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2020年高考物理一轮复习热点题型专题17带电粒子在电场中的运动
题型一 平行板电容器的动态分析
题型二 带电粒子(带电体)在电场中的直线运动 题型三 带电粒子(带电体)在电场中的偏转 题型四 带电粒子在交变电场中的运动
题型一 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
QεrS
①根据C＝＝先分析电容的变化，再分析Q的变化．
U4πkdU
②根据E＝分析场强的变化．
d③根据UAB＝E·d分析某点电势变化． (2)Q不变
QεrS①根据C＝＝先分析电容的变化，再分析U的变化．
U4πkdU4kπQ
②根据E＝＝分析场强变化．
dεrS
【例题1】(多选)(2019·安徽省宿州市质检)如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图．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，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体( )
A．向左移动时，θ增大 C．向左移动时，θ减小 【答案】 BC 【解析】 由公式C＝
εrS
，可知当被测物体带动电介质板向左移动时，导致两极板间电介4πkd
B．向右移动时，θ增大 D．向右移动时，θ减小
1
Q
质增大，则电容C增大，由公式C＝可知电荷量Q不变时，U减小，则θ减小，故A错
UεrS
误，C正确；由公式C＝，可知当被测物体带动电介质板向右移动时，导致两极板间电4πkdQ
介质减小，则电容C减少，由公式C＝可知电荷量Q不变时，U增大，则θ增大，故B
U正确，D错误．
【例题2】平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上．若将云母介质移出，则电容器( )
A．极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大 B．极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大 C．极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变 D．极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变 【答案】 D 【解析】 由C＝
εrS
可知，当将云母介质移出时，εr变小，电容器的电容C变小，因为电4πkd
容器接在恒压直流电源上，故U不变，根据Q＝CU可知，当C减小时，Q减小，再由E＝U
，由于U与d都不变，故电场强度E不变，选项D正确． d
【例题3】(2018·北京卷·19)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示．下列说法正确的是( )
A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电 B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小 C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大
D．实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 【答案】 A
【解析】 实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，由于静电感应，在b板上将感应出εrS异种电荷，A正确；b板向上平移，正对面积S变小，由C＝知，电容C变小，由C＝
4πkdQ
知，Q不变，U变大，因此静电计指针的张角变大，B错误；插入有机玻璃板，相对介电U
εrSQ
常数εr变大，由C＝知，电容C变大，由C＝知，Q不变，U变小，因此静电计指针
4πkdU
2
Q
的张角变小，C错误；由C＝知，实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，
U是由于C不变导致的，D错误．
【例题4】(多选)如图所示，A、B为两块平行带电金属板，A带负电，B带正电且与大地相接，两板间P点处固定一负电荷，设此时两极板间的电势差为U，P点场强大小为E，电势为φP，负电荷的电势能为Ep，现将A、B两板水平错开一段距离(两板间距不变)，下列说法正确的是( )
A．U变大，E变大 C．φP变小，Ep变大 【答案】 AC
【解析】 根据题意可知两极板间电荷量保持不变，当正对面积减小时，则由C＝
εrS
可知4πkd
B．U变小，φP变小 D．φP变大，Ep变小
QU
电容减小，由U＝可知极板间电压增大，由E＝可知，电场强度增大，故A正确；设P
Cd与B板之间的距离为d′，P点的电势为φP，B板接地，φB＝0，则由题可知0－φP＝Ed′是增大的，则φP一定减小，由于负电荷在电势低的地方电势能一定较大，所以可知电势能Ep是增大的，故C正确．
题型二 带电粒子(带电体)在电场中的直线运动
1．做直线运动的条件
(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动．
(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动． 2．用动力学观点分析 qEU
a＝，E＝，v2－v02＝2ad.
md3．用功能观点分析
11
匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02
22非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1
【例题1】 (2019·河北省邢台市上学期期末)如图所示，空间存在两块平行的彼此绝缘的带电薄金属板A、B，间距为d，中央分别开有小孔O、P.现有甲电子以速率v0从O点沿OP方向运动，恰能运动到P点．若仅将B板向右平移距离d，再将乙电子从P′点由静止释放，则( )
3