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第18讲电容器带电粒子在电场中的运动
1.理解电容器的基本概念,掌握好电容器的两类动态分析.
2.能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题.
3.用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题.
考点一平行板电容器的动态分析
1.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.
Q
2.对公式C=的理解
U
Q
电容C=,不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比,一个电容器电容的大小是由电容器本身
U
的因素决定的,与电容器是否带电及带电多少无关.
3.两种类型的动态分析思路
(1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变.
εS
r
(2)用决定式C=分析平行板电容器电容的变化.
4πkd
Q
(3)用定义式C=分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.
U
U
(4)用E=分析电容器两极板间电场强度的变化.
d
[例题1](2024•嘉兴模拟)如图所示是电容式话筒示意图,振动膜片涂有薄薄的金属层,膜后几十
微米处是固定的金属片,两者构成了电容器的两极。当声音传至振动膜片时,带动膜片振动,
引起两极板间距变化。则()
A.膜片振动过程中电容器两极间电压恒定
B.膜片向右振动时通过电阻R的电流向左
C.声音频率越高时话筒的输出信号越强
D.膜片振动频率与声音频率无关
ɛ
【解答】解:AB、根据电容的决定式C=,当振动膜片向右运动时,电容器两极板间的距
4
离减小,电容增大,根据电容的定义式C=,若电容器的电压U不变,那么电容器的带电量Q
增大,电容充电,则R上有向左的电流,由于形成的充电电流是变化的,R两端的电压是变化的,
则知电容器两极间电压也是变化的,故A错误,B正确;
CD、声音频率越高时,膜片振动越快,膜片振动频率越大。若声音响度越大,膜片振动的振幅越
大,形成的充电电流增大,话筒的输出信号越强,可见声音频率越高时话筒的输出信号强度不变,
故CD错误。
故选:B。
[例题2](2024•琼山区校级模拟)磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架,分子层之间具有弹性,
可近似类比成劲度系数为k的轻质弹簧。细胞膜上的离子泵可以输运阴阳离子,使其均匀地分
布在分子层上,其结构示意如图所示。已知无限大均匀带电薄板周围的电场为匀强电场,静电
2
力常量为k,介质的相对介电常数为ε,细胞膜的面积S≫d。当内外两膜层分别带有电荷量Q
r
和﹣Q时,关于两分子膜层之间距离的变化情况,下列说法正确的是()
22
A.分子层间的距离增加了
′
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