高考人教物理高效學(xué)習(xí)方略復(fù)習(xí)課件第6章第3講電容器帶電粒子在電場中的運動

1、一、靜電現(xiàn)象的解釋 1靜電平衡 (1)概念：導(dǎo)體中(包括表面)沒有電荷的 的狀態(tài),定向移動,2靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 (1)靜電屏蔽：處于靜電平衡的空腔導(dǎo)體，腔外電場對 不產(chǎn)生影響 (2)尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的 的現(xiàn)象,腔內(nèi)空間,電荷中和,二、電容器電容 1常見電容器 (1)組成：由兩個彼此 又相互 的導(dǎo)體組成 (2)帶電量：一個極板所帶電荷量的 (3)電容器的充、放電 充電：使電容器帶電量增加的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的，電容器中儲存 放電：使充電后的電容器失去電荷或電量減少的過程，放電過程中 轉(zhuǎn)化為其他形式的能,絕緣,靠近,絕對值

2、,異種電荷,電場能,電場能,(4)常見電容器：有紙質(zhì)電容器、電解電容器、可變電容器、平行板電容器等 接入電路時，應(yīng)注意其極性,電解電容器,正對面積,介電常數(shù),兩板間的距離,106,1012,無關(guān),(1)平行板電容器兩板間電場為勻強電場 (2)電容器充、放電時，電流的方向可以由正電荷定向移動的方向確定,三、帶電粒子在電場中的運動 1帶電粒子在電場中加速 (1)運動狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場，受到的電場力與在同一直線上，做 運動,初速度,勻變速直線,2帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn) (1)運動狀態(tài)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場時，受到恒定的與初速度方向 的

3、電場力作用而做運動,類平拋,垂直,勻速直線,勻加速直線,四、示波管 1構(gòu)造：； ； 2工作原理(如圖所示),電子槍,偏轉(zhuǎn)電極,熒光屏,(1)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿 傳播，打在熒光屏 ，在那里產(chǎn)生一個亮斑 (2)YY上加的是待顯示的 ，XX上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做 若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖象,直線,中心,信號電壓,掃描電壓,解析D電容器的電容和它所帶的電荷量無關(guān)，和板間的電壓無關(guān)，只由電容器本身的結(jié)構(gòu)來決定因此A、B、C都不正確，故選D.,2某電容器上標(biāo)有“25 F450 V”字樣，

4、下列對該電容器的說法中正確的是() A要使該電容器兩極板之間電壓增加1 V，所需電荷量為2.5105 C B要使該電容器所帶電荷量為1 C，兩極板之間需加電壓為2.5105 V C該電容器能夠容納的電荷量最多為2.5105 C D該電容器能夠承受的最大電壓為450 V,3.如圖所示，電子由靜止開始從A板向B板運動，當(dāng)?shù)竭_B極板時速度為v，保持兩板間電壓不變，則() A當(dāng)增大兩板間距離時，v也增大 B當(dāng)減小兩板間距離時，v增大 C當(dāng)改變兩板間距離時，v不變 D當(dāng)增大兩板間距離時，電子在兩板間運動的時間也增大,4一臺正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫面的高度縮小，則產(chǎn)生故障的原因可能是() A加

5、速電壓偏大 B加速電壓偏小 C偏轉(zhuǎn)電壓偏大 D偏轉(zhuǎn)電壓偏小,5如圖所示，abcd是一個正方形盒子，cd邊的中點有一個小孔e.盒子中有沿ad方向的勻強電場一個質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子從a處的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒內(nèi)，并恰好從e處的小孔射出(忽略粒子重力，正方形的邊長為l)，求：,(1)該帶電粒子從e孔射出的速度大小； (2)該過程中電場力對該帶電粒子做的功； (3)該電場的電場強度大小,要點一平行板電容器的動態(tài)分析,2兩類動態(tài)變化的分析比較 (1)電壓不變時,(2)電荷量不變時,在分析平行板電容器的動態(tài)變化時必須抓住兩個關(guān)鍵點：確定不變量；恰當(dāng)選擇公式,【例1】如圖所示，在平行板電

6、容器正中有一個帶電微粒S閉合時，該微粒恰好能保持靜止在以下兩種情況下：保持S閉合，充電后將S斷開下列說法能實現(xiàn)使該帶電微粒向上運動打到上極板的是(),A情況下，可以通過上移極板M實現(xiàn) B情況下，可以通過上移極板N實現(xiàn) C情況下，可以通過上移極板M實現(xiàn) D情況下，可以通過上移極板N實現(xiàn) 解析B保持S閉合的分析：因為第種情況下兩板間電壓U不變，根據(jù)電場強度EU/d，只有d減小，E增大，電場力增大，帶電微粒才向上運動打到上極板M上，故可以通過下移極板M或者上移極板N來實現(xiàn)，選項A錯，B正確；,如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m，帶電荷量

7、為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法正確的是(),A若將S斷開，則油滴將做自由落體運動，G表中無電流 B若將A向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G表中有ba的電流 C若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速運動，G表中有ba的電流 D若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運動，G表中有ba的電流,要點二帶電粒子在電場中的平衡與直線運動 1.帶電粒子在電場中運動時重力的處理 (1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量) (2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力,2帶電粒子在電場中的平衡

8、解題步驟：選取研究對象進行受力分析，注意電場力的方向特點由平衡條件列方程求解 3帶電粒子在電場中的變速直線運動：可用運動學(xué)公式和牛頓第二定律求解或從功能角度用動能定理或能量守恒定律求解,帶電粒子在勻強電場中所受電場力恒定，方向與電場線平行，所受重力恒定，方向豎直向下，因此粒子在勻強電場與重力場的復(fù)合場中一定做勻變速運動，軌跡可能為直線，也可能為曲線,【例2】(2011青島模擬)如圖所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在B板下方距離為H處，以初速度v0豎直向上從B板小孔進入板間電場，欲使小球剛好打到A板，A、B間的電勢差UAB應(yīng)為多大？,【思路點撥】分

9、析小球的直線運動，可用動力學(xué)與運動學(xué)公式求解，也可以用動能定理等功能關(guān)系求解 解析方法一：小球運動分兩個過程，在B板下方時僅受重力作用，做豎直上拋運動；進入電場后受向下的電場力和重力作用，做勻減速直線運動設(shè)小球運動到B板時速度為vB，,【規(guī)律方法】討論帶電粒子在電場中做直線運動時，首先對帶電粒子進行受力分析，弄清帶電粒子的運動狀態(tài)，然后再選用恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律求解如果應(yīng)用牛頓運動定律，要弄清帶電粒子的受力情況和運動情況，再靈活運用運動學(xué)公式求解；如果運用動能定理，關(guān)鍵要弄清帶電粒子的初、末狀態(tài)及哪些力做功,要點三帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn) 1.粒子的偏轉(zhuǎn)角問題,(1)位移與入射方向的夾角為，速度與

10、入射方向的夾角為，則tan 2tan . (2)偏轉(zhuǎn)位移是沿電場線方向的位移,(1)從電場區(qū)域的邊界B點處由靜止釋放電子，電子離開MNPQ時的坐標(biāo)； (2)由電場區(qū)域的AB曲線邊界由靜止釋放電子離開MNPQ的最小動能 解析(1)設(shè)電子的質(zhì)量為m，電子在電場中做勻加速直線運動，出區(qū)域時的速度為v0，接著在無電場區(qū)域勻速運動，此后進入電場，在電場中做類平拋運動，假設(shè)電子從NP邊射出，出射點縱坐標(biāo)為y1，,【規(guī)律方法】處理帶電粒子在電場中的運動問題的一般步驟： (1)分析帶電粒子的受力情況，尤其要注意是否要考慮重力，電場力是否是恒力等； (2)分析帶電粒子的初始狀態(tài)，確定粒子做直線運動，還是曲線運動

11、； (3)建立正確的物理模型，進而確定解題方法； (4)利用物理規(guī)律或其他解題手段(如圖象等)找出物理量間的關(guān)系，建立方程組，進而求解,兩個半徑均為R的圓形平板電極，平行正對放置，相距為d，極板間的電勢差為U，板間電場可以認(rèn)為是均勻的一個粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場方向射入兩極板之間，到達負(fù)極板時恰好落在極板中心 已知質(zhì)子帶電荷量為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求： (1)極板間的電場強度E； (2)粒子在極板間運動的加速度a； (3)粒子的初速度v0.,易錯點 對帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)的特點掌握不準(zhǔn)確,【例】如圖所示，兩帶電平行板豎直放置，開始時兩極板間

12、電壓為U，相距為d，兩極板間形成勻強電場有一帶電粒子，質(zhì)量為m(重力不計)、所帶電荷量為q，從兩極板下端連線的中點P以豎直速度v0射入勻強電場中，帶電粒子落在A極板的M點上，試求：,(1)若將A極板向左側(cè)水平移動d/2，此帶電粒子仍從P點以速度v0豎直射入勻強電場且仍落在A極板的M點上，則兩極板間電壓應(yīng)增大還是減小？電壓應(yīng)變?yōu)樵瓉淼膸妆叮?(2)若將A極板向左側(cè)水平移動d/2并保持兩極板間電壓為U，此帶電粒子仍從P點豎直射入勻強電場且仍落在A極板的M點上，則應(yīng)以多大的速度v射入勻強電場？,【糾錯心得】帶電粒子在極板間的偏轉(zhuǎn)可分解為勻速直線運動與勻加速直線運動，我們處理此類問題要注意平行板間距離

13、變化時，若電壓不變，則極板間場強發(fā)生變化，加速度發(fā)生變化這時不能盲目地套用公式，而應(yīng)具體情況具體分析,2.如圖所示，平行板電容器與直流電源連接，下極板接地，一帶電油滴位于電容器中的P點且處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將上極板豎直向上移動一小段距離，則() A帶電油滴將沿豎直方向向上運動 BP點電勢將降低 C電容器的電容減小，極板帶電荷量減小 D帶電油滴的電勢能保持不變,解析BC因為電容器與電源連接，兩極板間的電勢差不變，將上極板豎直向上移動一小段距離，兩極板間距離增大，電容器電容將減小，由QCU，UEd可知極板帶電荷量減小，電場強度減小，帶電油滴受到的電場力減小，帶電油滴將沿豎直方向向下運動，此時電場力做負(fù)

14、功，電勢能增大，選項A、D錯誤，C正確；下極板接地，電勢始終為0，P點到下極板距離恒定，所以P點與下極板電勢差降低，P點電勢將降低，選項B正確,3.如圖所示，帶正電荷量為q、質(zhì)量為m的滑塊，沿固定絕緣斜面勻速下滑，現(xiàn)加一豎直向上的勻強電場，電場強度為E，且qEmg，以下判斷中正確的是() A物體將沿斜面減速下滑 B物體將沿斜面加速下滑 C物體仍保持勻速下滑 D僅當(dāng)qEmg時，物體 繼續(xù)保持勻速下滑,解析C設(shè)斜面傾斜角為，未加電場時，沿斜面方向mgsin mgcos ，加上電場時，因qEmg，qE方向豎直向上，沿斜向方向(mgqE)sin (mgqE)cos ，所以仍做勻速直線運動,4.如圖是一個說明示波管工作的部分原理圖，電子經(jīng)加速后以速度v0垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)量為h，兩平行板間距為d，電壓為U，板長為L，每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量(h/U)叫做示波管的靈敏度，為了提高靈敏度，可采用的辦法是(),A增加兩板間的電勢差U B盡可能縮短板長L C盡可能減小板間距d D使電子的入射速度v0大些,5.靜電噴漆技術(shù)具有效率高、浪費少、質(zhì)量好、有利于工人健康等優(yōu)點，其裝置示意圖如圖所示A、B為兩塊平行金屬板，間距d0.3 m，兩板