2021高考电容器考点的变化

考点3 电容器及带电粒子在电场中的运动

考向1 平行板电容器相关问题

1.[2018北京高考,19,6分]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,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大

必备知识:静电起电方法、静电计原理、平板电容器电容的决定因素、实验探究现象及方法等.

关键能力:分析推理能力.

解题指导:通过带电玻璃棒与a板接触,使电容器两板带等量异号电荷,且电容器带电量Q不变;根据C=εrS4πkd及C=QU分析求解.

考向2 带电粒子在电场中的运动问题

2.[2019全国Ⅲ,24,12分]空间存在一方向竖直向下的匀强电场,O、P是电场中的两点.从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B.A不带电,B的电荷量为q(q>0).A从O点发射时的速度大小为v0,到达P点所用时间为t;B从O点到达P点所用时间为t2.重力加速度为g,求:

(1)电场强度的大小;

(2)B运动到P点时的动能.

必备知识:电场力、电场力做功、牛顿第二定律、动能定理、平抛运动、运动的分解等.

关键能力:运动模型的构建能力;牛顿第二定律、动能定理等的综合运用能力.

解题指导:本题中不带电小球做平抛运动,带电小球做类平抛运动.两种运动均属于匀变速曲线运动,处理方法均为分解法,均可分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿合外力方向且初速度为零的匀加速直线运动.

考法1 平行板电容器的动态变化问题

1[2016天津高考,4,6分]如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地.在两极板间有一固定在P点的点电荷,以E表示两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则

A.θ增大,E增大 B.θ增大,Ep不变

C.θ减小,Ep增大 D.θ减小,E不变

由题意及分析可知,当极板正对面积不变时,两极板之间的电场强度E不变.保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至题图中虚线位置,由U=Ed可知,两极板之间的电势差减小,静电计指针的偏角θ减小,由于下极板接地(电势为零),两极板之间的电场强度不变,所以点电荷在P点的电势能Ep不变.综上所述,选项D正确.

1.[2016全国Ⅰ,14,6分]一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

考法2 带电粒子在点电荷电场中的运动

2[2017天津高考,7,6分,多选]如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A、 B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是

A.电子一定从A向B运动

B.若aA>aB,则Q靠近M端且为正电荷

C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA

D.B点电势可能高于A点电势

由已知条件不能确定电子的运动方向,故A错误;若aA>aB,则A点场强大于B点场强,则Q应靠近M端,由运动轨迹可知,电子受力方向向左,因此场强方向由M指向N,可知Q为正点电荷,故B正确;无论Q带正电荷还是负电荷,若电子从A运动到B,电场力做负功,电势能增加,若电子从B运动到A,电场力做正功,电势能减少,故EpA

2.[2016海南高考,10,5分,多选]如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点.不计重力.下列说法正确的是( )

A.M带负电荷,N带正电荷

B.M在b点的动能小于它在a点的动能

C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能

D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

考法 3 电容器与力学知识的综合应用