高中物理中的电容器和电容是电磁学领域的重要概念,主要涉及电容器的构造、工作原理以及电容的计算。电容器是由两片导体间隔一定距离构成的设备,能够储存电荷并维持电荷之间的电势差。电容则是衡量电容器储存电荷能力的物理量,它与电容器的几何尺寸、介质材料以及间距密切相关。 1. 电容式传感器的工作原理: 电容式传感器利用改变电容器的电容来感知外部参数的变化,例如压力。在题目中的例子中,当压力F作用于膜片电极时,膜片的位移会导致电容器两极板间距的变化,从而改变电容。如果电容器两端的电压保持不变,根据电容器的电荷量Q=CV(其中C是电容,V是电压),电荷量Q会随着电容C的变化而变化。如果电荷量Q发生变化,电路中会产生电流,因此选项B和D正确。 2. 电子在电场中的运动: 在带电平行板之间释放电子时,电子会受到电场力的作用而运动。电子在A板和B板之间运动时,其动能会随着电场力做功而改变。电子从B板到C板时,由于没有电场力作用,动能保持不变。当电子到达D板时,其动能会因为电场力做负功而变为零。因此,电子会在A板和D板之间往复运动,选项C描述错误。 3. 平行板电容器的性质: 平行板电容器的两极板间形成的是匀强电场,其电场强度E=U/d,其中U是两极板间的电压差。电势沿着板间中线由正极板向负极板逐渐降低,但并不是所有点的电势都相同。减小两极板间距d会增大电容C,根据Q=CU,若电压保持不变,电荷量Q也会增加。选项A中的电场强度计算错误,B和C正确。电子穿越电场时,电场力做正功,电势能减小,D正确。 4. 电容器电场强度、电压和电势能的影响: 当保持一个极板不动,移动另一个极板时,如果电容器连接的电路是封闭的,电荷量Q保持不变。根据电容的定义C=ε_s*Ad/d,当距离d增大时,电容C减小,但电压U会增大。电荷在P点的电势能Ep=qφ,由于φ不变,Ep也不变。因此,电荷仍然静止,选项B、C和D正确。 5. 示波管的工作原理: 示波管是示波器的核心,包含电子枪、偏转电极和荧光屏。电子在偏转电场中运动,X偏转电极和Y偏转电极分别控制电子的水平和垂直运动。若P点出现亮斑,说明电子在XX'偏转电场中向X极板方向偏转,X极板带正电;在YY'偏转电场中向Y极板方向偏转,Y极板带正电。因此,选项A和C正确。 6. 电子的偏转角度: 电子在加速电场中获得动能,然后进入偏转电场。偏转角θ取决于电子的横向速度和垂直速度之比。U1决定电子的动能,U2影响电子在偏转电场中的加速度。要使偏转角θ增大,可以减小U1(减少垂直速度)同时增大U2(增大横向加速度)。因此,选项B正确。 总结起来,电容器和电容的概念贯穿于这些题目之中,包括电容的改变如何影响电荷量、电势差以及电场强度,以及电荷在电场中的运动规律。此外,还涉及到电容式传感器的工作原理、示波管的电子偏转机制以及电容器电势能和动能的转化。这些知识点是高中物理学习中的基础,对于理解和应用电磁学原理至关重要。
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