高考物理大一輪復(fù)習(xí)第七章靜電場(chǎng)基礎(chǔ)課3電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件粵教版.ppt

基礎(chǔ)課3電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 知識(shí)點(diǎn)一 常見(jiàn)電容器電容器的電壓 電荷量和電容的關(guān)系1 常見(jiàn)電容器 1 組成 由兩個(gè)彼此 又相互 的導(dǎo)體組成 2 帶電荷量 一個(gè)極板所帶電荷量的 3 電容器的充 放電充電 使電容器帶電的過(guò)程 充電后電容器兩板帶上等量的 電容器中儲(chǔ)存 放電 使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程 放電過(guò)程中 轉(zhuǎn)化為其他形式的能 絕緣 靠近 絕對(duì)值 異種電荷 電場(chǎng)能 電場(chǎng)能 2 電容 1 定義 電容器所帶的 跟它的兩極板間的電勢(shì)差的比值 2 定義式 C 3 物理意義 表示電容器 本領(lǐng)大小的物理量 4 單位 法拉 F 1F F 1012pF 電荷量 容納電荷 106 極板的正對(duì)面積 相對(duì)介電常數(shù) 2 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 1 條件 以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng) 僅受電場(chǎng)力 2 運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 運(yùn)動(dòng) 3 處理方法 運(yùn)動(dòng)的分解 沿初速度方向 做 運(yùn)動(dòng) 沿電場(chǎng)方向 做初速度為零的 運(yùn)動(dòng) 類平拋 勻速直線 勻加速直線 知識(shí)點(diǎn)三 示波器的工作原理1 構(gòu)造 偏轉(zhuǎn)極板 熒光屏 如圖所示 電子槍 2 工作原理偏轉(zhuǎn)電極XX 和YY 不加電壓 電子打到屏幕中心 若只在XX 之間加電壓 電子只在X方向偏轉(zhuǎn) 若只在YY 之間加電壓 電子只在Y方向偏轉(zhuǎn) 若XX 加掃描電壓 YY 加信號(hào)電壓 屏上會(huì)出現(xiàn)隨信號(hào)而變化的圖象 思考判斷 答案 1 2 3 4 5 電容器的電容及平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析 1 兩個(gè)公式的比較 2 平行板電容器動(dòng)態(tài)變化的兩種情況 1 電容器始終與電源相連時(shí) 兩極板間的電勢(shì)差U保持不變 2 充電后與電源斷開(kāi)時(shí) 電容器所帶的電荷量Q保持不變 3 平行板電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析思路 4 平行板電容器問(wèn)題的一個(gè)常用結(jié)論電容器充電后斷開(kāi)電源 在電容器所帶電荷量保持不變的情況下 電場(chǎng)強(qiáng)度與極板間的距離無(wú)關(guān) 1 有關(guān)電容器物理量的理解 多選 有一只電容器的規(guī)格是 1 5 F 9V 那么 A 這只電容器上的電荷量不能超過(guò)1 5 10 5CB 這只電容器上的電荷量不能超過(guò)1 35 10 5CC 這只電容器的額定電壓為9VD 這只電容器的擊穿電壓為9V解析9V為電容器的額定電壓 或工作電壓 故C正確 正常工作時(shí)的帶電荷量Q CU 1 5 10 6 9C 1 35 10 5C 選項(xiàng)B正確 答案BC 2 電容器的動(dòng)態(tài)分析 多選 美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)研究平行板間懸浮不動(dòng)的帶電油滴 比較準(zhǔn)確地測(cè)定了電子的電荷量 如圖1所示 平行板電容器兩極板M N相距d 兩極板分別與電壓為U的恒定電源兩極連接 極板M帶正電 現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài) 且此時(shí)極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k 則 圖1 答案AC 3 電容器的動(dòng)態(tài)分析 2016 天津理綜 4 如圖2所示 平行板電容器帶有等量異種電荷 與靜電計(jì)相連 靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地 在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷 以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度 Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能 表示靜電計(jì)指針的偏角 若保持下極板不動(dòng) 將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置 則 圖2 A 增大 E增大B 增大 Ep不變C 減小 Ep增大D 減小 E不變 答案D 帶電粒子 或帶電體 在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 1 做直線運(yùn)動(dòng)的條件 1 粒子所受合外力F合 0 粒子或靜止 或做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 粒子所受合外力F合 0 且與初速度方向在同一條直線上 帶電粒子將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng) A 3 2B 2 1C 5 2D 3 1 圖3 答案A 答案D 3 帶電體的直線運(yùn)動(dòng) 如圖4所示 充電后的平行板電容器水平放置 電容為C 極板間距離為d 上極板正中有一小孔 質(zhì)量為m 電荷量為 q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始下落 穿過(guò)小孔到達(dá)下極板處速度恰為零 空氣阻力忽略不計(jì) 極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng) 重力加速度為g 求 圖4 1 小球到達(dá)小孔處的速度 2 極板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量 3 小球從開(kāi)始下落運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間 1 帶電粒子重力是否計(jì)入的判斷 1 微觀粒子 如電子 質(zhì)子 離子等 和無(wú)特別說(shuō)明的帶電粒子 一般都不計(jì)重力 并不是忽略質(zhì)量 2 帶電微粒 如油滴 液滴 塵埃 小球等 除有特別說(shuō)明或暗示外 一般要考慮重力 3 原則上 所有未明確交代的帶電體 都應(yīng)根據(jù)題設(shè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過(guò)程 反推是否計(jì)重力 即隱含條件 規(guī)律方法 2 帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 1 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律 1 粒子穿過(guò)界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離h 2 粒子穿過(guò)界面MN時(shí)的速度v 3 粒子穿過(guò)界面PS時(shí)偏離中心線RO的距離Y 4 點(diǎn)電荷的電荷量Q 該小題結(jié)果保留一位有效數(shù)字 圖5 2 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 答案 1 3cm 2 2 5 106m s 方向與水平方向成37 角斜向下 3 12cm 4 1 10 8C 分析帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的關(guān)鍵 1 條件分析 不計(jì)重力 且?guī)щ娏Ｗ拥某跛俣葀0與電場(chǎng)方向垂直 則帶電粒子將在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用做類平拋運(yùn)動(dòng) 2 運(yùn)動(dòng)分析 一般用分解的思想來(lái)處理 即將帶電粒子的運(yùn)動(dòng)分解為沿電場(chǎng)力方向上的勻加速直線運(yùn)動(dòng)和垂直電場(chǎng)力方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng) 方法技巧 1 偏轉(zhuǎn)問(wèn)題 多選 如圖6所示 帶電荷量之比為qA qB 1 3的帶電粒子A B以相等的速度v0從同一點(diǎn)出發(fā) 沿著跟電場(chǎng)強(qiáng)度垂直的方向射入平行板電容器中 分別打在C D點(diǎn) 若OC CD 忽略粒子重力的影響 則 圖6 A A和B在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1 2B A和B運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為4 1C A和B的質(zhì)量之比為1 12D A和B的位移大小之比為1 1 答案ABC 2 示波器中的加速 偏轉(zhuǎn) 2016 廣州綜合測(cè)試 多選 如圖7所示的陰極射線管 無(wú)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí) 電子束加速后打到熒屏中央形成亮斑 如果只逐漸增大M1M2之間的電勢(shì)差 則 圖7 A 在熒屏上的亮斑向上移動(dòng)B 在熒屏上的亮斑向下移動(dòng)C 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)電子做的功增大D 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小解析電子束在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng) 沿垂直電場(chǎng)方向做勻速運(yùn)動(dòng) 故在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變 電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中受向上的電場(chǎng)力 故向上偏轉(zhuǎn) A項(xiàng)正確 B項(xiàng)錯(cuò)誤 沿電場(chǎng)方向上 電子束做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 兩板間電壓增大 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)增大 D項(xiàng)錯(cuò)誤 電子所受電場(chǎng)力增大 因此加速度增大 由位移規(guī)律可知 電子在電場(chǎng)中側(cè)移量增大 由功的定義式可知 電場(chǎng)力做功增大 C項(xiàng)正確 答案AC 3 加速與偏轉(zhuǎn) 2016 北京理綜 23 如圖8所示 電子由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后 沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 并從另一側(cè)射出 已知電子質(zhì)量為m 電荷量為e 加速電場(chǎng)電壓為U0 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng) 極板間電壓為U 極板長(zhǎng)度為L(zhǎng) 板間距為d 圖8 1 忽略電子所受重力 求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)初速度v0和從電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離 y 2 分析物理量的數(shù)量級(jí) 是解決物理問(wèn)題的常用方法 在解決 1 問(wèn)時(shí)忽略了電子所受重力 請(qǐng)利用下列數(shù)據(jù)分析說(shuō)明其原因 已知U 2 0 102V d 4 0 10 2m m 9 1 10 31kg e 1 6 10 19C g 10m s2 3 極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng) 電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì) 請(qǐng)寫出電勢(shì) 的定義式 類比電勢(shì)的定義方法 在重力場(chǎng)中建立 重力勢(shì) 的 G概念 并簡(jiǎn)要說(shuō)明電勢(shì)和 重力勢(shì) 的共同特點(diǎn) 用等效法處理帶電粒子在電場(chǎng) 重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 等效思維方法等效法是將一個(gè)復(fù)雜的物理問(wèn)題 等效為一個(gè)熟知的物理模型或問(wèn)題的方法 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)和重力場(chǎng)組成的復(fù)合場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題 是高中物理教學(xué)中一類重要而典型的題型 對(duì)于這類問(wèn)題 若采用常規(guī)方法求解 過(guò)程復(fù)雜 運(yùn)算量大 若采用 等效法 求解 則能避開(kāi)復(fù)雜的運(yùn)算 過(guò)程比較簡(jiǎn)捷 圖9 圖10 1 求小球所受的電場(chǎng)力大小 2 求小球在A點(diǎn)的速度v0為多大時(shí) 小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓軌道的壓力最小 1 2016 全國(guó)卷 14 一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì) 接在恒壓直流電源上 若將云母介質(zhì)移出 則電容器 A 極板上的電荷量變大 極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大B 極板上的電荷量變小 極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大C 極板上的電荷量變大 極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D 極板上的電荷量變小 極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變 答案D 2 2016 海南單科 6 如圖11 平行板電容器兩極板的間距為d 極板與水平面成45 角 上極板帶正電 一電荷量為q q 0 的粒子在電容器中靠近下極板處 以初動(dòng)能Ek0豎直向上射出 不計(jì)重力 極板尺寸足夠大 若粒子能打到上極板 則兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值為 圖11 解析根據(jù)電荷受力可以知道 粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng) 如圖所示 當(dāng)電場(chǎng)足夠大時(shí) 粒子到達(dá)上極板時(shí)速度恰好與上極板平行 如圖 將粒子初速度v0分解為垂直極板的vy和平行極板的vx 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 當(dāng)分速度vy 0時(shí) 則粒子 答案B 3 2015 天津理綜 7 多選 如圖12所示 氕核 氘核 氚核三種粒子從同一位置無(wú)初速地進(jìn)入電場(chǎng)線水平向右的加速電場(chǎng)E1 之后進(jìn)入電場(chǎng)線豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2發(fā)生偏轉(zhuǎn) 最后打在屏上 整個(gè)裝置處于真空中 不計(jì)粒子重力及其相互作用 那么 圖12 A 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)E2對(duì)三種粒子做功一樣多B 三種粒子打到屏上時(shí)的速度一樣大C 三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同D 三種粒子一定打到屏上的同一位置 答案AD 4 2016 四川理綜 9 中國(guó)科學(xué)家2015年10月宣布中國(guó)將在2020年開(kāi)始建造世界上最大的粒子加速器 加速器是人類揭示物質(zhì)本源的關(guān)鍵設(shè)備 在放射治療 食品安全 材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用 如圖13所示 某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管 漂移管 組成 相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的