第三講　第1課時(shí)　理清物理觀念-電容器 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

第三講電容器

帶電粒子(體)在電場中的運(yùn)動(dòng)第1課時(shí)理清物理觀念—電容器

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)綱舉目張·主干系統(tǒng)[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)電場中只能做類平拋運(yùn)動(dòng)。

(

)(5)帶電粒子在電場中，只受電場力時(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)帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力一定可以忽略不計(jì)。

(

)××××√√×關(guān)鍵知能·逐點(diǎn)清障提能點(diǎn)(一)平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析[題點(diǎn)自主盤查]

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表示兩板間的電場強(qiáng)度，φ表示P點(diǎn)的電勢，Ep表示該試探電荷在P點(diǎn)的電勢能，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減小答案:C

電容器與電源連接2．(2022·重慶高考)如圖為某同學(xué)采用平行板電容器測量材料豎直方向尺度隨溫度變化的裝置示意圖，電容器上極板固定，下極板可隨材料尺度的變化上下移動(dòng)，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時(shí)，極板上所帶電荷量變少，則

(

)A．材料豎直方向尺度減小 B．極板間電場強(qiáng)度不變C．極板間電場強(qiáng)度變大

D．電容器電容變大

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)仍處在電場中)，極板間的場強(qiáng)將增大答案:BD[知能自主落實(shí)]1．平行板電容器動(dòng)態(tài)的分析思路2．平行板電容器兩類動(dòng)態(tài)分析的比較提能點(diǎn)(二)帶電粒子(體)在電場中的直線運(yùn)動(dòng)[科學(xué)思維]1．電場中重力的處理方法(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等微觀粒子，除有說明或明確暗示外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。(2)帶電體：如塵埃、液滴、小球等，除有特殊說明或明確暗示外，一般都不能忽略重力。2．做直線加速運(yùn)動(dòng)的條件帶電粒子(體)所受合外力與速度方向在同一條直線上。[答案]

B[規(guī)律方法]電場中直線運(yùn)動(dòng)問題的解題流程[針對(duì)訓(xùn)練]

帶電粒子在電場中的加速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。已知加速電場的場強(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，則下列說法正確的是 (

)A．加速過程中質(zhì)子電勢能增加B．質(zhì)子所受到的電場力約為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4m答案:D

帶電體在電場中的勻變速直線運(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)下落答案:ACD提能點(diǎn)(三)帶電粒子在電場的偏轉(zhuǎn)[科學(xué)思維]1．帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的一般規(guī)律[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)電場中，電場方向與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 (

)[答案]

AD[規(guī)律方法]

帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)問題的分析條件分析不計(jì)重力，且?guī)щ娏Ｗ拥某跛俣葀0與電場方向垂直，則帶電粒子將在電場中只受電場力作用做類平拋運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析利用運(yùn)動(dòng)的合成和分解進(jìn)行求解①在垂直電場方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)方向上找出平行板的板長和運(yùn)動(dòng)時(shí)間等相關(guān)物理量②沿電場力方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)方向上找出加速度、偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)速度、偏轉(zhuǎn)角度等相關(guān)物理量[針對(duì)訓(xùn)練]

帶電體在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)1.

如圖所示，真空中有一電子以速度v沿著與電場強(qiáng)度垂直的方向自O(shè)點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場。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∶5解析：電子在電場中運(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)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)位移之比為1∶3∶5，則AM∶BN∶CP＝1∶4∶9，故C、D錯(cuò)誤。答案:A

生產(chǎn)中帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的應(yīng)用2.

如圖為利用靜電除煙塵的通道示意圖，前、后兩面為絕緣板，上、下兩面為分別與高壓電源的負(fù)極和正極相連的金屬板，在上下兩面間產(chǎn)生的電場可視為勻強(qiáng)電場，通道長L＝1m，進(jìn)煙塵口的截面為邊長d＝0.5m的正方形。分布均勻的帶負(fù)電煙塵顆粒均以水平速度v0＝2m/s連續(xù)進(jìn)入通道，碰到下金屬板后其所帶電荷會(huì)被中和并被收集，但不影響電場分布。已知每立方米體積內(nèi)煙塵顆粒數(shù)為n＝1013個(gè)，每個(gè)煙塵顆粒帶電荷量為q＝－1.0×10－17C，質(zhì)量為m＝2.0×10－15kg，忽略煙塵顆粒的重力、相互之間的作用力和空氣阻力。(1)當(dāng)所加電壓