第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》

第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)回顧一、電容器、電容1．電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此_____又相互_____的導(dǎo)體組成．(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電量的_______(3)電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩板帶上等量的________，電容器中儲(chǔ)存_______．放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中________轉(zhuǎn)化為其他形式的能．絕緣靠近絕對(duì)值異種電荷電場(chǎng)能電場(chǎng)能2．電容(1)定義式：_______(2)單位：法拉(F)，1F＝____μF＝1012pF3．平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與_________成正比，與介質(zhì)的__________成正比，與兩極板間_____成反比．106正對(duì)面積介電常數(shù)距離(2)決定式：C＝，k為靜電力常量．①保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間______不變．②充電后斷開(kāi)電源，則電容器所帶的_______不變．特別提示：(1)電容器的電容大小是由本身的特性決定的，與極板間電壓以及電容器帶電多少、帶不帶電荷無(wú)關(guān)．(2)電容器充、放電時(shí)，電流的方向可以由正電荷定向移動(dòng)的方向來(lái)確定．電壓電荷量二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．帶電粒子在電場(chǎng)中的加速(1)處理方法：利用動(dòng)能定理：qU＝(2)適用范圍：__________．2．帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后，做類平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡為拋物線．垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做__________運(yùn)動(dòng)：vx＝v0，x＝v0t.任何電場(chǎng)勻速直線平行于場(chǎng)強(qiáng)方向做初速度為零的___________運(yùn)動(dòng)：勻加速直線三、示波管1．示波管裝置示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空．如圖所示．2．工作原理示波器是可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化情況的一種電子儀器．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加橫向掃描電壓，同時(shí)加在偏轉(zhuǎn)電極YY′上所要研究的信號(hào)電壓，電子束隨信號(hào)電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極XX′的掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線．例題1如圖甲為示波管的原理圖．如果在電極YY′之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按圖丙所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是圖丁中的(

)甲丙乙ADCB課堂講練即時(shí)訓(xùn)練1.(2010北京理綜)用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖)．設(shè)兩極板正對(duì)面積為S，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為θ.實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若(

)A．保持S不變，增大d，則θ變大B．保持S不變，增大d，則θ變小C．保持d不變，減小S，則θ變小D．保持d不變，減小S，則θ不變結(jié)論：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．A．偏轉(zhuǎn)角度相同B．偏轉(zhuǎn)距離相同C．運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同

D．動(dòng)能相同三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是否考慮重力(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．例題1、如圖所示，水平放置的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)．一根長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的小球．小球靜止在C點(diǎn)．當(dāng)給小球一個(gè)水平速度后，它能在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．若將兩板間的電壓增大為原來(lái)的3倍，求：要使小球從C點(diǎn)開(kāi)始在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，至少要給小球多大的水平速度？在這種情況下，在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中細(xì)繩所受的最大拉力是多大？解析：設(shè)原來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小球帶電量q.由題意可知：qE＝mg，兩者方向相反，當(dāng)板間電壓變?yōu)樵瓉?lái)的3倍時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的3倍．則電場(chǎng)力與重力的合力F合＝3qE－mg＝2mg，方向向上．即等效重力的大小為2mg，C點(diǎn)為等效最高點(diǎn)．要使小球恰好能在豎直平面做圓周運(yùn)動(dòng)，必須有：F向＝2mg＝mv2/l

例題1(2010重慶理綜)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)程中(

)A．P、Q構(gòu)成的電容器的電容增大B．P上電荷量保持不變C．M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的低D．M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的高題型探究題型一有關(guān)電容器的動(dòng)態(tài)分析變式訓(xùn)練1一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接地，在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點(diǎn)，如圖所示，以E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能．若負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線所示的位置(

)A．U變小，E不變B．E變大，W變大C．U變小，W不變

D．U不變，W不變2練習(xí)、一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔（小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì)）。小孔正上方處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開(kāi)始下落，經(jīng)過(guò)小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處（未與極板接觸）返回。若將下極板向上平移，則從P點(diǎn)開(kāi)始下落的相同粒子將A．打到下極板上B．在下極板處返回C．在距上極板處返回D．在距上極板處返回練習(xí)、如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，以初速度υ沿直線ON向上做勻變速運(yùn)動(dòng)，直線ON與水平面的夾角為30°．若小球在初始位置的電勢(shì)能為零，重力加速度為g，且mg=Eq，則（）A．小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為g

B．小球最大位移的大小為

C．小球運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為

D．小球電勢(shì)能的最大值為

例題1如圖所示，在傾角θ＝37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E＝4.0×103N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板．質(zhì)量m＝0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開(kāi)始滑下，滑到斜面底端與擋板相碰后以碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24m，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.30，滑塊帶電荷q＝－0.50×10－4C．取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求：題型二帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)滑塊從斜面最高點(diǎn)滑到斜面底端時(shí)的速度大?。?2)滑塊被擋板彈回能夠沿斜面上升的最大高度．(3)滑塊從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最后停下來(lái)的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q.(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(3)滑塊最終將靜止在斜面底端，因此重力勢(shì)能和電勢(shì)能的減少量等于克服摩擦力做的功，即等于產(chǎn)生的熱能，Q＝(mg＋qE)h＝0.96J.練習(xí)、如圖所示，兩塊平行金屬板M、N豎直放置，兩板間的電勢(shì)差U＝1.5×103V，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1×10－2kg、電荷量q＝4×10－5C的帶電小球從兩板上方的A點(diǎn)以v0＝4m/s的初速度水平拋出，且小球恰好從靠近M板上端處進(jìn)入兩板間，沿直線運(yùn)動(dòng)碰到N板上的B點(diǎn)．已知A點(diǎn)距兩板上端的高度h＝0.2m，不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2.求：(1)M、N兩板間的距離d；(2)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能．答案：(1)0.3m

(2)0.175J題型三帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例題1如圖所示，真空室中速度v0＝1.6×107m/s的電子束，連續(xù)地沿兩水平金屬板中心線OO′射入，已知極板長(zhǎng)l＝4cm，板間距離d＝1cm，板右端距離熒光屏PQ為L(zhǎng)＝18cm.練習(xí)、真空中足夠大的兩個(gè)相