山東省冠縣武訓(xùn)高級(jí)中學(xué)高三物理總復(fù)習(xí) 6.3 電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)課件

1、6、3 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)高三總復(fù)習(xí) 選修3-12021/8/8 星期日1靜電平衡把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)E中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子由于受電場(chǎng)力作用而重新分布的現(xiàn)象叫做 靜電感應(yīng).一.靜電感應(yīng)二.靜電平衡 電場(chǎng)中的導(dǎo)體，內(nèi)部(包括表面）沒(méi)有電荷定向移動(dòng)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(dǎo)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(diǎn) 孤立的帶電體或處在電場(chǎng)中的感應(yīng)導(dǎo)體，當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí)，具有以下特點(diǎn)：(1)導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)處處為零.(2)整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體.(3)導(dǎo)體外部的電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直在

2、導(dǎo)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(méi)有電荷。（教材）導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)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(chǎng)使其不影響內(nèi)部2、屏蔽內(nèi)部電場(chǎng)使其不影響外部 （空腔導(dǎo)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(chǎng)的影響. 如果把金屬罩接地還可以使罩內(nèi)的帶電體對(duì)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(shí)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(chǎng)干擾2021/8/8 星期日61

3、、如圖所示在真空中把一金屬導(dǎo)體AB向帶負(fù)電的小球P緩慢的靠近時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A、B端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多B、導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大C、導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在N點(diǎn) 產(chǎn)生的的場(chǎng)強(qiáng)D、導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的的場(chǎng)強(qiáng)相 等MBANPAC2021/8/8 星期日72、如圖所示，長(zhǎng)為 L的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電量為Q的正點(diǎn)電荷放在距棒左端R處。當(dāng)達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)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(gè)導(dǎo)體夾一個(gè)絕緣體導(dǎo)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(guò)程放電使電容器失去電荷的過(guò)程兩板間的電場(chǎng)中貯存有電場(chǎng)能電場(chǎng)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(hào)電解電容器符號(hào)符號(hào)可變電容器固定電容器電容器、電容一個(gè)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(shì)差U的比值表達(dá)式：電容器一極板所帶電量的絕對(duì)值意義：表征電容器容納電荷本領(lǐng)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(guò)此電壓電介質(zhì)將被擊穿額定電壓電容器長(zhǎng)期工作時(shí)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(duì)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(guān)于平行板電容器的兩類問(wèn)題:動(dòng)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(kāi)電容器所帶電量不變3、電容式傳感器測(cè)定角度的電容式傳感器測(cè)定液面高度h的電容式傳感器測(cè)定壓力F的電容式傳感器測(cè)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(dòng)態(tài)分析2021/8/8 星期日122021/8/8 星期日131.某電容器上標(biāo)有“25 F450 V”字樣，下列對(duì)該電容器的說(shuō)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(jì)。開(kāi)關(guān)S合上充電完畢后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，靜電計(jì)指針張開(kāi)一個(gè)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(duì)面積錯(cuò)開(kāi)一些C D2021/8/8 星期日153、如圖所示，一電容器的兩極通過(guò)電阻始終與電源的正負(fù)極相連，在增大電容器兩極板間的距離的過(guò)程中，下列說(shuō)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(chǎng)強(qiáng)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(dòng)勢(shì)為E的直流電源（內(nèi)阻不計(jì)）連接，下極板接地.一帶電油滴位于容器中的P點(diǎn)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(dòng)一小段距離，則( )A. 帶點(diǎn)油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B. P點(diǎn)的電勢(shì)將降低C. 帶電油滴的電勢(shì)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(guò)檢測(cè)電容器電容的變化來(lái)檢測(cè)液面高低的儀器原理圖，容器中裝有導(dǎo)電液體，是電容器的一個(gè)電極，中間的芯柱是電容器的另一個(gè)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(gè)電極分別用導(dǎo)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(shuō)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，P振動(dòng)而Q可視為不動(dòng)在P、Q間距增大過(guò)

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(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的低DM點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)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(fù)離子，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)一般不考慮重力（除非題目強(qiáng)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(qiáng)調(diào)不考慮重力）3、未明確說(shuō)明“帶電粒子”的重力是否考慮時(shí)，可用兩種方法進(jìn)行判斷：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)二是題中是否有暗示(如涉及豎直方向)或結(jié)合粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行判斷.一是比較電場(chǎng)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(wèn)題分析加速問(wèn)題和偏轉(zhuǎn)問(wèn)題（一）直線運(yùn)動(dòng)情況：U(2)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，若帶電粒子的初速度為v0，加速電壓為U，根據(jù)動(dòng)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(chǎng)力作用，若帶電粒子的初速度為0，加速電壓為U，根據(jù)動(dòng)能定理有：qU_.適用范圍：勻強(qiáng)電場(chǎng)和非勻強(qiáng)電場(chǎng)，非勻強(qiáng)電場(chǎng)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(gè)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(shí)刻，一帶電粒子(q)僅在該電場(chǎng)的作用下，由a板從靜

11、止開(kāi)始向b板運(yùn)動(dòng)，并于tnT(n為自然數(shù))時(shí)刻，恰好到達(dá)b板求：若粒子在tT/6時(shí)刻才開(kāi)始從a板運(yùn)動(dòng)，那么經(jīng)過(guò)同樣時(shí)間，它將運(yùn)動(dòng)到離a板多遠(yuǎn)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(kāi)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(dá)b板的液滴數(shù)目不會(huì)超過(guò)多少個(gè)？(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(zhǎng)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(fù)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(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)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(shí)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(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，做類平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡為拋物線2、平行于場(chǎng)強(qiáng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)：（二）、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1、垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)vxv0，xv0t2021/8/8 星期日29對(duì)偏移公式的討論對(duì)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(dòng)能射入，則yq(3）若以相同的動(dòng)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(guò)同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，它們?cè)陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的。(軌跡相同）,時(shí)間不一定相同。2021/8/8 星期日30 試證明：帶電粒子垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)就好象是從初速度所在直線的中點(diǎn)沿直線離開(kāi)電場(chǎng)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(chǎng)，右邊水平放置的兩極板之間有豎直方向的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電子經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后，射入偏轉(zhuǎn)電壓為U2

14、的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，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(shè)極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，極板間距為d，通過(guò)調(diào)整一個(gè)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(jià)氦離子和質(zhì)子的混合體，經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)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(dá)屏上同一點(diǎn) D、到達(dá)屏上不同點(diǎn)與粒子的電量q、質(zhì)量m無(wú)關(guān)與粒子的電量q、質(zhì)量m無(wú)關(guān)不同的帶電粒子由靜止經(jīng)同一電場(chǎng)加速后再進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，粒子的偏移量和偏轉(zhuǎn)角與粒子的q、

15、m無(wú)關(guān)，僅取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)ABC2021/8/8 星期日34V0P-+ABC4、如圖所示，有三個(gè)質(zhì)量相等分別帶正電、負(fù)電和不帶電的小球，從平行板電場(chǎng)中的P點(diǎn)以相同的初速度垂直于E進(jìn)入電場(chǎng)，它們分別落到A、B、C三點(diǎn)，則可判斷（ ）A.三個(gè)小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)加速度關(guān)系是aAaBaCD.落到A點(diǎn)的小球帶正電，落到B點(diǎn)的小球不帶電C.三個(gè)小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等B.三個(gè)小球到達(dá)正極時(shí)的動(dòng)能關(guān)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(qiáng)電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行，重力忽略.若初動(dòng)能為Ek，則離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為2Ek

16、，如果初速度增為原來(lái)的2倍，則離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為（ ）A.3Ek B.4Ek C.17Ek/4 D.9Ek/2 C過(guò)程一:過(guò)程二:解：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)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(jì)電子的重力，求：（1）若電子從t=0時(shí)刻射入，在半個(gè)周期內(nèi)恰好能從A板的邊緣飛出，則電子飛出時(shí)速度的大小。（2）若電子從t=0時(shí)刻射入，恰能平行于金屬板飛出，則金屬板至少多長(zhǎng)？（3）若電子恰能從兩板中央平行于板飛

17、出，電子應(yīng)從哪一時(shí)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(shí)間質(zhì)譜儀可通過(guò)測(cè)量離子飛行時(shí)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(chǎng)加速后，進(jìn)入長(zhǎng)度為L(zhǎng)的真空管AB，可測(cè)得離子飛越AB所用時(shí)間t1。改進(jìn)以上方法，如圖左圖所示，讓離子飛越AB后進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)為E(方向如右圖)的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域BC，在電場(chǎng)的作用下，離子返回B端，此時(shí)，測(cè)得離子從A出發(fā)后飛行的總時(shí)間t2。(不計(jì)離子重力)(1)忽略離子源中離子的初速度，用t1計(jì)算比荷；用t2 計(jì)算比荷。(2)離子源中相同比荷離子的初速度不盡相同，設(shè)兩個(gè)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(jìn)后的方法中，它們飛行的總時(shí)間通常不同，存在時(shí)間差t，可通過(guò)調(diào)節(jié)電場(chǎng)E使t=0,求此時(shí)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(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，出電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)打到熒光屏上，出現(xiàn)亮斑，豎直偏移若信號(hào)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(lái)便為一條水平的亮線.（3）.在XX和YY兩端同時(shí)加上等周期的掃描電壓和信號(hào)電壓時(shí)，在熒光屏上得到信號(hào)電壓隨時(shí)間的變化圖象（若信號(hào)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(diǎn)振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖象.2021/8/8 星期日44若在YY之間加如圖信號(hào)電壓，同時(shí)在XX之間加如圖掃描電壓，兩者周期相同，則在熒光屏上會(huì)看到什么圖形？XYOABCDEFABCDEFABOCt1DEFt22021/8/8 星期日45當(dāng)掃描電壓與信號(hào)電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待

20、測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象XYYX示波器圖象TUXtT問(wèn)題：若兩者的周期不同呢？會(huì)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(hào)完整波形個(gè)數(shù)由什么決定？N問(wèn)題：若掃描周期是信號(hào)周期的2倍，圖形如何？若掃描周期是信號(hào)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(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()極板X應(yīng)帶正電 極板X應(yīng)帶正電極板Y應(yīng)帶正電 極板Y應(yīng)帶正電A BC D A2021/8/8 星期日482、示

21、波器可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)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(zhǎng)L15 cm，間距d12.5 cm，其到熒光屏的距離x132.5 cm；電極XX長(zhǎng)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(méi)有加電壓，電子束從金屬板小孔射出后，將沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏中心O點(diǎn)，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑當(dāng)在偏轉(zhuǎn)電極上加上電壓后，試分析下面的問(wèn)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(biāo)出亮斑的大體位置A.計(jì)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(biāo)出亮斑的大體位置B.計(jì)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