
（1）定义式：C＝。
（2）单位：法拉（F），常用单位还有微法（μF）、皮法（pF）。
1 F＝106 μF＝1012 pF。
（3）物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。
3．平行板电容器的电容
（1）影响因素：与极板正对面积、极板距离和电介质有关。
（2）决定式：C＝，k为静电力常量，εr为电介质的相对介电常数。
4．两类典型问题
（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。
2．动态分析思路
（1）U不变
①根据C＝和C＝，先分析电容的变化，再分析Q的变化。
②根据E＝分析场强的变化。
③根据UAB＝Ed分析某点电势变化。
（2）Q不变
①根据C＝和C＝，先分析电容的变化，再分析U的变化。
②根据E＝分析场强变化。
【例1】（2021·江苏·高考真题）有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在内细胞膜两侧的电势差从变为，则该过程中跨膜电流的平均值为（　　）
A． B． C． D．
【答案】 D
【解析】根据
Q=CU
可知
∆Q=C∆U=10-8×（30+70）×10-3C=10-9C
则该过程中跨膜电流的平均值为
故选D。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。
【变式训练1】（2021·重庆·高考真题）电容式加速传感器常用于触发汽车安全气囊等系统，如图所示。极板M、N组成的电容器视为平行板电容器，M固定，N可左右运动，通过测量电容器板间的电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板M、N间的距离减小，若极板上的电荷量不变，则该电容器（　　）
A．电容变小 B．极板间电压变大
C．极板间电场强度不变 D．极板间的电场强度变小
【答案】 C
【解析】A．由平行板电容器电容的决定式可得，d减小，C增大，选项A错误；
B．电容器所带电荷量Q不变，C增大，由可得，U变小，选项B错误；
CD．由匀强电场的场强与电势差关系公式可得
Ｅ与d无关，E不变，选项C正确，D错误。
故选C。
【方法总结】电容器动态变化的分析思路
【知识点二】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．
2．用动力学观点分析
a＝，E＝，v2－v02＝2ad.
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
【方法总结】带电粒子在电场中运动时重力的处理
1．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）。
2．带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
【例2】（2022·广东·高考真题）密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性，因此获得了1923年的诺贝尔奖。图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的足够大金属极板，上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。有两个质量均为、位于同一竖直线上的球形小油滴A和B，在时间t内都匀速下落了距离。此时给两极板加上电压U（上极板接正极），A继续以原速度下落，B经过一段时间后向上匀速运动。B在匀速运动时间t内上升了距离，随后与A合并，形成一个球形新油滴，继续在