专题20 电容器 带电粒子在电场中的运动——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

专题20 电容器 带电粒子在电场中的运动
1.了解电容器的充电、放电过程，会计算电容器充、放电电荷量.
2.了解影响平行板电容器电容大小的因素，能利用公式判断平行板电容器电容的变化.
3.利用动力学、功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动．
4.掌握带电粒子在电场中的偏转规律.
5.会分析带电粒子在电场中偏转的功能关系．
考点一　电容器及平行板电容器的动态分析
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
(1)定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板之间的电势差之比．
(2)定义式：C＝.
(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF).1 F＝106 μF＝1012 pF.
(4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低．
(5)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电压无关．
3．平行板电容器的电容
(1)决定因素：正对面积、相对介电常数、两板间的距离．
(2)决定式：C＝.

1．两类典型问题
(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＝＝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＝E·d分析某点电势变化．
(2)Q不变
①根据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．
【典例1】（2022·北京·101中学三模）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为。两平行板间的电场强度为E，实验中，极板所带电荷量不变，若（　　）
A．保持S不变，增大d，则变小
B．保持S不变，增大d，则E变大
C．保持d不变，减小S，则变大
D．保持d不变，减小S，则E变小
【答案】C
【解析】AB．根据电容的决定式
得知，当保持S不变，增大d时，电容减小，电容器的电量Q不变，由电容的定义式
分析可知板间电势差增大，则静电计指针的偏角变大，再结合
联立可得
可知电场强度不变，故AB错误；
CD．根据电容的决定式
得知保持d不变，减小S，电容变小，根据
可知板间电势差变大，则静电计指针的偏角θ变大，根据
可知电场强度变大，故C正确，D错误。
故选C。
【典例2】（2022·河南·洛宁县第一高级中学模拟预测）如图所示，水平放置的两半圆形金属极板由绝缘转轴连接，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动，也可上下平移，起初两极板边缘对齐，上极板通过开关与电源正极相连，下极板接地后与电源负极相连。初始时开关闭合，板间有一带电粒子恰好处于静止状态。忽略边缘效应，关于两极板组成的电容器，下列说法正确的是（　　）
A．若只将电容器的上极板转过一小角度，则电容器的电容增大
B．若只将电容器的上极板转过一小角度，则电容器所带电荷量增大
C．若只将电容器的上极板转过一小角度，则粒子所处位置的电势降低
D．若断开开关，只将板间距变为原来的2倍，则带电粒子仍处于静止状态
【答案】D
【解析】A．电容器的电容，只将电容器的上极板转过一小角度，正对面积减小，则电容器的电容减小，A错误；
B．又由
可知，电容器所带电荷量减少，B错误；
C．只将电容器的上极板转过一小角度，电容器两板间匀强电场的电场强度
不变，则粒子所处位置的电势不变，C错误；
D．断开开关，若将板间距变为原来的2倍，电容器的电容变为原来的由于电容器的电荷量不变，电容器两板间匀强电场的电场强度
因此电场强度不变，带电粒子所受电场力不变，仍处于静止状态，D正确。
故选D。
【典例3】（2022·海南·一模）如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R为滑动变阻器，用绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部。闭合电键S，给电容器充电后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ，下列说法正确的是（　　）
A．保持S闭合，将滑动变阻器的滑片向b端滑动，则θ减小
B．保持S闭合，将M板向N板靠近，则θ不变
C．断开S，在靠近M板内侧插入一定厚度的陶瓷片，则θ增大
D．断开S，将N