新高考物理二轮题型归纳与变式演练专题11 电容器带电粒子在电场中的运动（解析版）.docVIP

专题10电容器带电粒子在电场中的运动

目录

TOC\o1-3\h\u题型一有关平行板电容器的问题分析 1

题型二带电粒子在电场中的加速直线与偏转 5

题型三带电粒子在交变电场中的运动 14

题型四带电粒子（带电体）在电场中的力电综合问题 25

题型一有关平行板电容器的问题分析

【解题指导】

(1)两类动态问题的分析要抓住C＝eq\f(Q,U)、C＝eq\f(εrS,4πkd)和E＝eq\f(U,d)三个基本关系．

(2)板间粒子的运动常用动力学方法或动能定理分析．

【典例分析1】（2023上·山西晋城·高三晋城市第一中学校校考期中）如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，则下列说法正确的是（）

A．按键的过程中，电容器的电容减小

B．按键的过程中，电容器的电荷量增大

C．按键的过程中，图丙中电流方向从a流向b

D．按键的过程中，电容器间的电场强度减小

【答案】B

【详解】A．根据平行板电容器的电容计算公式

SKIPIF10

得知，按键过程中，板间距离d减小，电容C增大，故A错误；

BC．因C增大，U不变，根据Q=CU知Q增大，电容器充电，电流方向从b流向a，故B正确，C错误；

D．根据电势差与电场强度的关系U=Ed，可知电容器间的电场强度增大，故D错误；

故选B。

【典例分析2】（2023上·辽宁锦州·高三渤海大学附属高级中学校考期中）如图所示，平行板电容器与电动势为SKIPIF10的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。一带负电的油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是（）

A．平行板电容器的极板所带电荷量不变

B．静电计指针张角变小

C．带电油滴的电势能增加

D．若将上极板与电源断开后再将下极板左移一小段距离，则油滴所受电场力变大

【答案】D

【详解】A．将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，导致极板间距减小，根据SKIPIF10知，d减小，则电容增加，电压不变，则平行板电容器的极板所带电荷量增大，故A错误；

B．静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误；

C．电势差不变，d减小，则电场强度增加，P点与下极板的电势差变大，则P点的电势增大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小，故C错误；

D．若先将电容器上极板与电源正极的导线断开，则电荷量不变，正对面积S减小，根据

SKIPIF10

知电场强度变大，则油滴所受电场力变大，故D正确。

故选D。

【方法提炼】

平行板电容器的动态问题分析秘籍

(1)抓住三个基本公式：C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，E＝eq\f(U,d)。

(2)两类动态分析

d、S、εr变化时U、Q、C、E变化的判断依据：

①充电后与电池两极相连：U不变，C＝eq\f(εrS,4πkd)，Q＝CU(变化同C)，E＝eq\f(U,d)。

②充电后与电池两极断开：Q不变，C＝eq\f(εrS,4πkd)，U＝eq\f(Q,C)(变化与C相反)，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)。

(3)电势和电势能的变化结合电场的相关公式分析。

【变式演练】

1．（2023上·广东肇庆·高三肇庆市第一中学校考期中）前智能手机普遍采用了指纹识别，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同。此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是（????）

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A．峪处形成的电容器电容较小 B．在峪处形成的电容器放电较慢

C．充电后在嵴处形成的电容器的电荷量小 D．湿的手指头对指纹识别也绝对没有影响

【答案】A

【详解】A．在嵴处皮肤表面和小极板之间的距离较小，在峪处皮肤表面与小极板之间的距离较大，根据电容的决定式

SKIPIF10

知，在峪处形成的电容器电容较小，在嵴处形成的电容器电容较大，故A正确；

B．充电后在峪处形成的电容器电容器小，带电量少，放电时间短，故B错误；

C．