第三講　第1課時　理清物理觀念-電容器 帶電粒子在電場中的運動

第三講電容器

帶電粒子(體)在電場中的運動第1課時理清物理觀念—電容器

帶電粒子在電場中的運動綱舉目張·主干系統(tǒng)[微點判斷](1)電容器所帶的電荷量是指每個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)帶電粒子在勻強電場中只能做類平拋運動。

(

)(5)帶電粒子在電場中，只受電場力時，也可以做勻速圓周運動。

(

)(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動時重力一定可以忽略不計。

(

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

電容器與電源斷開1．(魯科版新教材習題改編)如圖所示，平行板電容器充電后與電源斷開，正極板接地，兩板間有一個帶負電的試探電荷固定在P點。靜電計的金屬球與電容器的負極板連接，外殼接地。以E表示兩板間的電場強度，φ表示P點的電勢，Ep表示該試探電荷在P點的電勢能，θ表示靜電計指針的偏角。若保持負極板不動，將正極板緩慢向右平移一小段距離(靜電計所帶電荷量可忽略不計)，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，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時，極板上所帶電荷量變少，則

(

)A．材料豎直方向尺度減小 B．極板間電場強度不變C．極板間電場強度變大

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，電源負極接地。開始時電容器不帶電，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。在開關(guān)S保持接通的狀態(tài)下，下列說法正確的是

(

)A．當滑動變阻器的滑片向下滑動時，帶電油滴將會向上運動B．當電容器的上極板向上移動時，帶電油滴將仍然靜止C．當電容器的下極板向下移動時，P點的電勢將不變D．當電容器的下極板向左移動時(P點仍處在電場中)，極板間的場強將增大答案:BD[知能自主落實]1．平行板電容器動態(tài)的分析思路2．平行板電容器兩類動態(tài)分析的比較提能點(二)帶電粒子(體)在電場中的直線運動[科學思維]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．做直線加速運動的條件帶電粒子(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]電場中直線運動問題的解題流程[針對訓練]

帶電粒子在電場中的加速1.

當今醫(yī)學上對某些腫瘤采用質(zhì)子療法進行治療，該療法用一定能量的質(zhì)子束照射腫瘤殺死癌細胞。現(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動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，自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計，到達N孔時速度恰好為零，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)點自P點自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C．把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落答案:ACD提能點(三)帶電粒子在電場的偏轉(zhuǎn)[科學思維]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原點沿x軸正方向射入一勻強電場中，電場方向與y軸平行。不計重力，下列描繪這四個粒子運動軌跡的圖像中，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動運動分析利用運動的合成和分解進行求解①在垂直電場方向上做勻速直線運動，在這個方向上找出平行板的板長和運動時間等相關(guān)物理量②沿電場力方向做勻加速直線運動，在這個方向上找出加速度、偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)速度、偏轉(zhuǎn)角度等相關(guān)物理量[針對訓練]

帶電體在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)1.

如圖所示，真空中有一電子以速度v沿著與電場強度垂直的方向自O點進入勻強電場。以O為坐標原點建立直角坐標系，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，電子經(jīng)過M、N、P三點時，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：電子在電場中運動時，其水平方向為勻速直線運動，豎直方向為初速度為0的勻加速直線運動，由于OA＝AB＝BC，則OA、AB、BC三段的時間相等，在豎直方向由vy＝at知vM∶vN∶vP＝1∶2∶3，A正確，B錯誤；在豎直方向上，根據(jù)初速度為零的勻加速直線運動，在連續(xù)相等的時間內(nèi)位移之比為1∶3∶5，則AM∶BN∶CP＝1∶4∶9，故C、D錯誤。答案:A

生產(chǎn)中帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的應用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電場，通道長L＝1m，進煙塵口的截面為邊長d＝0.5m的正方形。分布均勻的帶負電煙塵顆粒均以水平速度v0＝2m/s連續(xù)進入通道，碰到下金屬板后其所帶電荷會被中和并被收集，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，每個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)當所加電壓