2025届高考物理二轮复习热点题型归类-专题22 电容器带电粒子在电场中的运动（教师版）.docxVIP

专题22电容器带电粒子在电场中的运动

目录

TOC\o1-3\h\u题型一电容器及平行板电容器的动态分析 1

类型1两极板间电势差不变 1

类型2两极板带电荷量不变 7

类型3电容器的综合分析 11

题型二实验：观察电容器的充、放电现象 17

题型三带电粒子(带电体)在电场中的直线运动 24

类型1带电粒子在电场中的直线运动 24

类型2带电体在静电力和重力作用下的直线运动 29

类型3带电粒子在交变电场中的直线运动 33

题型四带电粒子在电场中的偏转 37

类型1带电粒子在匀强电场中的偏转 38

类型2带电粒子在组合电场中的偏转 43

类型3带电粒子在重力场和电场复合场中的偏转 49

类型4类型带电粒子在交变电场中的偏转 59

题型五带电粒子在重力场和电场中的圆周运动 68

题型六电场中的力、电综合问题 78

题型一电容器及平行板电容器的动态分析

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＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)先分析电容的变化，再分析Q的变化．

②根据E＝eq\f(U,d)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＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)先分析电容的变化，再分析U的变化．

②根据E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4kπQ,εrS)分析场强变化．

类型1两极板间电势差不变

【例1】(多选)如图所示，是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关S闭合。一带电液滴悬浮在两板间P点不动，下列说法正确的是()

A．若将A板向右平移一小段位移，电容器的电容C减小

B．若断开S，将B板向下平移一小段位移，带电液滴的电势能减小

C．在S仍闭合的情况下，增大两极板距离的过程中，电阻R中有从b到a的

电流

D．若断开S，减小两极板距离，则带电液滴向下运动

【答案】AB

【解析】根据C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，将A板向右平移一小段位移，则两极板正对面积S减小，电容器的电容C减小，故A正确；由题图可知带电液滴受到竖直向上的电场力，电场方向竖直向下，带电液滴带负电荷。若断开S，则电容器所带的电荷量不变，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，E＝eq\f(U,d)，可得E＝eq\f(4πk,εrS)Q可知，电场强度不变。B板电势为零，根据UPB＝EdPB可得φP－0＝EdPB，可知将B板向下平移一小段位移，dPB增大，则P点的电势升高。根据Ep＝qφ可知，P点电势升高，带负电荷的液滴电势能减小，故B正确；在S仍闭合的情况下，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，增大两极板距离的过程中，电容器的电容C减小，电容器放电，电阻R中有从a到b的电流，故C错误；根据选项B分析可知，若断开S，减小两极板距离，电场强度不变，液滴受到的电场力不变，则带电液滴不动，故D错误。

【例2】为了方便在医院输液的病人及时监控药液是否即将滴完，有人发明了一种利用电容器原理实现的输液报警装置，实物图和电路原理如图所示。闭合开关，当药液液面降低时，夹在输液管两侧的电容器C的两极板之间介质由液体改变为气体，蜂鸣器B就会因通过特定方向的电流而发出声音，电路中电表均为理想电表。根据以上说明，下列选项分析正确的是（）

A．液面下降后，电容器两端电压变大

B．液面下降后，电容器所带电量减少

C．液面下降时蜂鸣器电流由a流向b

D．输液管较粗时，电容器容值会变大

【答案】B

【详解】A．开关闭合稳定时，电容器两端电压等于电源电动势，即液面下降稳定后，电容器两端电压不变，故A错误；

B．根据

，

液面下降，极板之间的介电常数减小，则电容减小，极板之间电压不变，则电容器所带电量减少，故B正确；

C．根据图示可知，电容器右侧极板带负电，结合上述，液面下降时，极板所带电荷量减少，即右侧极板失去电子，电子从a向b运动，则蜂鸣器电流由b流向a，故C错误；

D．结合上述可知，输液管较粗时，极板之间间距增大，则电容器容值会变小，故D错误。

故选B。

【例3】．2018年8月23～25日，第九届上海国际超级电容器产业展览会成功举行，作为中国最大超级电容器展，众多行业龙头踊跃参与。如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态，在其他条件不变的情况下，现将平行板电容器的两极板非