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高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作）
1.8-1.9 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动
【学习目标】
1、了解电容器及电容的概念，常握平行板是容器的电容问题分析方法，认识常用电容的结构。
2、掌握带电粒子在电场中加速和偏转问题的处理方法，了解示波器的原理及应用。
【自主学习】
一、电容器与电容 1、电容器、电容
（1）电容器：两个彼此 又互相 的导体都可构成电容器。
（2）电容：①物理意义：表示电容器 电荷本领的物理量。②定义：电容器所带 （一个极板所带电荷量的绝对值）与两极板间 的比值叫电容器的电容。
C?③定义式：
QVQ?UVU
2、电容器的充放电过程 （1）充电过程 特点（如图1.3—1）
①充电电流：电流方向为 方向， 电流由大到小；
②电容器所带电荷量 ； ③电容器两板间电压 ；
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④电容中电场强度 ；
当电容器充电结束后，电容器所在电路中 电流，电容器两极板间电压与充电电压 ；
⑤充电后，电容器从电源中获取的能量称为 （2）放电过程 特点（如图1.3—2）：
①放电电流，电流方向是从正极板流出，电流由大变小；开始时电流最大
②电容器电荷量 ； ③电容器两极板间电压 ； ④电容器中电场强度 ；
⑤电容器的 转化成其他形式的能
注意：放电的过程实际上就是电容器极板正、负电荷中和的过程，当放电结束时，电路中无电流。
3、平等板电容器
（1）平行板电容器的电容计算式 （即电容与两板的正对面积成正比，与两板间距离成为反比，与介质的介电常数成正比）
（2）带电平行板电容器两板间的电场可以认为是匀强电场，且E=
4、测量电容器两极板间电势差的仪器—静电计
电容器充电后，两板间有电势差U，但U的大小 用电压表去测量（因为两板上的正、负电荷会立即中和掉），但可以用静电计测量两板间的电势差，如图1.3—3所示
静电计是在验电器的基础上改造而成的，静电计由 的两部分构成，静电计与电容器的两部分分别接在一起，则电容器上的电势差就等于静电计上所指示的 ，U的大小就从静电计上的刻度读出。
注意：静电计本身也是一个电容器，但静电计容纳电荷的本领
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很弱，即电容C很小，当带电的电容器与静电计连接时，可认为电容器上的电荷量保持不变。
5、关于电容器两类典型问题分析方法：
（1）首先确定不变量，若电容器充电后断开电源，则 不变；若电容器始终和直流电源相连，则 不变。
（2）当决定电容器大小的某一因素变化时，用公式 判断电容的变化。 （3）用公式 分析Q和U的变化。
（4）用公式 分析平行板电容两板间场强的变化。 二、带电粒子的加速和偏转
1、带电粒子在电场中加速，应用动能定理，即
qU?1212mv?mv0v?v02?2qU/m22 2、（1）带电粒子在匀强电场中偏转问题的分析处理方法，类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的知识。①求出运动时间 ，②离开电场时的偏转量 ，③离开电场时速度的大小 ④以及离开电场时的偏转角
（2）若电荷先经电场加速然后进入偏转电场，则y=
tan?? （U1为加速电压，U2为偏转电压）
3、处理带电粒子在匀强电场中运动问题的方法
（1）等效法：带电粒子在匀强电场中运动，若不能忽略重力时，可把电场和重力看作等效重力，这样处理起来更容易理解 ，显得方便简捷。
（2）分解法：带电微粒在匀强电场中偏转这种较复杂的曲线运动，可分解成沿初速方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动来分析、处理。
【典型例题】
[例1]电容器C、电阻器R和电源E连接 成如图1.3—4所示的电路，当把绝缘板 P从电容器极板a、b之间拔出的过程中， 电路里
A、没有电流产生
B、有电流产生，方向是从a极板经过电阻器R流向b极板 C、有电流产生，方向是从b极板经过电阻器R流向a极板 D、有电流产生，电流方向无法判断
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（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）
（2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）
（3）解题过程
[例2]如图1.3—5所示的电路中， 电容器的N板接地，在其两板间的 P点固定一个带负电的点电荷，求以 下过程后，电容器的带电荷量Q、两 极间的电压U、两极间的场强E，P点
的电势?、负电荷在P点的电势能EP各如何变化？ （1）S接通后再将M板上移一小段距离。 （2）S接通后再断开，再将N板上移一小段距离。
审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）
分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点） 解题过程
[例3]为研究静电除尘，有人设计了 一个盒状容器，容器侧面是绝缘的 透明的机玻璃，它的上下底面是面积 A=0.04m金属板，间距L=0.05m,当连
接到U=2500V的高压电源正负两极时,能在两金属板间产生一个匀强电场,如图所示,现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,每立方米有烟尘颗粒10个,假设这些颗粒都处于
?17q??1.0?10C,质量为m?2.0?10?15kg,不考虑烟尘颗粒静止状态,每个颗粒带电量为
2
13之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力,求合上电键后:
(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附?
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