山東省冠縣武訓高級中學高三物理總復習 6.3 電容器帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)課件

1、6、3 電容器 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)高三總復習 選修3-12021/8/8 星期日1靜電平衡把金屬導體放在外電場E中，導體內(nèi)的自由電子由于受電場力作用而重新分布的現(xiàn)象叫做 靜電感應.一.靜電感應二.靜電平衡 電場中的導體，內(nèi)部(包括表面）沒有電荷定向移動的狀態(tài)的狀態(tài)稱為靜電平衡狀態(tài).MBANP2021/8/8 星期日2(4)靜余電荷只分布在導體的外表面，曲率半徑大的地方電荷的密度小，曲率半徑小的地方電荷的密度大.二.靜電平衡的特點 孤立的帶電體或處在電場中的感應導體，當達到靜電平衡時，具有以下特點：(1)導體內(nèi)部的合場強處處為零.(2)整個導體是等勢體.(3)導體外部的電場線與導體表面垂直在

2、導體的外表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。（教材）導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在外表面2021/8/8 星期日3三、兩種屏蔽1、屏蔽外部電場使其不影響內(nèi)部2、屏蔽內(nèi)部電場使其不影響外部 （空腔導體接地） 在靜電屏蔽現(xiàn)象中，金屬網(wǎng)罩（或外殼）可以使罩內(nèi)（空腔內(nèi)）不受外界電場的影響. 如果把金屬罩接地還可以使罩內(nèi)的帶電體對外界不發(fā)生影響.現(xiàn)象1現(xiàn)象2現(xiàn)象32021/8/8 星期日4思考:電力工作人員有時需要帶電作業(yè)，怎 樣才能保證他們的生命安全？ 全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣，帽，鞋，手套等。 2021/8/8 星期日5通訊電纜外層屏蔽外界電場干擾2021/8/8 星期日61

3、、如圖所示在真空中把一金屬導體AB向帶負電的小球P緩慢的靠近時，下列說法正確的是（ ）A、B端的感應電荷越來越多B、導體內(nèi)部場強越來越大C、導體的感應電荷在M點產(chǎn)生的場強大于在N點 產(chǎn)生的的場強D、導體的感應電荷在M、N兩點產(chǎn)生的的場強相 等MBANPAC2021/8/8 星期日72、如圖所示，長為 L的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電量為Q的正點電荷放在距棒左端R處。當達到靜電平衡后，棒上的感應電荷在棒內(nèi)中點處產(chǎn)生的電場如何？答案 方向：由O QRLO+q利用E合=E0+E感=0E0E感2021/8/8 星期日8一、電容器構(gòu)成：兩個導體夾一個絕緣體導體極板絕緣體電介質(zhì)充、放電充電使電容器帶上電荷

4、的過程放電使電容器失去電荷的過程兩板間的電場中貯存有電場能電場能轉(zhuǎn)化為其它形式的能常用電容器聚笨乙烯電容器符號電解電容器符號符號可變電容器固定電容器電容器、電容一個容納電荷的裝置2021/8/8 星期日92、電容（C）定義：電容器所帶電荷量Q與電容器兩板間的電勢差U的比值表達式：電容器一極板所帶電量的絕對值意義：表征電容器容納電荷本領的大??；由電容器本身結(jié)構(gòu)決定。單位：法拉（F），常用微法（F）、皮法（pF)1F=106 F=1012 pF額定電壓與擊穿電壓擊穿電壓加在電容器兩端的極限電壓，超過此電壓電介質(zhì)將被擊穿額定電壓電容器長期工作時所能承受的電壓，比擊穿電壓低平行板電容器的電容為電介質(zhì)的

5、介電常數(shù)s為兩極板的正對面積d為兩極板間距影響電容大小的因素2021/8/8 星期日104、關于平行板電容器的兩類問題:動態(tài)分析電容器與電源相連兩極板間電壓不變電容器充電后與電源斷開電容器所帶電量不變3、電容式傳感器測定角度的電容式傳感器測定液面高度h的電容式傳感器測定壓力F的電容式傳感器測定位移x的電容式傳感器2021/8/8 星期日115、平行板電容器的動態(tài)分析2021/8/8 星期日122021/8/8 星期日131.某電容器上標有“25 F450 V”字樣，下列對該電容器的說法正確的是()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 CB要使該電容器帶電荷量1 C，

6、兩極板之間需加電壓2.5105 VC該電容器能夠容納的電荷量最多為2.5105 CD該電容器能夠承受的最大電壓為450 VA2021/8/8 星期日142.如圖所示電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，G是一只靜電計。開關S合上充電完畢后再斷開開關，靜電計指針張開一個角度，下述哪些做法可使指針張角增大( ) A.使A、B兩板靠近一些 B.使A、B兩板間加絕緣介質(zhì) C.使B板向右平移一些 D.使A、B正對面積錯開一些C D2021/8/8 星期日153、如圖所示，一電容器的兩極通過電阻始終與電源的正負極相連，在增大電容器兩極板間的距離的過程中，下列說法正確的是（ ）A電容器所帶電荷量增大B電阻上

7、有a流向b的微弱電流C電容器兩極板間的電壓變大D電容器兩極板間的電場強度變大B2021/8/8 星期日164、 （2009福建）如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源（內(nèi)阻不計）連接，下極板接地.一帶電油滴位于容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離，則( )A. 帶點油滴將沿豎直方向向上運動B. P點的電勢將降低C. 帶電油滴的電勢能將減小D. 若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大B2021/8/8 星期日175.如圖是一種通過檢測電容器電容的變化來檢測液面高低的儀器原理圖，容器中裝有導電液體，是電容器的一個電極，中間的芯柱是電容器的另一個電極，

8、芯柱外面套有絕緣管（塑料或橡皮）作為電介質(zhì)，電容器的兩個電極分別用導線接在指示器上，指示器上顯示的是電容的大小，但從電容的大小就可知容器中液面位置的高低，為此，以下說法中正確的是（ ）A如果指示器顯示出電容增大了，則兩電極正對面積增大，必液面升高B如果指示器顯示電容減小了，則兩電極正對面積增大，必液面升高C如果指示器顯示出電容減小了，則兩電極正對面積減小，液面必降低D如果指示器顯示出電容增大了，則兩電極正對面積增大，液面必降低 AC2021/8/8 星期日186、某電容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板，對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動在P、Q間距增大過

9、程中()AP、Q構(gòu)成的電容器的電容增大BP上電荷量保持不變CM點的電勢比N點的低DM點的電勢比N點的高D2021/8/8 星期日19一、帶電粒子所受重力的處理辦法：1、基本粒子，如：電子、質(zhì)子、粒子、正負離子，在電場中運動時一般不考慮重力（除非題目強調(diào)要考慮重力）2、宏觀帶電體，如液滴、小球等一般要考慮重力（除非題目強調(diào)不考慮重力）3、未明確說明“帶電粒子”的重力是否考慮時，可用兩種方法進行判斷：帶電粒子在電場中的運動二是題中是否有暗示(如涉及豎直方向)或結(jié)合粒子的運動過程、運動性質(zhì)進行判斷.一是比較電場力qE與重力mg，若qE mg則忽略重力，反之要考慮重力；2021/8/8 星期日20二、

10、典型問題分析加速問題和偏轉(zhuǎn)問題（一）直線運動情況：U(2)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子只受電場力作用，若帶電粒子的初速度為v0，加速電壓為U，根據(jù)動能定理有：qU_. (1)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子只受電場力作用，若帶電粒子的初速度為0，加速電壓為U，根據(jù)動能定理有：qU_.適用范圍：勻強電場和非勻強電場，非勻強電場不能用qEd2021/8/8 星期日21D2021/8/8 星期日22A2021/8/8 星期日233、真空中足夠大的兩個相互平行的金屬板a和b之間的距離為d，兩板之間的電壓Uab按如圖所示規(guī)律變化，其變化周期為T.在t0時刻，一帶電粒子(q)僅在該電場的作用下，由a板從靜

11、止開始向b板運動，并于tnT(n為自然數(shù))時刻，恰好到達b板求：若粒子在tT/6時刻才開始從a板運動，那么經(jīng)過同樣時間，它將運動到離a板多遠的地方？2021/8/8 星期日24 4、如圖所示，水平放置的兩塊平行金屬板a、b，其電容為C，相距為d.開始兩板不帶電，a板接地，且中央有孔若帶電荷量為q、質(zhì)量為m的液滴，間斷地(每次只有一滴)從小孔處以相同速度v0垂直射向b板，且將電荷全部傳給b板，那么到達b板的液滴數(shù)目不會超過多少個？(重力加速度為g)2021/8/8 星期日252021/8/8 星期日262021/8/8 星期日275. 如圖所示，板長L4 cm的平行板電容器，板間距離d3 cm，

12、板與水平夾角37，兩板所加電壓為U100 V，有一帶負電液滴，帶電荷量為q31010C，以v1 m/s的水平速度自A板邊緣水平進入電場，在電場中仍沿水平方向并恰好從B板邊緣水平飛出g取10 m/s2.求：(1)液滴的質(zhì)量； (2)液滴飛出時的速度 【答案】(1)8108kg(2)1.32 m/s2021/8/8 星期日28帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向進入勻強電場，做類平拋運動，軌跡為拋物線2、平行于場強方向做初速度為零的勻加速直線運動：（二）、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)1、垂直于場強方向做勻速直線運動vxv0，xv0t2021/8/8 星期日29對偏移公式的討論對于不同的帶電粒子（1）若以相同

13、的速度射入，則yq/m（2）若以相同的動能射入，則yq(3）若以相同的動量射入，則yqm（4）若經(jīng)相同電壓U0加速后射入，則 不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的。(軌跡相同）,時間不一定相同。2021/8/8 星期日30 試證明：帶電粒子垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時就好象是從初速度所在直線的中點沿直線離開電場的。 x2021/8/8 星期日31B2021/8/8 星期日322(2011年湖南師大附中模擬)如圖為示波管的示意圖左邊為加速電場，右邊水平放置的兩極板之間有豎直方向的偏轉(zhuǎn)電場電子經(jīng)電壓為U1的電場加速后，射入偏轉(zhuǎn)電壓為U2

14、的偏轉(zhuǎn)電場，離開偏轉(zhuǎn)電場時，電子離熒光屏中心O的側(cè)移為y.單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏轉(zhuǎn)距離(y/U2)稱為示波器的靈敏度設極板長度為L，極板間距為d，通過調(diào)整一個參量，下列方法可以提高示波器的靈敏度的是()A增大LB增大dC增大U1 D減小U2A2021/8/8 星期日33 3、如圖所二價氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，偏轉(zhuǎn)后，打在同一熒光屏上，則它們（ ） A、側(cè)移相同 B、偏轉(zhuǎn)角相同 C、到達屏上同一點 D、到達屏上不同點與粒子的電量q、質(zhì)量m無關與粒子的電量q、質(zhì)量m無關不同的帶電粒子由靜止經(jīng)同一電場加速后再進入同一偏轉(zhuǎn)電場，粒子的偏移量和偏轉(zhuǎn)角與粒子的q、

15、m無關，僅取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場ABC2021/8/8 星期日34V0P-+ABC4、如圖所示，有三個質(zhì)量相等分別帶正電、負電和不帶電的小球，從平行板電場中的P點以相同的初速度垂直于E進入電場，它們分別落到A、B、C三點，則可判斷（ ）A.三個小球在電場中運動加速度關系是aAaBaCD.落到A點的小球帶正電，落到B點的小球不帶電C.三個小球在電場中運動時間相等B.三個小球到達正極時的動能關系是EKA EKB EKCD2021/8/8 星期日355、D2021/8/8 星期日366、帶電粒子射入兩塊平行極板間的勻強電場中，入射方向跟極板平行，重力忽略.若初動能為Ek，則離開電場時的動能為2Ek

16、，如果初速度增為原來的2倍，則離開電場時的動能為（ ）A.3Ek B.4Ek C.17Ek/4 D.9Ek/2 C過程一:過程二:解：帶電粒子在勻強電場中做類平拋運動聯(lián)立兩式可得聯(lián)立式可得2021/8/8 星期日377、在金屬板A、B間加上如圖乙所示的大小不變、方向周期性變化的交變電壓Uo，其周期是T?，F(xiàn)有電子以平行于金屬板的速度vo從兩板中央射入。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計電子的重力，求：（1）若電子從t=0時刻射入，在半個周期內(nèi)恰好能從A板的邊緣飛出，則電子飛出時速度的大小。（2）若電子從t=0時刻射入，恰能平行于金屬板飛出，則金屬板至少多長？（3）若電子恰能從兩板中央平行于板飛

17、出，電子應從哪一時刻射入，兩板間距至少多大？2021/8/8 星期日382021/8/8 星期日39【答案】(1) (2)8、飛行時間質(zhì)譜儀可通過測量離子飛行時間得到離子的比荷q/m。如左圖所示，帶正電的離子經(jīng)電壓為U的電場加速后，進入長度為L的真空管AB，可測得離子飛越AB所用時間t1。改進以上方法，如圖左圖所示，讓離子飛越AB后進入場強為E(方向如右圖)的勻強電場區(qū)域BC，在電場的作用下，離子返回B端，此時，測得離子從A出發(fā)后飛行的總時間t2。(不計離子重力)(1)忽略離子源中離子的初速度，用t1計算比荷；用t2 計算比荷。(2)離子源中相同比荷離子的初速度不盡相同，設兩個比荷都為q/m的

18、離子在A端的速度分別為v和v(vv)，在改進后的方法中，它們飛行的總時間通常不同，存在時間差t，可通過調(diào)節(jié)電場E使t=0,求此時E的大小。2021/8/8 星期日40、構(gòu)造電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YYXXYYXX（1）電子槍：發(fā)射并加速電子（2）偏轉(zhuǎn)電極：YY使電子束豎直偏轉(zhuǎn)；XX使電子束水平偏轉(zhuǎn)（3）熒光屏：電子束打到熒光屏上能使該處的熒光物質(zhì)發(fā)光。示波管的原理（4）玻璃殼：玻璃內(nèi)抽成真空.2021/8/8 星期日412021/8/8 星期日42二、原理：如圖所示.(1)YY方向：電子在YY的電場中做勻變速曲線運動，出電場后做勻速直線運動打到熒光屏上，出現(xiàn)亮斑，豎直偏移若信號電壓u=Umsi

19、n t，看到一條豎直的亮線.2021/8/8 星期日43（2）XX方向：掃描.如果掃描電壓變化很快，亮斑看起來便為一條水平的亮線.（3）.在XX和YY兩端同時加上等周期的掃描電壓和信號電壓時，在熒光屏上得到信號電壓隨時間的變化圖象（若信號電壓為u=Umsin t，掃描電壓如圖所示,且，則得到一條正弦曲線），它類同于質(zhì)點振動時的振動圖象.2021/8/8 星期日44若在YY之間加如圖信號電壓，同時在XX之間加如圖掃描電壓，兩者周期相同，則在熒光屏上會看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt22021/8/8 星期日45當掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待

20、測信號在一個周期內(nèi)隨時間變化的穩(wěn)定圖象XYYX示波器圖象TUXtT問題：若兩者的周期不同呢？會出現(xiàn)什么情況？2021/8/8 星期日46UxtO滿足什么條件才能得到穩(wěn)定正確的波形？UytOTT掃=NT顯示出的信號完整波形個數(shù)由什么決定？N問題：若掃描周期是信號周期的2倍，圖形如何？若掃描周期是信號周期的1/2，圖形又如何？2021/8/8 星期日471(2011太原模擬)示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如下圖所示如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()極板X應帶正電 極板X應帶正電極板Y應帶正電 極板Y應帶正電A BC D A2021/8/8 星期日482、示

21、波器可以用來觀察電信號隨時間變化的情況，其核心部件是示波管若在熒光屏上出現(xiàn)如圖所示的正弦式交變電流波形，則在水平偏轉(zhuǎn)電極XX、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY上所加的電壓波形是（ ）AXX 加圖1波形電壓、YY 加圖2波形電壓BXX 加圖2波形電壓、YY 加圖1波形電壓CXX 加圖3波形電壓、YY 加圖1波形電壓DXX 加圖4波形電壓、YY 加圖1波形電壓圖4tu0tu0圖3圖2tu0tu0圖1D2021/8/8 星期日493、如下圖所示為示波管的結(jié)構(gòu)圖，其中電極YY長L15 cm，間距d12.5 cm，其到熒光屏的距離x132.5 cm；電極XX長L210 cm，間距d22.5 cm，其到熒光屏的距離為x2

22、25 cm.如果在電子槍上加1 000 V加速電壓，偏轉(zhuǎn)電極XX、YY上都沒有加電壓，電子束從金屬板小孔射出后，將沿直線運動，打在熒光屏中心O點，在那里產(chǎn)生一個亮斑當在偏轉(zhuǎn)電極上加上電壓后，試分析下面的問題：(1)在YY電極上加100 V電壓，Y接正，XX電極不加電壓在圖中熒光屏上標出亮斑的大體位置A.計算出OA的距離(2)在YY電極上加100 V電壓，Y接正；XX電極上加100 V電壓，X接正在圖中苂光屏上標出亮斑的大體位置B.計算出OB的距離2021/8/8 星期日502021/8/8 星期日51答案：(1)3 cm(2)5 cm2021/8/8 星期日522021/8/8 星期日532021/8/8 星期日54答案：(1)1.25 m/s25 m/s2(2)0.04 m2021/8/8 星期日55A2021/8/8 星期日56答案：A2021/8/8 星期日57