（全國I卷）年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章 靜電場 基礎(chǔ)課時(shí)18 電容器 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課件

1、基礎(chǔ)課時(shí)18電容器帶電粒子在電 場中的運(yùn)動(dòng)知識梳理知識點(diǎn)一、常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系1.常見電容器(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：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的_，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。絕緣靠近絕對值異種電荷電場能電場能2.電容(1)定義：電容器所帶的_Q與電容器兩極板間的電勢差U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)1 F_ F1012 pF電荷量容納電荷10

2、63.平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與_成正比，與電介質(zhì)的_成正比，與極板間距離成反比。知識點(diǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)極板的正對面積相對介電常數(shù)思考不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系怎樣？說出理由？知識點(diǎn)三、示波管1.構(gòu)造及功能(如圖1所示)圖1(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)(加信號電壓)；偏轉(zhuǎn)電極XX：使電子束水平偏轉(zhuǎn)(加掃描電壓)。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

3、，YY加信號電壓，屏上會出現(xiàn)隨信號而變化的圖象。思考證明粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長線與初速度延長線的交點(diǎn)為粒子水平位移的中點(diǎn)。診斷自測 1.(多選)有一只電容器的規(guī)格是“1.5 F，9 V”，那么()A.這只電容器上的電荷量不能超過1.5105 CB.這只電容器上的電荷量不能超過1.35105 CC.這只電容器的額定電壓為9 VD.這只電容器的擊穿電壓為9 V解析9 V為電容器的額定電壓(或工作電壓)，正常工作時(shí)的帶電荷量QCU1.51069 C1.35105 C，選項(xiàng)B、C正確。答案BC2.如圖2所示，平行板電容器與電源相接，充電后切斷電源，然后將電介質(zhì)插入電容器極板間，則兩板間的電

4、勢差U及板間場強(qiáng)E的變化情況為()圖2A.U變大，E變大B.U變小，E變小C.U不變，E不變D.U變小，E不變答案B3.(多選)(2015江蘇單科，7)一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強(qiáng)電場，電場方向水平向左。不計(jì)空氣阻力，則小球()圖3A.做直線運(yùn)動(dòng) B.做曲線運(yùn)動(dòng)C.速率先減小后增大 D.速率先增大后減小解析對小球受力分析，小球受重力、電場力作用，合外力的方向與初速度的方向夾角為鈍角，故小球做曲線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；在運(yùn)動(dòng)的過程中合外力方向與速度方向間的夾角先為鈍角后為銳角，故合外力對小球先做負(fù)功后做正功，所以速率先減小后增大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案BC4.(多選)(2016

5、廣州市綜合測試)如圖4所示的陰極射線管，無偏轉(zhuǎn)電場時(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之間的電勢差，則()圖4A.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)電場對電子做的功增大D.偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度減小解析電子束在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿垂直電場方向做勻速運(yùn)動(dòng)，故在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變。電子在偏轉(zhuǎn)電場中受向上的電場力，故向上偏轉(zhuǎn)，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；沿電場方向上，電子束做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，兩板間電壓增大，偏轉(zhuǎn)電場的場強(qiáng)增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤；電子所受電場力增大，因此加速度增大，由位移公式可知，電子在電場中側(cè)移量增大，由功的定義式可知，電場力做功增大，C項(xiàng)正確。答案A

6、C圖5【例1】(2015江西南昌二模)如圖6所示，平行板電容器與電動(dòng)勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地。一帶電油滴位于兩板中央的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，則()圖6A.帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B.帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)C.P點(diǎn)的電勢將降低D.電容器的電容減小，電容器的帶電量將減小答案A【拓展延伸】(1)在【例1】中，試分析帶電油滴運(yùn)動(dòng)過程中電勢能和重力勢能之和如何變化。(2)在【例1】中，若電容器充電穩(wěn)定后，斷開電源，試分析當(dāng)電容器下極板豎直向上移動(dòng)一小段距離后，帶電油滴將如何運(yùn)動(dòng)，其電勢能如何變化。解析(1)帶電油滴沿豎直方向

7、向上運(yùn)動(dòng)的過程，只有電場力和重力做功，油滴的動(dòng)能、重力勢能和電勢能的總和不變，油滴的動(dòng)能增大，故電勢能和重力勢能之和減小。答案(1)見解析(2)見解析方法總結(jié)兩類典型的動(dòng)態(tài)變化分析【變式訓(xùn)練】1.(2015合肥質(zhì)檢)如圖7所示，M、N是兩塊水平放置的平行金屬板，R0為定值電阻，R1、R2為可變電阻，開關(guān)S閉合。質(zhì)量為m的帶正電的微粒從P點(diǎn)以水平速度v0射入金屬板間，沿曲線打在N板上的O點(diǎn)，若經(jīng)下列調(diào)整后，微粒仍從P點(diǎn)以水平速度v0射入，則關(guān)于微粒打在N板上的位置說法正確的是()圖7A.保持開關(guān)S閉合，增大R1，微粒打在O點(diǎn)左側(cè)B.保持開關(guān)S閉合，增大R2，微粒打在O點(diǎn)左側(cè)C.斷開開關(guān)S，M極板

8、稍微上移，微粒打在O點(diǎn)右側(cè)D.斷開開關(guān)S，M極板稍微下移，微粒打在O點(diǎn)右側(cè)解析閉合開關(guān)，電路穩(wěn)定后，無電流通過電阻R2，故電容器兩極板間電壓與R0兩端電壓相同，故調(diào)整R2大小對兩板間電場無影響，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由電路連接情況可知，兩板間電場方向豎直向上，故帶正電微粒所受電場力方向豎直向上，電阻R0與R1串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知，增大R1，R0兩端電壓減小，兩極板間電壓減小，粒子所受電場力減小，故微粒所受合外力豎直向下，且增大，答案A【例2】在真空中水平放置平行板電容器，兩極板間有一個(gè)帶電油滴，電容器兩板間距為d，當(dāng)平行板電容器的電壓為U0時(shí)，油滴保持靜止?fàn)顟B(tài)，如圖8所示。當(dāng)給電容器突然充電使其電壓

9、增加U1時(shí)，油滴開始向上運(yùn)動(dòng)；經(jīng)時(shí)間t后，電容器突然放電使其電壓減少U2，又經(jīng)過時(shí)間t，油滴恰好回到原來位置。假設(shè)油滴在運(yùn)動(dòng)過程中沒有失去電荷，充電和放電的過程均很短暫，這段時(shí)間內(nèi)油滴的位移可忽略不計(jì)。重力加速度為g。求：圖8(1)帶電油滴所帶電荷量與質(zhì)量之比；(2)第一個(gè)t與第二個(gè)t時(shí)間內(nèi)油滴運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比；(3)U1與U2之比。規(guī)律方法1.帶電體重力是否計(jì)入的判斷：(1)微觀粒子(如電子、質(zhì)子、離子等)和無特別說明的帶電粒子，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

10、據(jù)題設(shè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過程，反推是否計(jì)重力(即隱含條件)。2.帶電體在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動(dòng)問題的分析方法【變式訓(xùn)練】2.(2016安徽池州聯(lián)考)如圖9所示，勻強(qiáng)電場水平向左，帶正電的物體沿絕緣、粗糙水平板向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為100 J，到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少到80 J，減少的動(dòng)能中有12 J轉(zhuǎn)化為電勢能，則它再經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能大小是()圖9A.4 J B.16 J C.32 J D.64 J答案B【例3】(多選) (2015天津理綜，7)如圖10所示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E1之后進(jìn)入電場線豎直向下的勻強(qiáng)電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上。整個(gè)裝置處于真空中

11、，不計(jì)粒子重力及其相互作用，那么()圖10A.偏轉(zhuǎn)電場E2對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【變式訓(xùn)練】3.帶電粒子的“電偏轉(zhuǎn)”(2014山東理綜，18)如圖11所示，場強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長為s，豎直邊ad長為h。質(zhì)量均為m、帶電量分別為q和q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場中)。不計(jì)重力，若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于()圖11答案B4.帶電粒子的“電加速”“電偏轉(zhuǎn)”(2016江蘇泰州姜堰區(qū)期

12、中)如圖12所示，離子發(fā)生器發(fā)射一束質(zhì)量為m、電荷量為q的離子，從靜止經(jīng)PQ兩板間的加速電壓加速后，以初速度v0從a點(diǎn)沿ab方向進(jìn)入一勻強(qiáng)電場區(qū)域，abcd所圍成的正方形是該勻強(qiáng)電場的邊界，已知ab長為L，勻強(qiáng)電場的方向與ad邊平行且由a指向d。圖12(1)求加速電壓U0；(2)若離子恰從c點(diǎn)飛離電場，求a、c兩點(diǎn)間的電勢差Uac；(3)若離子從abcd邊界上某點(diǎn)飛出時(shí)的動(dòng)能為mv，求此時(shí)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E。1.(2015新課標(biāo)全國卷，14)如圖13，兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45，再由

13、a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將()圖13A.保持靜止?fàn)顟B(tài)B.向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)C.向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)D.向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)解析兩平行金屬板水平放置時(shí)，帶電微粒靜止有mgqE，現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45后，兩板間電場強(qiáng)度方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45，電場力方向也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45，但大小不變，此時(shí)電場力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。答案D圖14A.32 B.21 C.52 D.31答案A3.(2016浙江協(xié)作校期中)如圖15所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器兩極板的正對面積為S，兩極板的間距為d，電容器所帶電荷量為Q，電容為C，靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角為，平行板中間懸掛了一個(gè)帶電小球，懸線與豎直方向的夾角為，下列說法正確的是()圖15A.若增大d，則減小，減小B.若增大Q，則減小，不變C.將A板向上提一些，增大，增大D.在兩板間插入云母片，則減小，不變答案C4.如圖16所示，平行板電容器上極板帶正電，從上極板的端點(diǎn)A點(diǎn)釋放一個(gè)帶電荷量為Q(Q0)的粒子，粒子重力不計(jì)，以水平初速度v0向右射出，當(dāng)它的水平速度與豎直速度的大小之比為12時(shí)，恰好從下端點(diǎn)B射出，則d與L之比為()圖16A.12 B.21 C.