【名師點(diǎn)金】高考物理一輪復(fù)習(xí) 6.3電容　帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課件 新人教

第3講電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)一、電容器與電容1.電容器(1)組成:兩個(gè)彼此①絕緣且又②相互靠近的導(dǎo)體可構(gòu)成一個(gè)電容器.(2)帶電荷量:一個(gè)極板所帶電荷量的③絕對(duì)值稱為電容器帶的電荷

量.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)充、放電充電:把電容器接在電源上后,電容器兩個(gè)極板分別帶上等量的④異

種電荷的過程.充電后,兩極板間有⑤電場存在,電容器儲(chǔ)存⑥電荷.

其特點(diǎn)是電流由大到小,電荷量增加,兩板間電壓升高,電容器間電場

強(qiáng)度增大,電場能逐漸增大.放電:用導(dǎo)線將充電后的電容器的兩極板接通,極板上電荷⑦中和的

過程.放電后的兩極板間不再有電場,電場能轉(zhuǎn)化為⑧其他形式的能

量.其特點(diǎn)是電流由大變小,電荷量減少,兩極間電壓變小,電容器中

的電場強(qiáng)度減弱,電場能逐漸減少.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)定義:電容器所帶的⑨電荷量與電容器兩極板間的⑩電勢差的比

值.2.電容(2)意義:表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)定義式:C=

=

注意:電容C等于Q與U的比值,不能理解為電容C與Q成正比,與U成

反比.一個(gè)電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的,與電容

器是否帶電及帶電多少無關(guān),電容大,實(shí)際所帶電荷量并不一定大.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(4)平行板電容器的決定式:

C=

,其中S為正對(duì)面積,d為板間距

離,ε為介質(zhì)的介電常數(shù),ε≥1.平行板電容器兩板間場強(qiáng)的決定式E=

,只要Q和S不變,場強(qiáng)不變.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(5)單位:1法拉(F)=

106微法(μF)=

1012皮法(pF).二、帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析:帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場,

粒子的重力不計(jì)時(shí),受到的電場力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上,粒子做

勻加速(或勻減速)直線運(yùn)動(dòng).2.用功能觀點(diǎn)分析:粒子的重力不計(jì)時(shí)粒子動(dòng)能的變化量等于

電

場做的功.三、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.分析方法1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不計(jì)重力的帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場時(shí),

受到與初速度方向垂直的電場力作用而做

類平拋運(yùn)動(dòng).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)處理方法:類平拋運(yùn)動(dòng)可分解為沿初速度方向的

勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直初速

度方向的初速度為零的

勻加速直線運(yùn)動(dòng).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)有關(guān)物理量:知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)四、、示示波波器器構(gòu)造造:示示波波器器的的核核心心部部件件是是示示波波管管,它它由由電電子子槍槍、、偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電極極、熒熒光光屏組組成成.知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)(2)偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電極極:YY'和和XX'兩兩對(duì)對(duì)互互相相垂垂直直的的偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)板板組組成成偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電極極.Y偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電極極在在前前,使使電電子子束束豎直直偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn);X偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電極極在在后后,使使電電子子束束水平平偏偏轉(zhuǎn).(1)電電子子槍槍:發(fā)發(fā)射射電電子子并并形形成成很很細(xì)細(xì)的的高高速速電電子子束束.知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)(3)熒熒光光屏屏:電電子子束束打打到到熒熒光光屏屏上上能能使使該該處處熒熒光光物物質(zhì)質(zhì)發(fā)發(fā)光光.工作作原原理理:如如圖圖所所示示,電電子子先先由由加加速速電電壓壓加加速速,再再經(jīng)經(jīng)偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電壓壓偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn).知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)(1)如果在在偏轉(zhuǎn)電極XX'和YY'之間都沒有有電壓,則電電子束從電子子槍射出后沿直線運(yùn)動(dòng),打在熒熒光屏的中心心點(diǎn)位置處,在那里產(chǎn)生生一個(gè)亮斑.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)只在偏偏轉(zhuǎn)電極XX'上加電壓時(shí)時(shí),電子在X方向會(huì)發(fā)生偏偏轉(zhuǎn),產(chǎn)生X方向的位移,當(dāng)當(dāng)兩偏轉(zhuǎn)電極極均加電壓時(shí)時(shí),兩個(gè)方向向都有偏轉(zhuǎn)位位移,根據(jù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性,X方向的位移取取決于XX'上的電壓,Y方向的位移取取決于YY'上的電壓,利用帶電粒粒子在電場中中運(yùn)動(dòng)的分析析方法求解.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.(2011年黃石質(zhì)質(zhì)檢)傳感器器是一種采集集信息的重要要器件,如圖圖所示是一種測定壓力力的電容式傳傳感器.當(dāng)待待測壓力F作用于可動(dòng)膜膜片電極上時(shí),以下說法法中正確的是是()A.若F向上壓膜片電電極,電路中中有從a到b的電流流B.若F向上壓壓膜片片電極極,電路中中有從從b到a的電流C.若若F向上壓壓膜片片電極極,電電路中中不會(huì)會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)電流流D.若若電流流表有有示數(shù)數(shù),則則說明明壓力力F發(fā)生變變化【解析】F向上壓壓膜片片電極極,使得電電容器器兩板板間的的距離離減小小,電容器器的電容容增加加,又因電電容器器兩極極板間間的電電壓不不變,所以電電容器器的電電荷量增加加,電容器器繼續(xù)續(xù)充電電.綜上所所述,選項(xiàng)B、D正確.【答案】BD知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)2.如如圖所所示,一個(gè)個(gè)平行行板電電容器器,板板間距距離為為d,當(dāng)對(duì)對(duì)其加加上恒恒定不不變的電壓壓后,A、B兩板的的電勢勢分別別為+φ和-φ,下述述結(jié)論論正確確的是是()A.電電容器器兩極極板間間可形形成勻勻強(qiáng)電電場,電場場強(qiáng)度度大小小為E=B.電電容器器兩極極板間間各點(diǎn)點(diǎn)的電電勢,有的的相同同,有有的不不同;有正正的,有負(fù)負(fù)的,有有為零零的C.若若只減減小兩兩極板板間的的距離離d,該電電容器器的電電容C要增大大,極極板上上帶的電荷荷量Q也會(huì)增增加D.若若有一一個(gè)電電子水水平射射入穿穿越兩兩極板板之間間的電電場,則電電子的的電勢勢能一一定定會(huì)會(huì)減減小小知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能【解析析】由題題意意可可知知,兩板板間間電電壓壓為為2φ,電場場強(qiáng)強(qiáng)度度E=,A錯(cuò)誤誤;板間間與板板平平行行的的中中線線上上電電勢勢為為零零,中線線上上方方為為正正,下方方為為負(fù)負(fù),故B正確確;由C=知,d減小小,C增大,由Q=CU知,極板帶電電量Q增加,C正確;電子水平射入入穿越兩兩極板之之間的電電場時(shí),電場力一一定對(duì)電電子做正正功,電子的電勢勢能一定定減小,D正確.【答案】BCD知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)3.如圖圖所示,在O點(diǎn)放置正正點(diǎn)電荷荷Q,a、b兩點(diǎn)的連連線過O點(diǎn),且Oa=ab.以下說法法正確的的是()A.將質(zhì)質(zhì)子從a點(diǎn)由靜止止釋放,質(zhì)子向向b做勻加速速運(yùn)動(dòng)B.將質(zhì)質(zhì)子從a點(diǎn)由靜止止釋放,質(zhì)子運(yùn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的速率率為v,則將αα粒子從a點(diǎn)由靜止止釋放后后運(yùn)動(dòng)到到b點(diǎn)的速率率為vC.若電子以以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)的線速度度為v,則電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)的線速度度為2vD.若電子以以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)的線速度度為v,則電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)的線速度度為知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析】由于庫侖力變變化,因此質(zhì)子向b做變加速運(yùn)動(dòng)動(dòng),A錯(cuò)誤;由于a、b之間的電勢差差恒定,根據(jù)動(dòng)能定理理qU=mv2,可得v=,則知α粒子從a點(diǎn)由靜止釋放放后運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的速率為v,B正確;當(dāng)電子以O(shè)a為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)k=m,可得v=,則知電子以O(shè)b為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速速度為v,C、D錯(cuò)誤.【答案】B知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.(2011年濟(jì)南模模擬)如圖甲甲所示,兩平平行金屬板間間有一勻強(qiáng)電電場,板長為L,板間距離為為d,在板右端L處有一豎直放放置的光屏M,一帶電荷量為q,質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板板中央射入板板間,最后垂垂直打在M屏上,則下列結(jié)論正確確的是()A.板間電場場強(qiáng)度大小為為B.板間電場場強(qiáng)度大小為為C.質(zhì)點(diǎn)在板板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)間和它從板板的右端運(yùn)動(dòng)動(dòng)到光屏的時(shí)時(shí)間相等D.質(zhì)點(diǎn)在板板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)間大于它從從板的右端運(yùn)運(yùn)動(dòng)到光屏的的時(shí)間【解析】當(dāng)質(zhì)點(diǎn)所受電電場力方向向向上且大于重重力時(shí),質(zhì)點(diǎn)才可能垂直打到屏上上.由運(yùn)動(dòng)的合合成與分解解知識(shí),可知質(zhì)點(diǎn)在在水平方向向上甲知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)一直做勻速速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng),所以質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在電場場中做類平平拋運(yùn)動(dòng)的的時(shí)間和在重力場中中做斜向上上拋運(yùn)動(dòng)的的時(shí)間相等等.由運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律可知知質(zhì)點(diǎn)在水平方向上上做勻速直直線運(yùn)動(dòng),vx=v0;在豎直方方向上:在在電場中vy=at,如圖乙所示,離開電場場后質(zhì)點(diǎn)做做斜向上拋拋運(yùn)動(dòng),vy=gt,由此運(yùn)動(dòng)動(dòng)過程的對(duì)稱性可知知a=g,由牛頓第第二定律得得:qE-mg=ma=mg,解得:E=.故B、C正確確.乙【答案】BC知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)一、平行板板電容器的的動(dòng)態(tài)分析析知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例1如圖圖所示,水水平放置的的兩個(gè)平行行的金屬板板A、B帶等量的異種電電荷,A板帶負(fù)電荷荷,B板接地.若若將A板向上平移移到虛線位位置,在A、B兩板中間的的一點(diǎn)P的電場強(qiáng)度度E和電勢φ的變化情況況是()A.E不變,φ改變B.E改變,φ不變C.E不變,φ不變D.E改變,φ改變知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】本題以平行行板電容器器為背景,考查當(dāng)平行行板電容器器兩極板距離發(fā)發(fā)生變化時(shí)時(shí),引起電學(xué)量量的變化.處理這類問問題,往往首先根根據(jù)電容的決決定式判斷斷電容大小小的變化,進(jìn)而判斷電電學(xué)量的變變化.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】當(dāng)將A板向上平移移到虛線位位置時(shí),意味著平行行板之間的距離拉大大,由C=知,電容C減小,由題意知電電容上的帶帶電量不變變,由Q=CU可知,U必變大;由U=Ed,Q=CU=U=Ed=知,E不變,由于P點(diǎn)到B板的距離不不變,故PB之間的電壓壓不變,故應(yīng)選C.【答案】C知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)勢為0,電電場中任一一點(diǎn)的電勢勢均大于零零.還可根根據(jù)E電=qφA求電荷在某某點(diǎn)A的電勢能.解決電容器器動(dòng)態(tài)問題題的思路方法概述分析電容器器結(jié)構(gòu)變化化引起的動(dòng)動(dòng)態(tài)問題時(shí)時(shí)要弄清三三點(diǎn):①電容器兩極板是否與與電源相連連接?②哪個(gè)極板接接地?③③C值通通過過什什么么途途徑徑改改變:若電電容容器器充充電電后后脫脫離離電電源源,則隱隱含含““Q不變變””;若電電容容器器始始終終接接在電電源源上上,則隱隱含含““U不變變””;若帶帶正正電電極極板板接接地地,則該該極極板板電電勢勢為為0,電場場中中任任一一點(diǎn)點(diǎn)的的電電勢勢均均小小于于零零;若帶帶負(fù)負(fù)電電極極板板接接地地,則該該極極板板電電知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)(2)用用決決定定式式C=分析析平平行行板板電電容容器器電電容容的的變變化化.(1)確確定定不不變變量量(分分析析電電壓壓不不變變或或電電荷荷量量不不變變).(3)用用定定義義式式C=分析析電電容容器器所所帶帶電電荷荷量量或或兩兩極極板板間間電電壓壓的的變變化化.(4)用用E=分析析電電容容器器極極板板間間場場強(qiáng)強(qiáng)的的變變化化.(5)電電容容器器兩兩種種基基本本情情況況知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)例2如如圖圖所所示示,板板長長L=4cm的的平平行行板板電電容容器器,板板間間距距離離d=3cm,板板與與水水平平方方向向夾夾角角α=37°,兩兩板板所所加加電電壓壓U=100V,有有一一帶帶負(fù)負(fù)電電液液滴,帶電電荷量q=3×10-10C,以v0=1m/s的的水平速速度自A板邊緣水水平進(jìn)入入電場,在在電場中中仍沿水水平方向向并恰好好從B板邊緣水水平飛出出.求:(cos37°=0.8,sin37°=0.6,g取10m/s2)二、帶電電粒子在在電場中中的平衡衡與勻變變速運(yùn)動(dòng)動(dòng)知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)(2)液液滴飛出出時(shí)的速速度.【名師點(diǎn)金金】本題首先先要對(duì)液液滴進(jìn)行行受力分分析,根據(jù)其運(yùn)運(yùn)動(dòng)特征征確定合力方方向,進(jìn)而分析析其運(yùn)動(dòng)動(dòng)性質(zhì),再選用用合適適的力力學(xué)規(guī)規(guī)律解解題.(1)液滴滴的質(zhì)質(zhì)量.知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)(1)qcos37°=mg解得m=8×10-8kg.【規(guī)范全全解】由于帶帶電粒粒子重重力方方向豎豎直向向下,所受電電場力力方向向只能垂直直兩板板向上上,其合力力方向向水平平向右右,做勻加加速運(yùn)運(yùn)動(dòng).知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)(2)qsin37°=maa=gtan37°=g設(shè)液滴滴在平平行板板中飛飛行的的距離離為x,則x==0.05m又因v2-=2ax所以v=≈1.32m/s或:液液滴受受到的的合外外力F=mgtan37°由動(dòng)能能定理理得:Fx=mv2-m解得:v≈1.32m/s.【答案】(1)8×10-8kg(2)1.32m/s知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)1.帶帶電粒粒子在在電場場中靜靜止或或做勻勻速直直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí),實(shí)實(shí)際上上就是是有電電場力的物物體的的平衡衡問題題,求求解時(shí)時(shí)要注注意電電場力力的特特點(diǎn),求解解步驟驟為:選取取研究對(duì)象,受力分析析并畫出受受力圖,再再由平衡條條件列出具具體方程求求未知量.方法概述知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.帶電粒粒子做勻變變速直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí),若若帶電粒子子沿與電場場線平行的的方向進(jìn)入勻強(qiáng)強(qiáng)電場,僅僅受到電場場力作用,則電場力力與運(yùn)動(dòng)方方向在同一一直線上,做勻勻加速直線線運(yùn)動(dòng).若若帶電粒子子在電場中中除受電場場力外,還還受到其他力作用用,則在垂垂直于運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向上所所受合力為為零;在運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向上上所受合力不為為零,做勻勻加速直線線運(yùn)動(dòng).這這類問題可可用牛頓定定律或能量量觀點(diǎn)求解.對(duì)帶電粒子子在電場中中進(jìn)行受力力分析,要要注意:知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)帶電電顆粒:如如液滴、油油滴、塵埃埃、小球等等,除有說說明或有明明確的暗示以外,一一般都不能能忽略重力力.三、帶電粒粒子在電場場中的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)(1)基本本粒子:如如電子、質(zhì)質(zhì)子、α粒粒子、離子子等,除有有說明或有有明確的暗示以外,一般都不不考慮重力力(但并不不忽略質(zhì)量量).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例3(2011年濟(jì)濟(jì)南模擬)如圖所示示,甲圖是是用來使帶帶正電的離子加速和和偏轉(zhuǎn)的裝裝置.乙圖圖為該裝置置中加速與與偏轉(zhuǎn)電場場的等效模模型.以y軸為界,左左側(cè)為沿x軸正方向的的勻強(qiáng)電場場,場強(qiáng)為為E.右側(cè)為沿沿y軸負(fù)方向的的勻強(qiáng)電場場.已知OA⊥AB,OA=AB,且OB間的電勢差差為U0.若在x軸上的C點(diǎn)無初速地地釋放一個(gè)個(gè)電荷量為為q、質(zhì)量為m的正離子(不計(jì)重力力),結(jié)果果正離子剛剛好通過B點(diǎn).求:知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)粒子子通過B點(diǎn)的速度大大小.【名師點(diǎn)金】本題中,離子先加加速后偏偏轉(zhuǎn),根據(jù)動(dòng)能能定理及及類平拋拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律律易于求求解.(1)CO間的距離離d.知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)【規(guī)范全解解】(1)設(shè)正離子子到達(dá)O點(diǎn)的速度度為v0(其方向沿沿x軸的正方方向)則正離子子由C點(diǎn)到O點(diǎn)由動(dòng)能能定理得得:qEd=m-0而正離子子從O點(diǎn)到B點(diǎn)做類平平拋運(yùn)動(dòng)動(dòng),則:OA=·t2AB=v0t而OA=AB解得:d=.知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)(2)設(shè)設(shè)正離子子到B點(diǎn)時(shí)速度度大小為為vB,正離子子從C到B過程中由由動(dòng)能定定理得:qEd+qU0=m-0解得:vB=.【答案】(1)(2)方法概述述帶電粒子子垂直進(jìn)進(jìn)入勻強(qiáng)強(qiáng)電場后后的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),和重重物在重重力場中中的平拋拋運(yùn)動(dòng)很相相似,可可以用類類比的方方法來解解決電場場中的類類平拋運(yùn)運(yùn)動(dòng)問題題.知識(shí)建構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)2.從從力力學(xué)學(xué)的的觀觀點(diǎn)點(diǎn)和和能能量量的的觀觀點(diǎn)點(diǎn)著著手手.按按力力學(xué)學(xué)問問題題的的分分析析方方法法加加以以分分析,分分析析帶帶電電粒粒子子在在運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)過過程程中中其其他他形形式式的的能能和和動(dòng)動(dòng)能能之之間間的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化過過程時(shí)時(shí),可可應(yīng)應(yīng)用用動(dòng)動(dòng)能能定定理理,也也可可以以用用能能量量守守恒恒定定律律.兩個(gè)個(gè)重重要要推推論論:①若不不同同的的帶帶電電粒粒子子是是從從靜靜止止經(jīng)經(jīng)過過同同一一加加速速電電壓壓U0加速速后后進(jìn)進(jìn)入入偏偏轉(zhuǎn)電電壓壓U1的偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電場場,其偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角和和偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距距離離分分別別滿滿足足tanθ=和y=,即不不同同的的帶帶電電粒粒子子從從靜靜止止經(jīng)經(jīng)過過同同一一電電場場加加速速后后進(jìn)進(jìn)入入同同一一偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電場場,它們們在在電電場場中中的的偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角和和偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距距離離總總是是相相同同的的,粒子子的的偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角和偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距距離離與與粒粒子子的的q、m無關(guān)關(guān),僅決決定定于于1.類類似似于于平平拋拋運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的分分析析處處理理,應(yīng)應(yīng)用用運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的合合成成和和分分解解的的知知識(shí)識(shí).知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)極板板間間的的處沿沿直直線線射射出出一一樣樣.注意意:以以上上結(jié)結(jié)論論均均適適用用于于帶帶電電粒粒子子可可從從電電場場中中穿穿出出情情況況.如如果果帶帶電電粒粒子沒沒有有從從電電場場中中穿穿出出,此此時(shí)時(shí)v0t不再再等等于于板板長長L,應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)情情況況進(jìn)進(jìn)行行分分析析.②粒粒子子垂垂直直電電場場方方向向射射入入,其其出出射射速速度度的的反反向向延延長長線線與與入入射射速速度所所在在直直線線相相交交于于電電場場中中點(diǎn)點(diǎn),即即粒粒子子從從偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電場場中中射射出出時(shí)時(shí),就就像像是是從從知識(shí)識(shí)建建構(gòu)構(gòu)技能能建建構(gòu)構(gòu)變式式訓(xùn)訓(xùn)練練1(2011年年海海淀淀模模擬擬)打打印印機(jī)機(jī)是是辦辦公公的的常常用用工工具具,噴噴墨墨打打印印機(jī)是是其其中中的的一一種種.如如圖圖是是噴噴墨墨打打印印機(jī)機(jī)的的工工作作原原理理簡簡化化圖圖.其其中中墨墨盒盒可可以噴噴出出半半徑徑約約為為10-5m的的墨墨汁汁微微滴滴,大大量量的的墨墨汁汁微微滴滴經(jīng)經(jīng)過過帶帶電電室室時(shí)時(shí)被被帶上上負(fù)負(fù)電電荷荷,成成為為帶帶電電微微粒粒.墨墨汁汁微微滴滴所所帶帶電電荷荷量量的的多多少少由由計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)的的輸入信信號(hào)按按照文文字的的排列列規(guī)律律進(jìn)行行控制制.帶帶電后后的微微滴以以一定定的初初速度進(jìn)進(jìn)入由由兩塊塊平行行帶電電金屬屬板形形成的的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電場場中,微滴滴經(jīng)過過電場場的作用用發(fā)生生偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)后打打在紙紙面上上,顯顯示出出字體體.若若某種種噴墨墨打印印機(jī)的的偏轉(zhuǎn)電場場極板板長度度為l,兩板板間的的距離離為d,偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電場場極板板的右右端距距紙面面的距離離為b,某個(gè)個(gè)帶電電微滴滴的質(zhì)質(zhì)量為為m,沿兩兩板間間的中中心線線以初初速度度v0進(jìn)入偏偏轉(zhuǎn)電電場,偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電場場兩極極板間間電壓壓為U.該微微滴離離開電電場時(shí)時(shí)的速速度大小小為v,不計(jì)計(jì)微滴滴受到到的重重力和和空氣氣阻力力的影影響,忽略略電場場邊緣緣處場強(qiáng)強(qiáng)的不不均勻勻性.求:知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)(2)該帶帶電微微滴到到達(dá)紙紙面時(shí)時(shí)偏離離原入入射方方向的的距離離y.(1)該帶帶電微微滴所所帶的的電荷荷量q.(3)在微微滴的的質(zhì)量量和所所帶電電荷量量以及及進(jìn)入入電場場的初初速度度均一一定的的條件下,分析析決定定打印印在紙紙上字字體大大小的的因素素有哪哪些?若要要使紙紙上的的字體高度度放大大,可可以采采取的的措施施是什什么?知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)【規(guī)范全全解】(1)帶電微微滴進(jìn)進(jìn)入電電場后后,做類平平拋運(yùn)運(yùn)動(dòng),離開電電場時(shí)時(shí),沿垂直直電場場方向向的速速度大大小為為v0,沿電場場方向向的速速度大大小vy=設(shè)帶電電微滴滴在電電場中中運(yùn)動(dòng)動(dòng)的時(shí)時(shí)間為為t,根據(jù)據(jù)牛頓頓第二二定律律與運(yùn)運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué)公式vy=tt=解得:q=.知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)(2)帶電電微滴滴離開開電場場后做做勻速速直線線運(yùn)動(dòng)動(dòng),設(shè)設(shè)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向向與v0方向的的夾角為θ,根據(jù)平拋拋運(yùn)動(dòng)的特特點(diǎn),有:tanθ==解得:y=(b+?).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)由(1)問和和(2)問問的結(jié)果可可知,微滴滴到達(dá)紙面面上時(shí)偏離離原入射方方向的距離y=(b+)y的數(shù)值越大大,即紙面面上的字體體越大.在在m、q以及v0一定的條件件下,若要使紙上的的字體高度度放大,可可以增大偏偏轉(zhuǎn)電場兩兩極板間的的電壓U、偏轉(zhuǎn)極板的的右端距紙紙面的距離離b或偏轉(zhuǎn)極板板的長度l,也可以減減小偏轉(zhuǎn)電場兩極極板間的距距離d.【答案】(1)(2)(b+?)(3)見規(guī)規(guī)范全解知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例4如圖甲所示示,真空中的電電極K連續(xù)不斷地地發(fā)出電子子(電子的初速度可忽忽略不計(jì)),經(jīng)電壓為U的電場加速速,加速電壓U隨時(shí)間t變化的圖象如圖圖乙所示.每個(gè)電子通通過加速電電場的過程程時(shí)間極短短,可認(rèn)為加速電壓不不變.電子被加速速后由小孔孔S穿出,沿兩個(gè)彼此此靠近且正正對(duì)的水平金屬屬板A、B間中軸線從從左邊緣射射入A、B兩板間的偏偏轉(zhuǎn)電場,A、B兩板長均為為L=0.20m,兩板之間距距離d=0.050m,A板的電勢比比B板的電勢高高.A、B板右側(cè)邊緣緣到豎直放放置的熒光光屏P(面積足夠大大)之間的距離b=0.10m,熒光屏的中中心點(diǎn)O與A、B板的中心軸軸線在同一一水平直線上上.不計(jì)電子之之間的相互互作用力及及其所受重重力,求:四、帶電粒粒子在交變變電場中的的運(yùn)動(dòng)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)當(dāng)A、B板間所加電電壓U'=50V時(shí),電電子打在熒熒光屏上距距離中心點(diǎn)點(diǎn)O多遠(yuǎn)的范圍圍內(nèi)?【名師點(diǎn)金】本題中加速速電壓的大大小是變化化的,當(dāng)帶電粒子子通過這類電場時(shí)(1)要使使電子都打打不到熒光光屏上,則則A、B兩板間所加加電壓U'應(yīng)滿足什什么條件?知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)設(shè)電子的質(zhì)質(zhì)量為m、電荷量為為e,電子通過加加速電場后的速度為為v,由動(dòng)能定理理有eU=mv2電子通過偏偏轉(zhuǎn)電場的的時(shí)間t=,此過程中中電子的側(cè)側(cè)向位移y=at2=

(

)2

聯(lián)立上述兩式式解得y=要使電子都打打不到屏上,應(yīng)滿足U取最大值800V時(shí)仍仍有y>代入數(shù)據(jù)可得得,U'至少為100V.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)當(dāng)電子子恰好從A板右邊緣射出出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)時(shí),其側(cè)移量量最大ymax==2.5cm電子飛出偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電場時(shí),其其速度的反向向延長線通過過偏轉(zhuǎn)電場的的中心,設(shè)電子打在屏上上距中心點(diǎn)的的最大距離為為Ymax,則由幾何關(guān)關(guān)系可知=解得:Ymax=ymax=5.0cm由第(1)問問中的y=可知,在其他他條件不變的的情況下,U越大,y越小,所以當(dāng)U=800V時(shí),電子通通過偏轉(zhuǎn)電場場的側(cè)移量最最小知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)其最小側(cè)移量量ymin==1.25×10-2m=1.25cm同理,電子打打在屏上距中中心點(diǎn)的最小小距離Ymin=ymin=2.5cm所以電子打在在屏上距中心心點(diǎn)O在2.5cm~5.0cm的范圍圍內(nèi).【答案】(1)U'至少為100V(2)距中心心點(diǎn)O在2.5cm~5.0cm的范范圍內(nèi)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)方法概述帶電粒子在交交變電場中的的運(yùn)動(dòng)問題,通常有兩類類問題:一類類是電場的大小恒定而而方向改變(如:圖象為為方波),另另一類是電場場大小、方向均變化(如如:圖象為鋸鋸齒波或正弦弦波).這兩兩類問題均涉涉及力學(xué)和電場知識(shí)的綜綜合應(yīng)用,解解決問題的基基本思路是從從受力分析出出發(fā),搞清楚受力大小小、方向的變變化特點(diǎn),在在此基礎(chǔ)上進(jìn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析析,找出粒子的運(yùn)動(dòng)形形式,才能應(yīng)應(yīng)用物理規(guī)律律解題.具體體的解題方法法是:知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)電場的的大小恒定而而方向改變(圖象為方波波)解決問題方法法有:①對(duì)帶電粒子在在電場中的受受力情況和運(yùn)運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行逐段分析,將這部分電場場看成勻強(qiáng)電電場,分段進(jìn)行計(jì)算算,這種方法較為復(fù)雜;②用圖象法解題題:從題中給出的的圖象出發(fā),畫出粒子運(yùn)動(dòng)動(dòng)的v—t圖,畫圖象的具體體順序是:U—t圖→E—t圖→F—t圖→a—t圖→v—t圖,再根據(jù)v—t圖解題.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)電場大大小、方向均均變化(圖象象為鋸齒波或或正弦波)這類問題通常常有一個(gè)特點(diǎn)點(diǎn),就是粒子子在電場中運(yùn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間很很短(與電場變化的周期期相比),粒粒子在電場中中運(yùn)動(dòng)的很短短時(shí)間內(nèi),電電場變化很小,以至于忽忽略,認(rèn)為粒粒子在通過電電場的這段很很短的時(shí)間內(nèi)內(nèi)電場沒有發(fā)生變化.計(jì)計(jì)算出粒子恰恰不能通過電電場的電壓(遏止電壓)或場強(qiáng)大小(遏止場強(qiáng)強(qiáng)),然后對(duì)對(duì)照題中所給給圖象進(jìn)行分分析,解決其其他問題.變式訓(xùn)練2如如圖甲所所示,A、B為水平放置置的平行金金屬板,板板間距離為d(d遠(yuǎn)小于板的的長和寬),在兩板板之間有一一帶負(fù)電的的質(zhì)點(diǎn)P.已知若在在A、B之間加電壓壓U0,則質(zhì)點(diǎn)P可以靜止平平衡.現(xiàn)在在A、B間加上如圖圖乙所示的隨時(shí)時(shí)間t變化的電壓壓U,在t=0時(shí),質(zhì)質(zhì)點(diǎn)P位于A、B間的中點(diǎn)處處且初速度為0,已知質(zhì)質(zhì)點(diǎn)P能在A、B之間以最大大的幅度上上下運(yùn)動(dòng)而而又不與兩板相碰碰,求圖中中U改變的各時(shí)時(shí)刻t1、知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)從中點(diǎn)上升升到最高點(diǎn)點(diǎn),及以后后每次從最最高點(diǎn)到最最低點(diǎn)或從從最低點(diǎn)到到最高點(diǎn)的過過程中,電電壓只改變變一次.)甲乙乙知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)丙知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】設(shè)質(zhì)點(diǎn)P的質(zhì)量為m,電荷量為q,當(dāng)A、B間加電壓U0時(shí),根據(jù)題意有有q=mg當(dāng)兩板間所所加電壓為為2U0時(shí),P的加速度向向上,設(shè)其其大小為a,則q-mg=ma,聯(lián)立解得得a=g.當(dāng)兩板間的的電壓為零零時(shí),P只受重力,加速度方方向向下,大小為g,要P以最大幅度上上下運(yùn)動(dòng),而又不與與兩板相碰碰,則P到達(dá)A板或或B板時(shí)時(shí)速速度度必必為零零.根根據(jù)據(jù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的對(duì)對(duì)稱零.到達(dá)A板后,在在重力作作用下,自由下下落直到到A、B的中點(diǎn),然后又又加上電電壓2U0,使質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)P向下做勻勻減速運(yùn)運(yùn)動(dòng),至至B板時(shí),速速度恰好好減為零零,然后后反知識(shí)建構(gòu)構(gòu)技能建構(gòu)構(gòu)向加速,達(dá)到A、B中點(diǎn)時(shí)撤撤去電場場,在重重力作用用下做勻勻減速運(yùn)運(yùn)動(dòng)到A板時(shí),速度度恰好好為零零,以以后重重復(fù)上上述運(yùn)運(yùn)動(dòng)過過程.綜合以以上分分析,質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)動(dòng)過程程可用用v-t圖象表表示,如圖圖丙所所示由勻變變速直直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)規(guī)律有有d=a,其中中a=g,解得得t1=設(shè)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)P從A板自由由下落落到AB兩板中中點(diǎn)所所歷經(jīng)經(jīng)的時(shí)時(shí)間為為Δt,則d=gΔt2,Δt=所以t2=2t1+Δt=(+1)由對(duì)稱稱性得得,t3=2t1+3ΔΔt=(+3)知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)同理得得t4=(+5)所以tn=(+2n-3)(n≥2).【答案】t1=t2=(+1)t3=(+3)tn=(+2n-3)(n≥2)知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)高考真真題1(2011年年高考考·天天津理理綜卷卷)板板間距距為d的平行行板電電容器器所帶電電荷量量為Q時(shí),兩勢差為U2,板間場強(qiáng)為E2,下列說法正確的是

(

)A.U2=U1,E2=E1B.U2=2U1,E2=4E1C.U2=U1,E2=2E1D.U2=2U1,E2=2E1知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)【解析提提示】根據(jù)電電容的的定義義式和和決定定式聯(lián)聯(lián)合解解題,同時(shí)注注意應(yīng)應(yīng)用勻強(qiáng)電電場場場強(qiáng)公公式.【命題分分析】考查平平行板板電容容器的的相關(guān)關(guān)知識(shí)識(shí),這類試試題重重現(xiàn)率率很高高.在高考考復(fù)習(xí)習(xí)備考考過程程中,應(yīng)注意意電容容器的的兩種種基本本情況況.知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)【規(guī)范全全解】根據(jù)U=和C=,可求得得U=,所以U1∶U2=1∶∶1,又E=,所以E1∶E2=1∶∶2,E2=2E1.綜上所所述,C正確.【答案】C知識(shí)建建構(gòu)技能建建構(gòu)考向預(yù)預(yù)測1(2011年年湖南南長沙沙高三三質(zhì)檢檢)如如圖所所示,將開開關(guān)S閉合合到1位置,對(duì)平平行板板電容容器充充電,充電電完成成后,將開開關(guān)S閉合合到2位置置,讓讓其放電,在開開關(guān)S閉合合瞬間間將產(chǎn)產(chǎn)生火火花.放電電后,再次次將開開關(guān)S合到到1位位置,對(duì)平行行板電電容器器充電電,然然后斷斷開開開關(guān),將兩兩金屬屬板間間距離離拉大大些,并再再次將開關(guān)閉閉合到2位位置,讓其其放電,產(chǎn)產(chǎn)生火花,則兩次放放電過程相相比較()A.兩次放放電過程放放出的電荷荷量相等B.兩次放放電過程釋釋放的能量量相等C.第二次次放電過程程放出的電電荷量較大大D.第二次次放電過程程釋放的能能量較小知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)同,故放【答案】A【解析】兩次充電是是用同一電電源進(jìn)行的的,所以所充電電的電荷量量相知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)高考考真真題題2(2011年年高高考考··浙浙江江理理綜綜卷卷)如如圖圖甲甲所所示示,靜靜電電除除塵塵裝裝置置中中有一一長長為為L、寬寬為為b、高高為為d的矩矩形形通通道道,其其前前、、后后面面板板使使用用絕絕緣緣材材料,上上、、下下面面板板使使用用金金屬屬材材料料.圖圖乙乙是是裝裝置置的的截截面面圖圖,上上、、下下兩兩板板與與電電壓恒恒定定的的高高壓壓直直流流電電源源相相連連.質(zhì)質(zhì)量量為為m、電荷量為-q、分布均勻的的塵埃以水平速度度v0進(jìn)入矩形通道道,當(dāng)帶負(fù)電電的塵埃碰到到下板后其所所帶電荷被中和,同時(shí)被收集集.通過調(diào)整整兩板間距d可以改變收集集效率η.當(dāng)d=d0時(shí),η為81%(即即離下板0.81d0范圍內(nèi)的塵埃埃能夠被收集集).不計(jì)塵塵埃的重力及塵埃埃之間的相互互作用.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)求收集集效率η與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系.(1)求收集集效率為100%時(shí),兩兩板間距的最最大值dm.(3)若單位位體積內(nèi)的塵塵埃數(shù)為n,求穩(wěn)定的工工作時(shí)單位時(shí)時(shí)間下板收集集的塵埃質(zhì)量與兩板間距d的函數(shù)關(guān)系,并繪出圖線線.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【命題分析】本題主要考查查帶電粒子在在電場中的偏偏轉(zhuǎn),平拋運(yùn)動(dòng)等知識(shí)的綜合應(yīng)應(yīng)用.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】(1)帶電粒子進(jìn)入入通道后,在電場力的作作用下,做類平拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)d=d0時(shí),離下板0.81d0內(nèi)的粒子可到到達(dá)下板的右右端,改變d后,全部粒子到達(dá)下下板的右端,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)用比例求解解.(2)由題意知,收集率η為能收集離下下板高度與板板間距離的百百分比,因此,分兩種情況進(jìn)行分分析:全部收集與部部分收集.(3)收集的單位時(shí)時(shí)間內(nèi)塵埃質(zhì)質(zhì)量也要分兩種種情況:全部收集與部部分收集.本題就是計(jì)算算單位時(shí)間打打到下板塵埃的的質(zhì)量.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)收集效率η為81%,即離下板0.81d0的塵埃恰好到到達(dá)下板的右端邊邊緣,設(shè)高壓電源的的電壓為U,則在水平方向向有:L=v0t在豎直方向有有:0.81d0=at2其中a===當(dāng)減小兩板間間距時(shí),能夠夠增大電場強(qiáng)強(qiáng)度,提高裝裝置對(duì)塵埃的的收集效率.收集效率恰好好為100%時(shí),兩板間間距即為dm甲,如果進(jìn)一步步減小d,收集效率仍為100%