1、选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）第3讲 静电现像 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动知识点一 静电现像想一想如图所示，绝缘开口金属球壳A已带电，现把验电器甲的小金属球与A球壳的内壁用导线相连，另外把一绝缘的金属小球B与球壳A的内壁相接触后再与验电器乙的金属小球相接触，验电器乙距球壳A足够远，那么验电器甲和乙的金属箔片是否张开？选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【提示】处于静电平衡的金属球壳，由于电荷间的相互排斥的作用力，电荷间的距离尽量变大，所以电荷分布在金属球壳的外表面上，在金属球壳的内表面没有净电荷的分布。验电器甲与A球壳相连时，与金属球壳构成一个导体，相当
2、于金属球壳的远端，则带有电荷，从而使金属箔片张开；同理，得出验电器乙不会带电，故金属箔片不张开。选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）记一记1静电平衡(1)概念：导体中(包括表面)没有电荷的的状态。定向移动处处为零等势面垂直外表面选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）2静电现像的应用(1)静电屏蔽：处于静电平衡的空腔导体，腔外电场对不产生影响。(2)尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的的现像。腔内空间电荷中和选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）试一试1电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是()A铜丝编织的
3、衣服不易拉破，所以用铜丝编织B电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D铜丝必须达到一定厚度，才能对人体起到保护作用【答案】C选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）知识点二 电容和电容器想一想如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接，极板B接地，若极板B向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是什么？选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）记一记1电容器(1)组成：两个彼此绝缘且又相距
4、很近的。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的。(3)充、放电：充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的异号电荷的过程。充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来；两极板间有存在。充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中。导体绝对值电场选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷的过程。放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量。2电容(1)定义：电容器所带的与电容器两极板间的的比值。(2)意义：表示电容器的物理量。(3)定义式：。(4)单位：1法拉(F)微法(F)皮法(pF)。中和电荷量Q电势差U容纳电荷
5、本领1061012选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）3平行板电容器的电容(1)决定因素：平行板电容器的电容C跟板间电介质的相对介电常数r成，跟正对面积S成，跟极板间的距离d成。(2)决定式：。正比正比反比选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）试一试下图是一种通过测量电容器电容的变化，来检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示电容的大小，下列关于该仪器的说法中正确的有()选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）A该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体B芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大C如果指示器显示出电容增大了，
6、则说明容器中液面升高了D如果指示器显示出电容减小了，则说明容器中液面升高了选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【解析】类似于平行板电容器的结构：芯柱和导电液体构成电容器的两块电极，芯柱的绝缘层就是极间的电介质，其厚度d相当于两平行板间的距离，进入液体深度h相当于两平行板的相对面积(且h越大，S越大)，所以d大时C就小，若C大时就表明h大，正确选项为A、C项，错误的为B、D项。【答案】AC选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）知识点三 带电粒子在电场中的运动想一想如右图所示，在点电荷Q的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少
7、？选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）记一记1带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子的增量。(1)在匀强电场中：WqEdqU。(2)在非匀强电场中：WqU。2带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究情况：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场。(2)运动形式：类平抛运动动能选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）(3)处理方法：应用运动的合成与分解。沿初速度方向做运动，运动时间t 。沿电场方向，做初速度为零的运动。匀速直线匀加速直线选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（J
8、K）【答案】B选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）知识点四 示波管想一想一台正常工作的示波管，突然发现荧光屏上画面的高度缩小，则产生故障的原因可能是什么？选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）记一记1构造，偏转极板，荧光屏。(如图所示)2工作原理(1)YY上加的是待显示的，XX上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做。电子枪信号电压扫描电压选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）(2)观察到的现像：如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光屏，在那里产生一个亮斑。若所加扫描电压和的周期相等，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变
9、化的稳定图像。中心信号电压选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）试一试示波器是一种多功能电学仪器，它是由加速电场和偏转电场组成。如图所示，电子在电压为U1的电场中由静止开始加速，然后射入电压为U2的平行金属板间的电场中，入射方向与极板平行，在满足电子能射出平行电场区的条件下，下述情况一定能使电子偏转角度变大的是()AU1变大，U2变大BU1变小，U2变大CU1变大，U2变小DU1变小，U2变小选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【答案】B选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）2两类动态变化问题的比较分类充电后与电池
10、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变小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r变大C变大Q变大E不变C变大U变小E变小选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【例1】用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素(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。实验中，极板所带电荷量不变，若()A保持S不变，增大d，则变大B保持S不变，增大d，则变小C保持d不变，增大S，则变小D保持d不变，增大S，则不变选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【解题探究】(1)静电计的指针偏角越大，说明板间电势差。(2)由电容定义
11、式C 可知，在Q不变时，U越大，说明C。【自主解答】_【答案】AC越大越小选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）变式训练1 一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正试探电荷固定在P点，如右图所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是()选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【答案】C选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电
12、场高考总复习 物理（JK）【例2】图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【解题探究】(1)电子带负电，运动过程中向电势(选填“高”或“低”)的方向偏转。(2)由电子的偏移量与偏转电压成，从而得出几个特殊点的关系。【自主解答】_【答案】B高正比选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）变式训练2 示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如下图所示。如果在荧
13、光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的()A极板X应带正电B极板X应带正电C极板Y应带正电D极板Y应带正电【解析】根据亮斑的位置，电子偏向XY区间，说明电子受到电场力作用发生了偏转，因此极板X、极板Y均应带正电。【答案】AC选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）1.粒子的偏转角(1)以初速度v0垂直进入偏转电场：如图所示，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，偏转电压为U1，若粒子飞出电场时偏转角为，则tan 。结论：动能一定时，tan 与q成正比，电荷量相同时tan 与动能成反比。选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六
14、章 静电场高考总复习 物理（JK）【例3】(2013南昌模拟)如图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y和Y长为L，相距d，足够大的竖直屏与两板右侧相距b。在两板间加上可调偏转电压UYY，一束质量为m、带电量为q的粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出。(1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O点；(2)求两板间所加偏转电压UYY的范围；(3)求粒子可能到达屏上区域的长度。选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【解题探究】(1)带电粒子在两极板之间的电场中做。(2)当两极板间所加的电压最大时，带电粒子恰好从。(3)带电粒子到达屏上区
15、域边缘对应极板间所加的电压。【自主解答】_类平抛运动极板的右边缘飞出最大选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【解析】(1)设粒子在运动过程中的加速度大小为a，离开偏转电场时偏转距离为y，沿电场方向的速度为vy，偏转角为，其反向延长线通过O点，O点与板右端的水平距离为x，选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）变式训练3 如图所示，水平放置的平行板电容器极板间距离为d，两极板间加的电压为U0，上极板带正电。现有一束微粒以某一速度垂直于
16、电场方向沿中心线OO射入，并能沿水平方向飞出电场。当电压升高到U1时，微粒可以从距M板 处飞出电场。(1)带电微粒的比荷是多少？带何种电荷？(2)要使微粒束能从距N板处飞出电场，则所加的电压U2应为多少？选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）分析粒子运动的两个观点1用动力学的观点分析带电粒子的运动(1)由于匀强电场中带电粒子所受静电力和重力都是恒力，可用正交分解法。(2)类似于处理偏转问题，将复杂的运动分解为正交的简单直线运动，化繁为简。(3)综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式，注意受力分析要全面，特别注意重力是否需要考虑的问题，
17、另外要注意运动学公式里包含物理量的正负号，即其矢量性。选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）2用能量的观点来分析带电粒子的运动(1)运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现。(2)运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有功，判断选用分过程还是全过程使用动能定理。选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【例4】在足够长的粗糙绝缘板A上放一个质量为m、电荷量为q的小滑块B。用手托住A置于方向水平向左、场强大小为E的匀强电场中，此时A、B均能静止，如图所示。现将绝缘板A从图中位置P垂直电场线移至位置Q，发现小滑块B相对于A发生了运动。为研究方便可以将绝缘板A的
18、运动简化成先匀加速接着匀减速到静止的过程。测量发现竖直方向加速的时间为0.8 s，减速的时间为0.2 s。P、Q位置高度差为0.5 m。已知匀强电场的场强E，A、B之间动摩擦因数0.4，g取10 m/s2。求：选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）(1)绝缘板A加速和减速的加速度大小分别为多大？(2)滑块B最后停在离出发点水平距离为多大处？【解题探究】(1)开始时A、B能保持相对静止，说明电场力最大静摩擦力，此时B对A的压力mg。(2)B相对于A滑动，说明电场力摩擦力，此时B对A的压力mg。说明绝缘板A向上做。【自主解答】_小于等于大于小于匀减速运动选修31 第六章 静电场高考总复习
19、 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【答案】(1)1.25 m/s25 m/s2(2)0.04 m选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）1(2013广东理综)喷墨打印机的简化模型如图所示。重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上。则微滴在极板间电场中()A向负极板偏转B电势能逐渐增大C运动轨迹是抛物线D运动轨迹与带电量无关选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【解析】由于微滴带负电，其所受电场力指向正极板，故微滴在电场中向正极板偏转，A项错误。微滴在电场中所受电场力做正功，电势能减小，B项错误。由于极板间
20、电场是匀强电场，电场力不变，故微滴在电场中做匀加速曲线运动，并且轨迹为抛物线，C项正确。带电量影响电场力及加速度大小，运动轨迹与加速度大小有关，故D项错误。【答案】C选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）2(2013天津理综)两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点。一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则()Aq由A向O的运动是匀加速直线运动Bq由A向O运动的过程电势能逐渐减小Cq运动到O点时的动能最大Dq运动到O点时电势能为零选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【
21、解析】两个等量正点电荷形成的电场不是匀强电场，在中垂线MN上由无穷远到O点电场强度先增大后减小，电荷q所受电场力为变力，q将做变加速直线运动，A项错误。因q所受电场力方向指向O点，所以q由A向O运动过程中电场力做正功，电势能减小，动能增大，B、C项均正确。因O点电势大于零，故q在O点时的电势能不为零，D项错误。【答案】BC选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【答案】D选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）4(2013重庆理综)如图所示，高速运动的粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示粒子运动的轨迹，M、N和Q为轨迹上的三点，
22、N点离核最近，Q点比M点离核更远，则()A粒子在M点的速率比在Q点的大B三点中，粒子在N点的电势能最大C在重核产生的电场中，M点的电势比Q点的低D粒子从M点运动到Q点，电场力对它做的总功为负功选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【解析】粒子与重原子核均带正电，二者之间存在斥力作用，且仅有斥力作用，故两者靠近时斥力做负功，动能减小，电势能增大；远离时斥力做正功，动能增大，综上可知，粒子在Q点时动能最大，速率也最大，A项错误。粒子在N点时电势能最大，B项正确。在正电荷的电场中，场源处电势最高，距场源越远电势越低，M点离O点较近，该点电势较高，C项错误。因在Q点时粒子的动能比在M点时的动能大，故在从M到Q的过程中电场力做的总功为正功，D项错误。【答案】B选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）5如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点。现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为Q和Q，此时悬线与竖直方向的夹角为/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）【答案】2Q选修31 第六章 静电场高考总复习 物理（JK）
