一輪復(fù)習(xí)魯科版第37講電容器帶電粒子在電場中的運(yùn)動課件（37張）

第三十七講

電容器帶電粒子在電場中的運(yùn)動一、電容器及電容1.電容器(1)組成：由兩個彼此______又相距很近的導(dǎo)體組成。(2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的________。(3)電容器的充、放電①充電：電容器充電的過程中，兩極板的電荷量______，極板間的電場強(qiáng)度______，電源的能量不斷儲存在電容器中。②放電：放電過程中，電容器把儲存的能量通過______做功轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。

絕緣絕對值增加增大電流2.電容(1)定義：電容器所帶的__________與電容器兩極板之間的__________之比。(2)定義式：C＝

。(3)單位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1F＝______μF＝______pF。(4)意義：表示電容器__________本領(lǐng)的物理量。(5)決定因素：由電容器本身物理?xiàng)l件(大小、形狀、極板相對位置及電介質(zhì))決定，與電容器是否______及______無關(guān)。

電荷量Q電勢差U1061012容納電荷帶電電壓C二、帶電粒子在電場中的運(yùn)動qEdqU2.偏轉(zhuǎn)(1)運(yùn)動情況：如果帶電粒子以初速度v0垂直場強(qiáng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場中，則帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，如圖所示。(2)處理方法：將粒子的運(yùn)動分解為沿初速度方向的_______運(yùn)動和沿電場力方向的____________運(yùn)動。根據(jù)運(yùn)動的合成與分解的知識解決有關(guān)問題。勻速直線勻加速直線【典例2】如圖所示，A、B兩個帶正電的粒子，所帶電荷量分別為q1與q2，質(zhì)量分別為m1和m2。它們以相同的速度先后垂直于電場線從同一點(diǎn)進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場后，A粒子打在N板上的A′點(diǎn)，B粒子打在N板上的B′點(diǎn)，若不計(jì)重力，則(

)C三、示波管1.示波管的構(gòu)造①電子槍，②__________，③熒光屏(如圖所示)偏轉(zhuǎn)電極2.示波管的工作原理(1)YY′偏轉(zhuǎn)電極上加的是待顯示的__________，XX′偏轉(zhuǎn)電極上是儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做__________。(2)觀察到的現(xiàn)象①如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運(yùn)動，打在熒光屏______，產(chǎn)生一個亮斑。②若所加掃描電壓和__________的周期相等，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖像。

信號電壓掃描電壓中心信號電壓考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)十觀察電容器的充、放電現(xiàn)象【典例3】如圖甲所示是一種觀察電容器充、放電的實(shí)驗(yàn)電路圖，實(shí)驗(yàn)是通過對高阻值電阻放電的方法，測出電容器充電至電壓U時所帶電量Q，從而再求出電容器的電容C。某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)時的情況如下：接通開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使小量程電流表的指針偏轉(zhuǎn)接近滿刻度，記下此時電流表的示數(shù)是I0＝490μA，電壓表的示數(shù)U0＝6.0V，I0、U0分別是電容器放電時的初始電壓和電流。斷開開關(guān)S，同時開始計(jì)時，每隔5s測讀一次電流I的值，將測得數(shù)據(jù)填入表格，并標(biāo)在圖乙坐標(biāo)紙上(時間t為橫坐標(biāo)、電流i為縱坐標(biāo))，結(jié)果如圖中小黑點(diǎn)“·”所示。

(1)在圖乙中畫出i－t圖線，圖線與坐標(biāo)軸所圍成面積的物理意義是___________________；(2)該電容器電容為________F(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；(3)若某同學(xué)實(shí)驗(yàn)時把電壓表接在F、D兩端，則電容的測量值比它的真實(shí)值________(填“大”“小”或“相等”)。

解析(1)如圖所示，由ΔQ＝IΔt

知，i－t圖象與坐標(biāo)軸所包圍的面積為電容器在開始放電時所帶的電荷量。

(3)電容的測量值比它的真實(shí)值偏小，原因是若把電壓表接在F、D兩端，則電容器在放電時，有電流會從電壓表中通過，從而使得通過電流表中的電荷量小于電容器的帶電荷量，從而使電容的測量值比它的真實(shí)值偏小。

先使開關(guān)S與1接通，待充電完成后，再使開關(guān)S與2接通，電容器通過電阻放電，電流傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，顯示出電流隨時間變化的i－t圖像，如圖乙所示。

(1)下列說法正確的是________。A.電容器充電的過程中，負(fù)電荷由電源的正極移動到電容器的正極板B.電容器充電的過程中，電路中的電流不斷增大C.電容器放電的過程中，電容器兩極板間的場強(qiáng)不斷變小D.電容器放電的過程中，電容器把儲存的電能轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量(2)根據(jù)乙圖中圖線計(jì)算得出電容器放電前所帶的電荷量為________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

考點(diǎn)二平行板電容器的動態(tài)分析1.兩類典型問題(1)電容器始終與恒壓電源相連，電容器兩極板間的電勢差U保持不變。(2)電容器充電后與電源斷開，電容器兩極所帶的電荷量Q保持不變。2.動態(tài)分析思路【典例2】(多選)(2020·安徽合肥市第二次教學(xué)質(zhì)檢)如圖所示，平行板電容器帶電后，靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)一定角度。若不改變電容器的帶電荷量，下列操作可能使靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度變小的是(

)A.將左極板向左移動少許，同時在兩極板之間插入電介質(zhì)B.將左極板向左移動少許，同時取出兩極板之間的金屬板C.將左極板向左移動少許，同時在兩極板之間插入金屬板D.將左極板向下移動少許，同時取出兩極板之間的電介質(zhì)AC 【變式2】(多選)(2020·福建南平市第一次質(zhì)檢)如圖所示，一水平放置的平行板電容器與電源相連。開始時開關(guān)閉合，一帶電油滴沿兩極板中心線方向以某一初速度射入，恰好沿中心線通過電容器。則下列判斷正確的是(

)

A.保持開關(guān)閉合，將B板豎直向上平移一小段距離，粒子可能打在電容器的A板上B.保持開關(guān)閉合，將B板豎直向上平移一小段距離，粒子仍能沿原中心線通過電容器C.斷開開關(guān)，將B板豎直向上平移一小段距離，粒子可能打在電容器的A板上D.斷開開關(guān)，將B板豎直向上平移一小段距離，粒子仍能沿原中心線通過電容器

AD【典例3】(2020·江蘇省三校上學(xué)期聯(lián)考)如圖8所示，平行板電容器C通過電阻箱R與恒壓電源E連接，開關(guān)S閉合時一帶電粒子剛好靜止在水平放置的兩板中央，若使粒子向下運(yùn)動，以下說法正確的是(

) A.斷開開關(guān) B.將板間距增大 C.將電容器的上極板水平向右平移少許 D.增大電阻箱R的阻值B【變式3】(多選)(2021·1月河北學(xué)業(yè)水平選擇性考試模擬演練)如圖所示，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。起初兩極板邊緣對齊，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)動到下極板。忽略邊緣效應(yīng)，則下列說法正確的是(

)AD考點(diǎn)三帶電粒子(帶電體)在電場中的直線運(yùn)動【典例4】如圖所示，空間存在兩塊平行的彼此絕緣的帶電薄金屬板A、B，間距為d，中央分別開有小孔O、P。現(xiàn)有甲電子以速率v0從O點(diǎn)沿OP方向運(yùn)動，恰能運(yùn)動到P點(diǎn)。若僅將B板向右平移距離d，再將乙電子從P′點(diǎn)由靜止釋放，則(

)A.金屬板A、B組成的平行板電容器的電容C不變B.金屬板A、B間的電壓減小C.甲、乙兩電子在板間運(yùn)動時的加速度相同D.乙電子運(yùn)動到O點(diǎn)的速率為2v0C【變式4】(多選)(2020·貴州貴陽市一模)如圖所示，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電油滴，在平行于紙面的勻強(qiáng)電場中由靜止沿斜向右下方做直線運(yùn)動，其軌跡與豎直方向的夾角為θ，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力，則下列判斷正確的是(

)CD考點(diǎn)四帶電粒子(帶電體)在電場中的偏轉(zhuǎn)【典例5】(2019·全國卷Ⅱ)如圖，兩金屬板P、Q水平放置，間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的電勢均為φ(φ＞0)。質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平行于紙面水平射入電場，重力忽略不計(jì)。(1)求粒子第一次穿過G時的動能，以及它從射入電場至此時在水平方向上的位移大??；(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場，則金屬板的長度最短應(yīng)為多少？

解析(1)PG、QG間場強(qiáng)大小相等，設(shè)均為E