2020屆高三物理一輪教案帶電粒子在電場中的運動

2020屆高三物理一輪教案帶電粒子在電場中的運動教學(xué)目標：熟練應(yīng)所學(xué)電場知識分析解決帶電粒子在勻強電場中的運動咨詢題。明白得電容器的電容，把握平行板電容器的電容的決定因素把握示波管，示波器及其應(yīng)用。教學(xué)重點：教學(xué)難點：教學(xué)方法：講練結(jié)合，運算機輔助教學(xué)教學(xué)過程：一、帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在勻強電場中的加速一樣情形下帶電粒子所受的電場力遠大于重力，因此能夠認為只有電場力做功。由動能定理W=qU=ΔE，此式與電場是否勻強無關(guān)，與帶電粒子的運動性質(zhì)、軌跡形狀也無關(guān)。KφU0oUφU0oUT2Tt〔不計重力作用〕以下講法中正確的選項是時刻開釋電子，電子將始終向右運動，直到打到右極板上時刻開釋電子，電子可能在兩板間振動時刻開釋電子，電子可能在兩板間振動，也可能打到右極板上時刻開釋電子，電子必將打到左極板上解：從，接著勻減速時刻，接著勻減速，改為向左先勻加速，接著勻減速。即在兩板間振動；假如兩板間距離不夠大，那么電時刻開釋電子，假如兩板間距離AC帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)0mqvLd射出時的側(cè)移、偏轉(zhuǎn)角和動能增量。0

v0θ yθvt〔y

1 Uq L Uq L 2dmv

UL2

千萬不要死記公式，要清晰物理過程。依照不同的條件，結(jié)論改用不同的表達形式〔初速度、初動能、初動量或加速電壓等〕。vtan

UqL

UL L〔2〕偏角：

v dmv2

y

tan，講明穿出時刻的末速度2的反向延長線與初速度延長線交點恰好在水平位移的中點。這一點和平拋運動的結(jié)論相同。=EqyqU〕KyLU0【例2】如下圖，熱電子由陰極飛出時的初速忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U電容器板長和板間距離均為L=10cm，下極板接地。電容器右端到熒光屏的距離也是yLU03U0ou0.060.1 0.2 0.30.43U0ou0.060.1 0.2 0.30.40.5t屏上有電子打到的區(qū)間有0多長？③屏上的亮點如何移動？00t=0.06s1.8Uy=0.45L=O點13.5cm0.5L〔偏轉(zhuǎn)電壓超過2.0U，電子就打到極板上了3L=30cm重復(fù)顯現(xiàn)。00帶電物體在電場力和重力共同作用下的運動。當帶電體的重力和電場力大小可以相比時，不能再將重力忽略不計。這時研究對象經(jīng)常被稱為〝帶電微粒〞、〝帶電塵埃〞、〝帶電 -小球〞等等。這時的咨詢題實際上變成一個力學(xué)咨詢題，只是在考慮能量守恒的時候需要考慮到電勢能的變化。【例】如圖，水平放置的平行金屬板間有勻強電場。一根長l +的絕緣細繩一端固定在O點，另一端系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的CO3CO點做圓周運動，至少要給小球多大的水平?jīng)_量？在這種情形下，在小球運動過程中細繩所受的最大拉力是多大？解：由，原先小球受到的電場力和重力大小相等，增大電壓后電場力是重力的3倍。在C2gl點最小速度對應(yīng)最小的向心力這時細繩的拉力為零合力為可求得速度為2gl2gl因此給小球的最小沖量為I=m 在最高點D小球受到的拉力最大從C到D2gl能定理：

1 1 DF2mg

mv

。2mg mv2 mv2 Dθθ2 D 2 C θθ4O0×10-10C的小球，將小球從最低點A由靜止開釋，求1〕小球擺到最高點時絲線與豎直方向的夾角多大？〔2〕擺動過程中小球的最大速度是多大？e1F=0.75GeB〔2〕小球通過平穩(wěn)位置時速度最大。由動能定理：1.25mg0.2l=mvB

=1.4m/s。二、電容器電容器兩個彼此絕緣又相隔專門近的導(dǎo)體都能夠看成一個電容器。電容器的電容電容CQ是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是由電容器本身的性質(zhì)〔導(dǎo)體大小、U形狀、相對位置及電介質(zhì)〕決定的。平行板電容器的電容C兩種不同變化

s s4kd d電容器和電源連接如圖，改變板間距離、改變正對面積或改變板間電解質(zhì)材料，都會改變其電容，從而可能引起電容器兩板間電場的變化。那個地點一定要分清兩種常見的變化：〔1〕電鍵K保持閉合，那么電容器兩端的電壓恒定〔等于電源電動勢〕，KU 1這種情形下帶電量QCUC而C

4kd

，E d d dd 1〔KQ恒定，這種情形下C

,Ud

,EK【例5】如下圖，在平行板電容器正中有一個帶電微粒。KKKK斷開；兩種情形下，各用什么方法能使該帶電微粒向上運動打 M到上極板？ NA.上移上極板M 上移下極板NC.左移上極板M 把下極板N接解：由上面的分析可知①選B，②選C。【例6】運算機鍵盤上的每一個按鍵下面都有一個電容傳感器。電容的運算公式是C

S表示兩AdA金屬片間的距離。當某一鍵被按下時，d發(fā)生改變，引起電容器的電容發(fā)生改變，從而給電子線路發(fā)出相應(yīng)的信號。兩金屬片的正對面積為50mm2，鍵未被按下時，兩金屬片間的距離為0.60mm。只要電容變化達0.25pF，電子線路就能發(fā)出相應(yīng)的信號。那么為使按鍵得到反應(yīng)，至少需要按下多大距離？解：先求得未按下時的電容C

C=0.75pF，再由

d2

得Cd和C

=1.00pF，得Δd=0.15mm。

C d C d 22 1 2 1【例7】一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷〔電量專門小〕固定在P點，如下圖，以E表示兩極板間的場強表示電容器的電壓表示正電荷在P點的電勢能假設(shè)保持負極板不動將正極板移到圖中虛線所示的位置那〔 AU不變BE變大，W變大CU不變DU不變，W解析：當平行板電容器充電后與電源斷開時，對有關(guān)物理量變化的討論，要注意板間場U Q Q強的一個特點：E d Cd

，即關(guān)于介質(zhì)介電常數(shù)為ε的平行板電容器而言，S兩極間場強只與極板上單位面積的帶電量成正比。QEd距離減小，據(jù)UEd可知，電容器的電壓UEP的電勢保持不變，因此電荷在P點的電勢能WAC。電容式傳感器在測量中有著重要的應(yīng)用，因此在學(xué)復(fù)習(xí)中不可忽視。關(guān)鍵在于抓住宅測物理量與電容器中電容的聯(lián)系，咨詢題就迎刃而解了。電容器與恒定電流相聯(lián)系應(yīng)該明白得的是：電容器與哪部分電路并聯(lián)，電容器兩端的電壓就必定與那部分電路兩端電壓相等?！纠?】如下圖電路中，C2

2C，R1

2R1

，忽略電源電阻，以下講法中正確的選項是〔 〕①開關(guān)K處于斷開狀態(tài)，電容C的電量大于C2 1

的電量；②開關(guān)處于2斷開狀態(tài)電容C的電量大于C 的電量開關(guān)處于接通狀態(tài)電容C21 2C1

的電量；④開關(guān)處于接通狀態(tài)，電容C1

的電量大于C的2C1C1KR1R2C2EA.① B.④ C.①③ 解析：開關(guān)斷開時，電容C、C1 2

兩端電壓相等，均為E，因為C2

2C1

，由CQ知UQ

，即Q

QKR

R和2 1 1 2 1 1 2 1R的電流相等，CRR2 1

并聯(lián)，C2

RC1

的電壓為IRC2

IR又1QCIR，Q1 1 2

CIR又C2 1

2C，R1

2R1

，因此Q1

Q即兩電容的電量相等；因2此正確選項應(yīng)為A。6、電容器力學(xué)綜合必須注意的是：當帶電體運動過程中與其它導(dǎo)體有接觸時，有可能所帶電量要發(fā)生變化。9RK閉合mq的小球靜止于平行板電容器板間的中OK碰撞時無機械能缺失，碰撞后小球恰能運動到另一極板處，設(shè)兩極板間的距離為dε。⑵小

R3KR2RE R1

R4C OC球和電容器一個極板碰撞后所帶的電量q。解析：⑴開關(guān)閉合時，電容器兩極板間電場方向豎直向上，由小球在O點處靜止可知，小球帶正電。設(shè)兩極板間電壓為U，那么mgqUUd

mgdq

；由于R4

無電流，電容器兩極板間電壓U等于電阻R1

的端電壓，那么UR2

R

E3

3mgd2q ⑵開關(guān)斷開后，兩極板間電壓為U，U RR