全國通用版2018高考物理大一輪復習第七章靜電場第3課時電容器帶電粒子在電場中運動課件

1、第第3 3課時電容器帶電粒子在電場中的運動課時電容器帶電粒子在電場中的運動回扣教材回扣教材考點掃描考點掃描真題在線真題在線回扣教材回扣教材梳理知識梳理知識 夯基礎夯基礎知識整合知識整合一、電容器電容一、電容器電容1.1.電容器電容器(1)(1)組成組成: :由兩個彼此由兩個彼此 又相互又相互 的導體組成的導體組成. .(2)(2)帶電量帶電量: :一個極板所帶電荷量的一個極板所帶電荷量的 . .(3)(3)電容器的充電、放電電容器的充電、放電. .充電充電: :使電容器帶電的過程使電容器帶電的過程, ,充電后電容器兩極板帶上等量的充電后電容器兩極板帶上等量的 , ,電容器中儲存電場能電容器中儲

2、存電場能. .放電放電: :使充電后的電容器失去電荷的過程使充電后的電容器失去電荷的過程, ,放電過程中放電過程中 轉化為其他轉化為其他形式的能形式的能. .絕緣絕緣靠近靠近絕對值絕對值異種電荷異種電荷電場能電場能2.2.電容電容(1)(1)公式公式定義式定義式:C=:C= . .推論推論:C= .:C= .(2)(2)單位單位: :法拉法拉(F),1 F=(F),1 F= F= F= pF. pF.(3)(3)物理意義物理意義: :表示電容器表示電容器 本領大小的物理量本領大小的物理量. .(4)(4)電容與電壓、電荷量的關系電容與電壓、電荷量的關系: :電容電容C C的大小由電容器本身結構

3、決定的大小由電容器本身結構決定, ,與與電壓、電荷量電壓、電荷量 . .不隨不隨Q Q變化變化, ,也不隨電壓變化也不隨電壓變化. .不能理解為不能理解為C C與與Q Q成正成正比比, ,與與U U成反比成反比. .QUQU10106 6 10101212儲存電荷儲存電荷無關無關3.3.平行板電容器及其電容平行板電容器及其電容(1)(1)影響因素影響因素: :平行板電容器的電容與平行板電容器的電容與 成正比成正比, ,與介質(zhì)的與介質(zhì)的 、 成正比成正比, ,與與 成反比成反比. .(2)(2)決定式?jīng)Q定式:C=:C= ,k,k為靜電力常量為靜電力常量,r,r為為 , ,與電與電介質(zhì)的性質(zhì)有關介

4、質(zhì)的性質(zhì)有關. .二、帶電粒子在電場中的運動二、帶電粒子在電場中的運動1.1.帶電粒子在電場中的加速帶電粒子在電場中的加速(1)(1)在勻強電場中在勻強電場中:W=:W= =qU= mv=qU= mv2 2- m .- m .(2)(2)在非勻強電場中在非勻強電場中:W=:W= = mv= mv2 2- m .- m .正對面積正對面積介電介電常數(shù)常數(shù)兩板間的距離兩板間的距離r4Skd電介質(zhì)的相對介電常數(shù)電介質(zhì)的相對介電常數(shù)qEdqEd121220vqUqU121220v2.2.帶電粒子在勻強電場中的偏轉帶電粒子在勻強電場中的偏轉(1)(1)運動情況運動情況: :如果帶電粒子以初速度如果帶電粒

5、子以初速度v v0 0垂直場強方向進入勻強電場中垂直場強方向進入勻強電場中, ,則則帶電粒子在電場中做類平拋運動帶電粒子在電場中做類平拋運動, ,如圖所示如圖所示. .(2)(2)處理方法處理方法: :將粒子的運動分解為沿初速度方向的將粒子的運動分解為沿初速度方向的 運動和沿電運動和沿電場力方向的場力方向的 運動運動. .根據(jù)根據(jù) 的知識解決有關問題的知識解決有關問題. .勻速直線勻速直線勻加速直線勻加速直線運動的合成與分解運動的合成與分解2202qUlmdv20qUlmdv(4)(4)若粒子以相同速度進入電場若粒子以相同速度進入電場, ,則比荷大的射出電場時的偏轉角更則比荷大的射出電場時的偏

6、轉角更 ; ;若粒子以相同動能進入電場若粒子以相同動能進入電場, ,則電荷量大的射出電場時的偏轉角更則電荷量大的射出電場時的偏轉角更 ; ;若若粒子以相同動量進入電場粒子以相同動量進入電場, ,則電荷量與質(zhì)量乘積大的射出電場時的偏轉角則電荷量與質(zhì)量乘積大的射出電場時的偏轉角更更 . .大大大大大大三、示波管三、示波管1.1.示波管的構造示波管的構造 , , , , .(.(如圖所示如圖所示) )電子槍電子槍偏轉電極偏轉電極熒光屏熒光屏2.2.示波管的工作原理示波管的工作原理(1)YY(1)YY上加的是待顯示的上加的是待顯示的 ,XX,XX上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓壓

7、, ,叫作叫作 . .(2)(2)觀察到的現(xiàn)象觀察到的現(xiàn)象如果在偏轉電極如果在偏轉電極XXXX和和YYYY之間都沒有加電壓之間都沒有加電壓, ,則電壓槍射出的電子沿則電壓槍射出的電子沿直線運動直線運動, ,打在熒光屏打在熒光屏 , ,在那里產(chǎn)生一個亮斑在那里產(chǎn)生一個亮斑. .若所加掃描電壓和若所加掃描電壓和 的周期相等的周期相等, ,就可以在熒光屏上得到待測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)定圖像信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖像. .信號電壓信號電壓掃描電壓掃描電壓中心中心信號電壓信號電壓問題思考問題思考1.1.平行板電容器的一個極板與靜電計的金屬桿相連平行板電容器的一個極板與靜電

8、計的金屬桿相連, ,另一個極板與靜電另一個極板與靜電計金屬外殼相連計金屬外殼相連. .給電容器充電后給電容器充電后, ,靜電計指針偏轉一個角度靜電計指針偏轉一個角度. .選修選修3-1P3-1P3030圖圖1.8-41.8-4(1)(1)平行板電容器與靜電計之間采用這種連接方式平行板電容器與靜電計之間采用這種連接方式, ,當靜電計指針的夾角當靜電計指針的夾角增大時增大時, ,表示兩個極板間的電勢差表示兩個極板間的電勢差U U如何變化如何變化? ?夾角變小夾角變小, ,又表示什么意義又表示什么意義? ?(2)(2)給電容器充電后給電容器充電后, ,電容器所帶的電荷量電容器所帶的電荷量Q Q是否會

9、發(fā)生變化是否會發(fā)生變化? ?(3)(3)圖圖( (甲甲) )實驗中保持實驗中保持Q Q與與d d不變不變, ,減小兩板的正對面積減小兩板的正對面積S,S,觀察到電勢差觀察到電勢差U U增大增大, ,則電容則電容C C是增大還是減小是增大還是減小? ?解析解析: : (1)(1)平行板電容器與靜電計之間的這種連接方式平行板電容器與靜電計之間的這種連接方式, ,從指針偏轉角從指針偏轉角的大小可推知兩個極板間電勢差的大小可推知兩個極板間電勢差U U的大小的大小, ,當靜電計指針的夾角增大時當靜電計指針的夾角增大時, ,表示電勢差表示電勢差U U變大變大, ,夾角變小則表示電勢差夾角變小則表示電勢差U

10、 U變小變小. .(2)(2)給電容器充電后給電容器充電后, ,電荷量電荷量Q Q不再發(fā)生變化不再發(fā)生變化. .(3)(3)由于電勢差由于電勢差U U增大增大, ,由由C= C= 可知可知C C減小減小. .答案答案: : (1) (1)變大電勢差變大電勢差U U變小變小(2)(2)不發(fā)生變化不發(fā)生變化(3)(3)減小減小 QU(4)(4)圖圖( (乙乙) )實驗中保持實驗中保持Q Q和和S S不變不變, ,增大兩板的距離增大兩板的距離d,d,觀察到電勢差觀察到電勢差U U增大增大, ,則電容則電容C C是增大還是減小是增大還是減小? ?(5)(5)圖圖( (丙丙) )實驗中保持實驗中保持Q,

11、S,dQ,S,d不變不變, ,插入電介質(zhì)插入電介質(zhì), ,觀察到電勢差觀察到電勢差U U減小減小, ,則電則電容容C C是增大還是減小是增大還是減小? ?(6)(6)平行板電容器電容平行板電容器電容C C的決定式是怎樣的的決定式是怎樣的? ?解析解析: : (4)(4)由于電勢差由于電勢差U U增大增大, ,由由C= C= 可知可知C C減小減小. .(5)(5)由于電勢差由于電勢差U U減小減小, ,由由C= C= 可知可知C C增大增大. .(6)(6)當平行板電容器兩極板間充滿同一種電介質(zhì)時當平行板電容器兩極板間充滿同一種電介質(zhì)時, ,有有C= .C= .答案答案: : (4) (4)減小

12、減小(5)(5)增大增大(6)C= (6)C= QUQUr4Skdr4Skd2.2.示波管的原理如圖所示示波管的原理如圖所示. .它由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成它由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成. .電子的電子的電荷量為電荷量為e,e,質(zhì)量為質(zhì)量為m.m.選修選修3-1P3-1P3535圖圖1.9-41.9-4(1)(1)設電子剛剛離開金屬絲的速度為設電子剛剛離開金屬絲的速度為0,“+”“-”0,“+”“-”接線柱的加速電壓為接線柱的加速電壓為U,U,求電子槍射出電子的速度求電子槍射出電子的速度v.v.(2)(2)如果在偏轉電極如果在偏轉電極XX,YYXX,YY之間都沒有加電壓之間都沒有加電壓

13、, ,電子束從電子槍射出電子束從電子槍射出后沿直線傳播后沿直線傳播, ,打在熒光屏中心打在熒光屏中心, ,在那里產(chǎn)生一個亮斑在那里產(chǎn)生一個亮斑. .這種情況下電子這種情況下電子沿直線傳播沿直線傳播, ,做的是什么性質(zhì)的運動做的是什么性質(zhì)的運動? ?解析解析: : (1)(1)電荷量為電荷量為e e的電子受到的靜電力做正功的電子受到的靜電力做正功, ,電子動能增加電子動能增加, ,由動能由動能定理有定理有 mvmv2 2=eU,=eU,得出得出v= .v= .(2)(2)電子束沿直線傳播是勻速直線運動電子束沿直線傳播是勻速直線運動. .12答案答案: : (1) (1) (2)(2)勻速直線運動

14、勻速直線運動 2eUm2eUm(3)(3)如果偏轉電極只有如果偏轉電極只有YYYY加上恒定的電壓加上恒定的電壓, ,則電子將在什么方向偏轉則電子將在什么方向偏轉? ?電子在這個偏轉方向電子在這個偏轉方向, ,受力是什么特點受力是什么特點? ?加速度是什么特點加速度是什么特點? ?分運動是什分運動是什么特點么特點? ?(4)(4)如果在偏轉電極如果在偏轉電極XXXX加上電壓加上電壓, ,電子還可以在什么方向上發(fā)生偏轉電子還可以在什么方向上發(fā)生偏轉? ?解析解析: : (3)(3)只有只有YYYY加上恒定的電壓加上恒定的電壓, ,電子將在電子將在YYYY方向上偏轉方向上偏轉. .電子在電子在YYY

15、Y方向上受到的靜電力是恒定的方向上受到的靜電力是恒定的, ,加速度是恒定的加速度是恒定的, ,分運動是勻加速直分運動是勻加速直線運動線運動. .(4)(4)在在XXXX加上電壓加上電壓, ,電子在電子在XXXX方向上將受到靜電力作用方向上將受到靜電力作用, ,會在會在XXXX方方向上發(fā)生偏轉向上發(fā)生偏轉. .答案答案: : (3)YY (3)YY方向恒定的靜電力恒定的加速度勻加速直線運動方向恒定的靜電力恒定的加速度勻加速直線運動(4)XX(4)XX方向方向考點掃描考點掃描重點透析重點透析 通熱點通熱點考點一平行板電容器的動態(tài)分析考點一平行板電容器的動態(tài)分析要點透析要點透析1.1.平行板電容器的

16、動態(tài)分析思路平行板電容器的動態(tài)分析思路2.2.兩類動態(tài)變化問題的比較兩類動態(tài)變化問題的比較分類分類充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極斷開充電后與電池兩極斷開不變量不變量U UQ Qd d變大變大C C變小、變小、Q Q變小、變小、E E變小變小C C變小、變小、U U變大、變大、E E不變不變S S變大變大C C變大、變大、Q Q變大、變大、E E不變不變C C變大、變大、U U變小、變小、E E變小變小r r變大變大C C變大、變大、Q Q變大、變大、E E不變不變C C變大、變大、U U變小、變小、E E變小變小典例突破典例突破核心點撥核心點撥 (1)(1)指針偏角指

17、針偏角的大小反映了兩極板間電壓的大小的大小反映了兩極板間電壓的大小. .(2)(2)電勢能電勢能E Ep p的數(shù)值與零電勢點的選取有關的數(shù)值與零電勢點的選取有關. .【例【例1 1】 (2016(2016天津卷天津卷,4),4)如圖所示如圖所示, ,平行板電容器帶有等量異種電荷平行板電容器帶有等量異種電荷, ,與靜電計相連與靜電計相連, ,靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地, ,在兩極板間有一在兩極板間有一固定在固定在P P點的點電荷點的點電荷, ,以以E E表示兩板間的電場強度表示兩板間的電場強度,E,Ep p表示點電荷在表示點電荷在P P點的電點的電勢能勢

18、能,表示靜電計指針的偏角表示靜電計指針的偏角. .若保持下極板不動若保持下極板不動, ,將上極板向下移動一將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置小段距離至圖中虛線位置, ,則則( () )A.A.增大增大,E,E增大增大B.B.增大增大,E,Ep p不變不變C.C.減小減小,E,Ep p增大增大D.D.減小減小,E,E不變不變答案答案: :D D 題后反思題后反思 解決電容器問題的兩個常用技巧解決電容器問題的兩個常用技巧1 1.電容器與電源相連時的動態(tài)分析電容器與電源相連時的動態(tài)分析 (2016(2016全國全國卷卷,14),14)一平行板電一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)容器兩極板之間

19、充滿云母介質(zhì), ,接在恒壓直流電源上接在恒壓直流電源上. .若將云母介質(zhì)移出若將云母介質(zhì)移出, ,則電容器則電容器( ( ) )A.A.極板上的電荷量變大極板上的電荷量變大, ,極板間電場強度變大極板間電場強度變大B.B.極板上的電荷量變小極板上的電荷量變小, ,極板間電場強度變大極板間電場強度變大C.C.極板上的電荷量變大極板上的電荷量變大, ,極板間電場強度不變極板間電場強度不變D.D.極板上的電荷量變小極板上的電荷量變小, ,極板間電場強度不變極板間電場強度不變即時鞏固即時鞏固D D2.2.導學號導學號 0062248600622486 電容器充電后與電源斷開時的動態(tài)分析電容器充電后與電

20、源斷開時的動態(tài)分析 一個平行一個平行板電容器充電后與電源斷開板電容器充電后與電源斷開, ,負極板接地負極板接地, ,在兩板中間有一個正電荷在兩板中間有一個正電荷( (電電荷量很小荷量很小) )處在處在A A點點, ,如圖所示如圖所示, ,若以若以E E表示板間電場強度表示板間電場強度,W,W表示將正電荷表示將正電荷從從A A移到移到B B點靜電力做的功點靜電力做的功. .保持正極板不動保持正極板不動, ,將負極板上移到圖中虛線位將負極板上移到圖中虛線位置置, ,比較兩種情況下的比較兩種情況下的E,WE,W和正電荷在和正電荷在A A點的電勢能點的電勢能E Ep p的大小的大小, ,其中正確的其中

21、正確的是是( ( ) )D DA.EA.E不變不變,E,Ep p不變不變 B.EB.Ep p不變不變,W,W不變不變C.EC.E不變不變,E,Ep p變大變大 D.ED.Ep p變小變小,W,W不變不變考點二帶電粒子考點二帶電粒子( (帶電體帶電體) )在電場中的直線運動在電場中的直線運動 要點透析要點透析1.1.帶電體重力是否計入的判斷帶電體重力是否計入的判斷(1)(1)微觀粒子微觀粒子( (如電子、質(zhì)子、離子等如電子、質(zhì)子、離子等) )和無特別說明的帶電粒子和無特別說明的帶電粒子, ,一般都一般都不計重力不計重力( (并不是忽略質(zhì)量并不是忽略質(zhì)量).).(2)(2)帶電微粒帶電微粒( (如

22、油滴、液滴、塵埃、小球等如油滴、液滴、塵埃、小球等) )除有特別說明或暗示外除有特別說明或暗示外, ,一一般要考慮重力般要考慮重力. .(3)(3)原則上原則上, ,所有未明確交代的帶電體所有未明確交代的帶電體, ,都應根據(jù)題設運動狀態(tài)和過程都應根據(jù)題設運動狀態(tài)和過程, ,反反推是否計重力推是否計重力( (即隱含條件即隱含條件).).2.2.帶電體在勻強電場中的直線運動問題的分析方法帶電體在勻強電場中的直線運動問題的分析方法典例突破典例突破核心點撥核心點撥 將小球的運動分解為水平方向上初速度為零的勻加速直線將小球的運動分解為水平方向上初速度為零的勻加速直線運動和豎直方向上的自由落體運動能使問題

23、大為簡化運動和豎直方向上的自由落體運動能使問題大為簡化. .【例【例2 2】 (2016(2016甘肅蘭州模擬甘肅蘭州模擬)()(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,豎直放置的兩個平行金豎直放置的兩個平行金屬板間存在水平的勻強電場屬板間存在水平的勻強電場, ,與兩板上邊緣等高處有兩個質(zhì)量相同的帶電與兩板上邊緣等高處有兩個質(zhì)量相同的帶電小球小球( (可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點).).現(xiàn)將現(xiàn)將P P小球從緊靠左極板小球從緊靠左極板( (但不接觸左極板但不接觸左極板) )處由靜止處由靜止釋放、釋放、Q Q小球從兩板正中央由靜止釋放小球從兩板正中央由靜止釋放, ,最終最終, ,兩小球都能運動到右極板上兩小球

24、都能運動到右極板上的同一個位置的同一個位置O,O,則從開始釋放到運動到右極板的過程中則從開始釋放到運動到右極板的過程中P P小球和小球和Q Q小球的小球的( () ) A.A.運動時間相等運動時間相等B.B.電勢能減少量之比為電勢能減少量之比為2121C.C.電荷量之比為電荷量之比為2121D.D.動量增加量大小之比為動量增加量大小之比為2121答案答案: :ACAC題后反思題后反思 靈活運用運動的合成與分解靈活運用運動的合成與分解運動的合成與分解一般用于處理曲線運動問題運動的合成與分解一般用于處理曲線運動問題, ,但當做直線運動的物體某但當做直線運動的物體某兩個方向上的受力或運動情況已知時將

25、其分解處理往往能使問題變得更兩個方向上的受力或運動情況已知時將其分解處理往往能使問題變得更簡單簡單. .1 1.帶電粒子運動性質(zhì)的判斷帶電粒子運動性質(zhì)的判斷 (2015(2015全國全國卷卷,14),14)如圖如圖, ,兩平行的帶兩平行的帶電金屬板水平放置電金屬板水平放置. .若在兩板中間若在兩板中間a a點從靜止釋放一帶電微粒點從靜止釋放一帶電微粒, ,微粒恰好微粒恰好保持靜止狀態(tài)保持靜止狀態(tài). .現(xiàn)將兩板繞過現(xiàn)將兩板繞過a a點的軸點的軸( (垂直于紙面垂直于紙面) )逆時針旋轉逆時針旋轉4545, ,再再由由a a點從靜止釋放一同樣的微粒點從靜止釋放一同樣的微粒, ,該微粒將該微粒將(

26、( ) )A.A.保持靜止狀態(tài)保持靜止狀態(tài) B.B.向左上方做勻加速運動向左上方做勻加速運動C.C.向正下方做勻加速運動向正下方做勻加速運動D.D.向左下方做勻加速運動向左下方做勻加速運動即時鞏固即時鞏固D D解析解析: :最初帶電微粒處于靜止狀態(tài)最初帶電微粒處于靜止狀態(tài), ,受力如圖受力如圖( (甲甲),Eq=mg;),Eq=mg;當兩板繞過當兩板繞過a a點點的軸逆時針轉過的軸逆時針轉過4545時時, ,帶電微粒的受力如圖帶電微粒的受力如圖( (乙乙),),其合力指向左下方其合力指向左下方, ,故微粒從靜止開始向左下方做勻加速運動故微粒從靜止開始向左下方做勻加速運動, ,選項選項D D正確

27、正確. .2.2.導學號導學號 0062248700622487 帶電粒子的加速帶電粒子的加速 如圖所示如圖所示, ,電子由靜止開始從電子由靜止開始從A A板板向向B B板運動板運動, ,到達到達B B板的速度為板的速度為v,v,保持兩極板間電壓不變保持兩極板間電壓不變, ,則當減小兩板間則當減小兩板間的距離時的距離時( ( ) )A.A.速度速度v v增大增大B.B.速度速度v v減小減小C.C.整個過程電場力對電子的沖量不變整個過程電場力對電子的沖量不變D.D.電子在兩板間運動的時間不變電子在兩板間運動的時間不變解析解析: :由動能定理得由動能定理得eU= mveU= mv2 2, ,當改

28、變兩極板間的距離時當改變兩極板間的距離時,U,U不變不變,v,v就不就不變變, ,故選項故選項A,BA,B錯誤錯誤; ;由動量定理得合外力的沖量即電場力的沖量由動量定理得合外力的沖量即電場力的沖量I=eEtI=eEt=mv-0,v=mv-0,v不變不變,E,E變大變大, ,故故I I不變不變,t,t變小變小,C,C正確正確,D,D錯誤錯誤. .C C12考點三帶電粒子在電場中的偏轉考點三帶電粒子在電場中的偏轉 要點透析要點透析1.1.兩個結論兩個結論3.3.帶電粒子在勻強電場中偏轉時間的討論帶電粒子在勻強電場中偏轉時間的討論質(zhì)量為質(zhì)量為m m、電荷量為、電荷量為q q的帶電粒子的帶電粒子, ,

29、以初速度以初速度v v0 0垂直于電場方向從極板垂直于電場方向從極板中間射入勻強電場中間射入勻強電場, ,已知極板間距為已知極板間距為d,d,極板長度為極板長度為L,L,極板間電壓為極板間電壓為U,U,帶電粒子在勻強電場中的運動時間為帶電粒子在勻強電場中的運動時間為t,t,則則(1)(1)帶電粒子能穿出電場時帶電粒子能穿出電場時, ,在電場中運動的時間由沿初速度方向上的在電場中運動的時間由沿初速度方向上的運動來確定比較方便運動來確定比較方便, ,其值為其值為t= .t= .0Lv(2)(2)帶電粒子打到極板上時帶電粒子打到極板上時, ,在電場中運動的時間由沿電場方向上的運在電場中運動的時間由沿

30、電場方向上的運動來確定比較方便動來確定比較方便, ,其值為其值為t= = .t= = .2yamdUq典例突破典例突破核心點撥核心點撥 (1) (1)粒子在加速電場中做勻加速直線運動粒子在加速電場中做勻加速直線運動, ,可由動能定理求可由動能定理求加速的末速度加速的末速度, ,由運動學規(guī)律求運動時間由運動學規(guī)律求運動時間. .(2)(2)粒子在偏轉電場中做類平拋運動粒子在偏轉電場中做類平拋運動, ,可由運動的分解求偏轉時間和偏轉可由運動的分解求偏轉時間和偏轉位移位移. .(3)(3)粒子離開電場后做勻速直線運動粒子離開電場后做勻速直線運動, ,可由運動的分解求運動時間和打在可由運動的分解求運動

31、時間和打在光屏上的位置光屏上的位置. .【例【例3 3】 (2015(2015天津卷天津卷,7)(,7)(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,氕核、氘核、氚核三種粒氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E E1 1, ,之后進入電場之后進入電場線豎直向下的勻強電場線豎直向下的勻強電場E E2 2發(fā)生偏轉發(fā)生偏轉, ,最后打在屏上最后打在屏上. .整個裝置處于真空中整個裝置處于真空中, ,不計粒子重力及其相互作用不計粒子重力及其相互作用, ,那么那么( () )A.A.偏轉電場偏轉電場E E2 2對三種粒子做功一樣多

32、對三種粒子做功一樣多B.B.三種粒子打到屏上時的速度一樣大三種粒子打到屏上時的速度一樣大C.C.三種粒子運動到屏上所用時間相同三種粒子運動到屏上所用時間相同D.D.三種粒子一定打到屏上的同一位置三種粒子一定打到屏上的同一位置答案答案: :ADAD題后反思題后反思 計算粒子打到屏上的位置離屏中心距離計算粒子打到屏上的位置離屏中心距離Y Y的四種方法的四種方法(1)Y=y+dtan (d(1)Y=y+dtan (d為屏到偏轉電場的水平距離為屏到偏轉電場的水平距離).).(2)Y=( +d)tan (L(2)Y=( +d)tan (L為電場寬度為電場寬度).).2L(3)Y=y+v(3)Y=y+vy

33、 y . .0dv(4)(4)根據(jù)三角形相似根據(jù)三角形相似 = .= .Yy22LdL即時鞏固即時鞏固1 1.多個粒子在同一電場中偏轉的比較多個粒子在同一電場中偏轉的比較 (2016(2016遼寧校級模擬遼寧校級模擬)()(多選多選) )a,b,ca,b,c三個同種粒子以不同的初速度由同一點垂直電場方向進入偏轉電場三個同種粒子以不同的初速度由同一點垂直電場方向進入偏轉電場, ,其軌跡如圖所示其軌跡如圖所示, ,其中其中b b恰好飛出電場恰好飛出電場, ,由此可以確定由此可以確定( ( ) )ACACA.A.在在b b飛離電場的同時飛離電場的同時,a,a剛好打在負極板上剛好打在負極板上B.bB.

34、b和和c c同時飛離電場同時飛離電場C.C.進入電場時進入電場時,c,c的速度最大的速度最大,a,a的速度最小的速度最小D.D.動能的增量相比動能的增量相比,c,c的最大的最大,a,a和和b b的一樣大的一樣大2.2.導學號導學號 0062248800622488 帶電粒子在電場中偏轉的臨界問題帶電粒子在電場中偏轉的臨界問題 (2016(2016河南洛陽河南洛陽一模一模) )如圖所示如圖所示, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m=5m=51010-8-8 kg kg的帶電粒子以的帶電粒子以v v0 0=2 m/s=2 m/s的速度從水平放的速度從水平放置的平行金屬板置的平行金屬板A,BA,B中央飛入電場中央飛入

35、電場, ,已知板長已知板長L=10 cm,L=10 cm,板間距離板間距離d=2 cm,d=2 cm,當當A,BA,B間電勢差間電勢差U UABAB=10=103 3 V V時時, ,帶電粒子恰好沿直線穿過電場帶電粒子恰好沿直線穿過電場. .求求:(g:(g取取10 m/s10 m/s2 2) ) (1)(1)帶電粒子的電性和所帶電荷量帶電粒子的電性和所帶電荷量; ;答案答案: : (1) (1)負電負電1010-11-11 C C (2)A,B(2)A,B間所加電壓在什么范圍內(nèi)帶電粒子能從板間飛出間所加電壓在什么范圍內(nèi)帶電粒子能從板間飛出? ?答案答案: : (2)200 VU (2)200

36、 VUABAB1 800 V1 800 V考點四帶電粒子在交變電場中的運動考點四帶電粒子在交變電場中的運動 要點透析要點透析1.1.常見的交變電場常見的交變電場常見的交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等常見的交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等. .2.2.常見的題目類型常見的題目類型(1)(1)粒子做單向直線運動粒子做單向直線運動( (一般用牛頓運動定律求解一般用牛頓運動定律求解).).(2)(2)粒子做往返運動粒子做往返運動( (一般分段研究一般分段研究).).(3)(3)粒子做偏轉運動粒子做偏轉運動( (一般根據(jù)交變電場特點分段研究一般根據(jù)交變電場特點分段研究).).3.

37、3.分析兩個關系分析兩個關系(1)(1)力和運動的關系力和運動的關系. .(2)(2)功能關系功能關系. .4.4.注意全面分析注意全面分析分析受力特點和運動規(guī)律分析受力特點和運動規(guī)律, ,抓住粒子運動的周期性或?qū)ΨQ性的特征抓住粒子運動的周期性或?qū)ΨQ性的特征, ,確確定與物理過程相關的臨界條件定與物理過程相關的臨界條件. .典例突破典例突破【例【例4 4】 如圖如圖(a)(a)所示所示, ,平行板電容器間距為平行板電容器間距為d,d,兩板所加電壓如圖兩板所加電壓如圖(b)(b)所所示示,t=0,t=0時刻時刻, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m m、帶電荷量為、帶電荷量為q q的粒子以平行于極板的速度的粒子以

38、平行于極板的速度v v0 0射入電射入電容器容器,2.5T,2.5T時恰好落在下極板上時恰好落在下極板上, ,帶電粒子的重力不計帶電粒子的重力不計, ,在這一過程中在這一過程中, ,求求: :(1)(1)該粒子的水平位移該粒子的水平位移; ;(2)(2)粒子落到下極板時的速度粒子落到下極板時的速度. .【審題指導】【審題指導】 題干關鍵題干關鍵隱含信息隱含信息粒子在粒子在t=0t=0時刻射入電容器時刻射入電容器粒子先做類平拋運動粒子先做類平拋運動2.5T2.5T時恰好落在下極板上時恰好落在下極板上T T2T2T間無電場力作用間無電場力作用, ,粒子做勻速直線粒子做勻速直線運動運動答案答案: :

39、 (1)2.5v (1)2.5v0 0T (2) T (2) 解析解析: : (1)(1)帶電粒子在水平方向不受外力作用帶電粒子在水平方向不受外力作用, ,做勻速直線運動做勻速直線運動, ,因此因此水平位移為水平位移為s=vs=v0 0t=vt=v0 02.5T=2.5v2.5T=2.5v0 0T.T.2222002294q U Tvm d方法技巧方法技巧 帶電粒子在變化的電場中運動問題的解題策略帶電粒子在變化的電場中運動問題的解題策略(1)(1)注重全面分析帶電粒子受力特點和運動情況注重全面分析帶電粒子受力特點和運動情況, ,抓住粒子的運動具有周抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的

40、特征期性和在空間上具有對稱性的特征, ,求解粒子運動過程中的速度、位移、求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關的邊界條件做功或確定與物理過程相關的邊界條件. .(2)(2)某一過程中的勻變速運動某一過程中的勻變速運動( (曲線時將運動分解曲線時將運動分解) )可利用牛頓運動定律可利用牛頓運動定律, ,結合勻變速直線運動的規(guī)律分析求解結合勻變速直線運動的規(guī)律分析求解. .1.1.導學號導學號 0062248900622489 已知運動確定交變電壓圖像已知運動確定交變電壓圖像 如圖所示如圖所示,A,B,A,B兩金屬兩金屬板平行放置板平行放置, ,在在t=0t=0時將電子從時將電子

41、從A A板附近由靜止釋放板附近由靜止釋放( (電子的重力忽略不計電子的重力忽略不計).).分別在分別在A,BA,B兩板間加上下列哪種電壓時兩板間加上下列哪種電壓時, ,有可能使電子到不了有可能使電子到不了B B板板( ( ) )即時鞏固即時鞏固B B解析解析: :加加A A圖電壓圖電壓, ,電子從電子從A A板開始向板開始向B B板做勻加速直線運動板做勻加速直線運動; ;加加B B圖電壓圖電壓, ,電電子開始向子開始向B B板做勻加速運動板做勻加速運動, ,再做加速度大小相同的勻減速運動再做加速度大小相同的勻減速運動, ,速度減速度減為零后做反向勻加速運動及勻減速運動為零后做反向勻加速運動及勻

42、減速運動, ,由對稱性可知由對稱性可知, ,電子將做周期性電子將做周期性往復運動往復運動, ,所以電子有可能到不了所以電子有可能到不了B B板板; ;加加C C圖電壓圖電壓, ,電子先勻加速電子先勻加速, ,再勻減再勻減速到速度為零速到速度為零, ,完成一個周期完成一個周期, ,所以電子一直向所以電子一直向B B板運動板運動, ,即電子一定能到即電子一定能到達達B B板板; ;加加D D圖電壓圖電壓, ,電子的運動與電子的運動與C C圖情形相同圖情形相同, ,只是加速度變化只是加速度變化, ,所以電所以電子也一直向子也一直向B B板運動板運動, ,即電子一定能到達即電子一定能到達B B板板, ,綜上所述可知選項綜上所述可知選項B B正確正確. .ACD ACD A.A.若電子是在若電子是在t=0t=0時刻進入的時刻進入的, ,它將一直向它將一直向B B板運動板運動B.B.若電子是在若電子是在t=0t=0時刻進入的時刻進入的, ,它將時而向它將時而向B B板運動板運動, ,時而向時而向A A板運動板運動, ,最后最后打在打在B B板上板上C.C.若電子是在若電子是在t= t= 時刻進入的時刻進入的, ,它將時而向它將時而向B B板運動板運動, ,時而向時而向A A板運動板運動, ,最最后打在后打在B B板上板上D.D.若電子是在若電子