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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
【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
【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(????)
??
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
2.(2023上·重庆沙坪坝·高三重庆八中校考阶段练习)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,已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40%时,传感器才有感应,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,电容器的电量减小
C.按键的过程中,图丙中电流方向从a流向b
D.欲使传感器有感应,按键需至少按下SKIPIF10
3.(2023上·江苏镇江·高三统考期中)电容式位移传感器工作原理如图所示,当被测物体在左、右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动。若电介质板向左移动一微小位移x,下列说法正确的是(????)
A.电容器两极板间电压变小
B.电容器电容C变大
C.电容器带电量变少
D.有SKIPIF10方向的电流流过电阻
题型二带电粒子在电场中的加速直线与偏转
【解题指导】
(1)带电粒子在匀强电场中做直线运动时,一般用牛顿第二定律与运动学公式结合处理或用动能定理处理.
(2)在匀强电场中做类平抛运动时一般从分解的角度处理.
(3)注意带电粒子重力能否忽略.
【典例分析1】(2023上·北京西城·高三北京市第一六一中学校考期中)如图所示,电子从灯丝K发出(初速度不计),在KA间经加速电压SKIPIF10
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