高考物理一輪復(fù)習(xí)課件：第八章 靜電場(chǎng) 第三講 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

第三講電容器

帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、電容器模型++++----

1.C定義式：A靜電計(jì)思考：電容C由哪些因數(shù)決定呢？Q不變2.兩類問題

①Q(mào)不變：d↑(拉面條)C↓U↑E不變U+Q-Q+Q-QS↓(擠面條)C↓U↑E變大

2.兩類問題++++----AQ不變Q是面條②U不變d↑C↓Q↓E變小U+Q-QS↓C↓Q↓E不變++++----AU不變2.兩類問題

①Q(mào)不變：Q是面條②U不變++++----A2.兩類問題

①Q(mào)不變：Q是面條③二極管:d↓CQUS↓C↓Q↓?U→E變大→E變大↑

是單向閥門↑↑第三講電容器

帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、電容器模型二、帶電體直線模型+_U1-qm1.基本粒子:V0

d

V0/思考:從中間釋放，求兩次速度之比和時(shí)間之比？

注意:釋放位置不同，

W不同,a不變第三講電容器

帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、電容器模型二、帶電體直線模型+_U1-qm1.基本粒子:V0

d

+_-qmdh2.帶電小球.塵埃.油滴

U1=?a=?

三、帶電體的偏轉(zhuǎn)++++++------VV0Vyy+_U1U2V0Ld1.偏轉(zhuǎn)距離y2.偏轉(zhuǎn)角

d1-qm

V=?

3.末速度

三、帶電體的偏轉(zhuǎn)++++++------VV0Vyy+_U1U2V0Ld1.偏轉(zhuǎn)距離y2.偏轉(zhuǎn)角

d1-qmV=?

3.末速度注意：①不同粒子經(jīng)同一加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，y和?相同。②末速度與q/m(比荷)有關(guān)，末動(dòng)能？只與q有關(guān)。思考：如果帶電體的重力要考慮，那會(huì)怎么偏轉(zhuǎn)？四、示波管++++++------VV0Vyy+_U1U2V0Ldd1-qmY=?L/2

1.原理0S電子槍偏轉(zhuǎn)電極+-XX、y、yXX、y、y熒光屏2.構(gòu)造:電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏亮斑四、示波管

1.原理電極XX、所加的鋸齒電壓電子槍偏轉(zhuǎn)電極+-XX、y、y亮斑XX、y、y熒光屏3.掃描電壓：XX、y、yXX、y、yt12t1Uy4t1四、示波管4.信號(hào)電壓：YY、上的各種電壓XX、y、yt12t1Uy4t1t12t1UX4t1XX、y、yXX、上的鋸齒電壓3.掃描電壓：四、示波管思考：掃描電壓的周期是信號(hào)電壓的兩倍，波形是什么樣？[微點(diǎn)判斷](1)電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和。 ()(2)電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比。()(3)放電后的電容器電荷量為零，電容也為零。()(4)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中只能做類平拋運(yùn)動(dòng)。()(5)帶電粒子在電場(chǎng)中，只受電場(chǎng)力時(shí)，也可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)()(6)示波管屏幕上的亮線是由于電子束高速撞擊熒光屏而產(chǎn)生的()(7)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力一定可以忽略不計(jì)。 ()××××√√×

提能點(diǎn)(一)平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析

電容器與電源斷開1．(魯科版新教材習(xí)題改編)如圖所示，平行板電容器充電后與電源斷開，正極板接地，兩板間有一個(gè)帶負(fù)電的試探電荷固定在P點(diǎn)。靜電計(jì)的金屬球與電容器的負(fù)極板連接，外殼接地。以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，φ表示P點(diǎn)的電勢(shì)，Ep表示該試探電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板緩慢向右平移一小段距離(靜電計(jì)所帶電荷量可忽略不計(jì))，各物理量變化情況描述正確的是(

)A．E增大，φ降低，Ep減小，θ增大B．E不變，φ降低，Ep增大，θ減小C．E不變，φ升高，Ep減小，θ減小D．E減小，φ升高，Ep減小，θ減小C

電容器與電源連接2．(2021年8省聯(lián)考·河北卷)(多選)如圖，某電容器由兩水平放置的半圓形金屬板組成，板間為真空。兩金屬板分別與電源兩極相連，下極板固定，上極板可以繞過圓心且垂直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。起初兩極板邊緣對(duì)齊，然后上極板轉(zhuǎn)過10°，并使兩極板間距減小到原來的一半。假設(shè)變化前后均有一電子由靜止從上極板運(yùn)動(dòng)到下極板。忽略邊緣效應(yīng)，則下列說法正確的是(

)A．變化前后電容器電容之比為9∶17B．變化前后電容器所帶電荷量之比為16∶9C．變化前后電子到達(dá)下極板的速度之比為

∶1D．變化前后電子運(yùn)動(dòng)到下極板所用時(shí)間之比為2∶1AD

電路中含有二極管3．(多選)

如圖所示，直流電源、滑動(dòng)變阻器、平行板電容器與理想二極管(正向電阻為0，反向電阻無窮大)連接，電源負(fù)極接地。開始時(shí)電容器不帶電，閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后，一帶電油滴恰能靜止在電容器中的P點(diǎn),在開關(guān)S保持接通的狀態(tài)下，下列說法正確的是(

)A．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，帶電油滴將會(huì)向上運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí)，帶電油滴將仍然靜止C．當(dāng)電容器的下極板向下移動(dòng)時(shí)，P點(diǎn)的電勢(shì)將不變D．當(dāng)電容器的下極板向左移動(dòng)時(shí)(P點(diǎn)仍處在電場(chǎng)中)，極板間的場(chǎng)強(qiáng)將增大BDA．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，帶電油滴將會(huì)向上運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí)，帶電油滴將仍然靜止C．當(dāng)電容器的下極板向下移動(dòng)時(shí)，P點(diǎn)的電勢(shì)將不變D．當(dāng)電容器的下極板向左移動(dòng)時(shí)(P點(diǎn)仍處在電場(chǎng)中)，極板間的場(chǎng)強(qiáng)將增大BD

帶電體在電場(chǎng)中的勻變速直線運(yùn)動(dòng)例1．(多選)如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板間距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N。今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回。若保持兩極板間的電壓不變，則(

)A．把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自

P點(diǎn)自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)

自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C．把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落ACD例2

如圖所示，傾斜放置的平行板電容器兩極板與水平面夾角為θ，極板間距為d，帶負(fù)電的微粒質(zhì)量為m、帶電荷量為q，從極板M的左邊緣A處以初速度v0水平射入，沿直線運(yùn)動(dòng)并從極板N的右邊緣B處射出，重力加速度為g，則()A.微粒到達(dá)B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為

mv02B.微粒的加速度大小等于gsinθC.兩極板的電勢(shì)差UMN＝D.微粒從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程，電勢(shì)能減少C[典例]如圖所示，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)，在正極板附近有一質(zhì)量為m、電荷量為q1(q1>0)的粒子A；在負(fù)極板附近有一質(zhì)量也為m、電荷量為－q2(q2>0)的粒子B。僅在電場(chǎng)力的作用下兩粒子同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)。已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距3l/7的平面Q，兩粒子間相互作用力可忽略，不計(jì)重力，則以下說法正確的是(

)A．電荷量q1與q2的比值為3∶7B．電荷量q1與q2的比值為3∶4C．粒子A、B通過平面Q時(shí)的速度之比為9∶16D．粒子A、B通過平面Q時(shí)的速度之比為3∶7B提能點(diǎn)(二)帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)[答案]

B[針對(duì)訓(xùn)練]帶電粒子在電場(chǎng)中的加速1.

當(dāng)今醫(yī)學(xué)上對(duì)某些腫瘤采用質(zhì)子療法進(jìn)行治療，該療法用一定能量的質(zhì)子束照射腫瘤殺死癌細(xì)胞?，F(xiàn)用一直線加速器來加速質(zhì)子，使其從靜止開始被加速到1.0×107m/s。已知加速電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為1.3×105N/C，質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×10－27kg，電荷量為1.6×10－19C，下列說法正確的是(

)A．加速過程中質(zhì)子電勢(shì)能增加B．質(zhì)子所受到的電場(chǎng)力約為2×10－15NC．質(zhì)子加速需要的時(shí)間約為8×10－6sD．加速器加速的直線長度約為4mD答案:D

帶電體在電場(chǎng)中的勻變速直線運(yùn)動(dòng)2．(多選)如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板間距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N。今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回。若保持兩極板間的電壓不變，則(

)A．把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自

P點(diǎn)自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)

自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C．把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落ACD答案:ACD帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在電場(chǎng)中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)3．(2021·武漢調(diào)研)如圖所示，較大的平行金屬板正對(duì)水平放置，P板在上、Q板在下，距離為d。質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電小球自距P板d/3處的O點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，在PQ兩板間加未知電壓U，又經(jīng)過2t小球返回出發(fā)點(diǎn)，該過程中小球未與下板Q接觸。已知重力加速度為g，小球運(yùn)動(dòng)過程中電荷量保持不變，忽略空氣阻力。求：(1)PQ兩板電勢(shì)差UPQ；(2)欲使小球不與下板Q接觸，t的最大值；v1＝gtqE－mg=maU＝Ed思考：在光滑的水平面上，用一拉力F作用在靜止的物體上，作用時(shí)間t后，施加一反向的力F/，在相等時(shí)間內(nèi)返回出發(fā)點(diǎn)，則F/等于F的幾倍？FF/F/帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)(2)欲使小球不與下板Q接觸，t的最大值；v1＝gtqE－mg=maU＝Ed

帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)(3)當(dāng)t取(2)最大值，為使小球不與P板接觸，當(dāng)小球返回O點(diǎn)時(shí)，改變PQ兩板電勢(shì)差，PQ兩板電勢(shì)差UPQ′滿足的條件。電場(chǎng)方向向下例3.(多選)如圖所示，一充電后與電源斷開的平行板電容器的兩極板水平放置，板長為L，板間距離為d，距板右端L處有一豎直屏M.一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以初速度v0沿中線射入兩板間，最后垂直打在M上，則下列說法中正確的是(已知重力加速度為g)（

）BC[典例]

(2021·全國乙卷)(多選)四個(gè)帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為(＋q，m)、(＋q,2m)、(＋3q,3m)、(－q，m)，它們先后以相同的速度從坐標(biāo)原點(diǎn)沿x軸正方向射入一勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與y軸平行。不計(jì)重力，下列描繪這四個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圖像中，可能正確的是(

)AD提能點(diǎn)(三)帶電粒子在電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)[答案]

AD[針對(duì)訓(xùn)練]帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1.

如圖所示，真空中有一電子以速度v沿著與電場(chǎng)強(qiáng)度垂直的方向自O(shè)點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)。以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，x軸垂直于電場(chǎng)方向，在x軸上取OA＝AB＝BC，分別自A、B、C作與y軸平行的線，跟電子的徑跡交于M、N、P三點(diǎn)，電子經(jīng)過M、N、P三點(diǎn)時(shí)，沿y軸的分速度分別為vM、vN、vP，則下列說法正確的是(

)A．vM∶vN∶vP＝1∶2∶3B．vM∶vN∶vP＝1∶3∶5C．AM∶BN∶CP＝1∶2∶3D．AM∶BN∶CP＝1∶3∶5A解析：電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，豎直方向?yàn)槌跛俣葹?的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由于OA＝AB＝BC，則OA、AB、BC三段的時(shí)間相等，在豎直方向由vy＝at知vM∶vN∶vP＝1∶2∶3，A正確，B錯(cuò)誤；在豎直方向上，根據(jù)初速度