高中物理復(fù)習(xí)9-3第3講電容器的電容帶電粒子在電場中的運動課件

第3講電容器的電容帶電粒子在電場中的運動課

程

標(biāo)

準(zhǔn)素

養(yǎng)

目

標(biāo)1.能分析帶電粒子在電場中的運動情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象．2.認(rèn)識示波管，知道示波管的工作原理．3.觀察常見的電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象．能舉例說明電容器的應(yīng)用．物理觀念：知道電容器的概念，認(rèn)識常見的電容器，知道帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的原理．科學(xué)思維：理解電容的定義式和決定式，并會應(yīng)用其分析、討論、解決問題，理解帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律，會分析、計算加速和偏轉(zhuǎn)問題．科學(xué)探究：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，通過對示波管的構(gòu)造和工作原理的認(rèn)識，進(jìn)一步理解加速和偏轉(zhuǎn)問題．考點一考點一電容器及電容器的動態(tài)分析【必備知識·自主落實】1．常見的電容器：(1)組成：由兩個彼此________又相距________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

充電過程Q、U、E均增大，放電過程反之充電使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的________，電容器中儲存________放電使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中________轉(zhuǎn)化為其他形式的能絕緣很近絕對值異種電荷電場能電場能

電荷量Q電勢差U容納電荷1061012正對面積相對介電常數(shù)【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】1．[2024·福建漳州統(tǒng)考模擬]如圖，萊頓瓶是一個玻璃容器，瓶內(nèi)、外壁各貼著一圈金屬箔，作為里、外兩個極板，穿過橡皮塞的銅棒上端是一個球形電極，下端利用鐵鏈與內(nèi)壁金屬箔連接，外壁金屬箔接地，在其他因素視為不變的情況下，下列說法正確的是(

)A.金屬箔越厚，萊頓瓶的電容越大B.金屬箔越厚，萊頓瓶的電容越小C.瓶壁玻璃越薄，萊頓瓶的電容越小D.瓶壁玻璃越薄，萊頓瓶的電容越大答案：D

2．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，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.電容器電容變大答案：A

3．(多選)如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B平行放置并與一個電源相連，其中A板接地(取大地電勢φ＝0)．S閉合后，兩板間有一質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．以下說法正確的是(

)A.保持S閉合，若將A板向上平移一小段位移，則油滴向下加速運動，G中有b→a的電流B.保持S閉合，若將A板向左平移一小段位移(油滴仍處于兩極板之間)，則油滴仍然靜止，G中有b→a的電流C.若將S斷開，則油滴立即向下做勻加速直線運動D.若將S斷開，再將B板向下平移一小段位移，則油滴仍然保持靜止，但油滴的電勢能減小答案：AB

考點二

靜止勻加速直線運動【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】考向1帶電粒子在電場中的直線運動(不計重力)例1多反射飛行時間質(zhì)譜儀是一種測量離子質(zhì)量的新型實驗儀器，其基本原理如圖所示，從離子源A處飄出的離子初速度不計，經(jīng)電壓為U的勻強電場加速后射入質(zhì)量分析器．質(zhì)量分析器由兩個反射區(qū)和長為l的漂移管(無場區(qū)域)構(gòu)成，開始時反射區(qū)1、2均未加電場，當(dāng)離子第一次進(jìn)入漂移管時，兩反射區(qū)開始加上電場強度大小相等、方向相反的勻強電場，其電場強度足夠大，使得進(jìn)入反射區(qū)的離子能夠反射回漂移管．離子在質(zhì)量分析器中經(jīng)多次往復(fù)即將進(jìn)入反射區(qū)2時，撤去反射區(qū)的電場，離子打在熒光屏B上被探測到，可測得離子從A到B的總飛行時間．設(shè)實驗所用離子的電荷量均為q，不計離子重力．(1)求質(zhì)量為m的離子第一次通過漂移管所用的時間T1；(2)反射區(qū)加上電場，電場強度大小為E，求離子能進(jìn)入反射區(qū)的最大距離x；(3)已知質(zhì)量為m0的離子總飛行時間為t0，待測離子的總飛行時間為t1，兩種離子在質(zhì)量分析器中反射相同次數(shù)，求待測離子質(zhì)量m1.

答案：BD

思維提升(1)帶電體在多個力作用下處于平衡狀態(tài)，帶電體所受合外力為零，因此可用共點力平衡的知識分析，常用的方法有正交分解法、合成法等．(2)帶電體在電場中的加速問題與力學(xué)問題分析方法完全相同，帶電體的受力仍然滿足牛頓第二定律，在進(jìn)行受力分析時不要漏掉靜電力．考點三考點三帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)運動【必備知識·自主落實】帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)：(1)條件：以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場，僅受靜電力．(2)運動性質(zhì)：勻變速曲線運動．

類平拋運動(3)處理方法：運動的分解．①沿初速度方向：做________運動．②沿電場方向：做初速度為零的___________運動．勻速直線勻加速直線【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】1．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律

答案：D

例5[2024·濱洲模擬]如圖，靜止于A處的粒子，經(jīng)電壓為U的加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器，從P點垂直CN進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強電場，電場方向水平向左，靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻向分布的電場，已知圓弧虛線所在處場強為E0，方向如圖所示；粒子質(zhì)量為m、電荷量為q；QN＝2d、PN＝3d，離子重力不計．(1)求粒子離開加速度電場時的速度的大小及圓弧虛線對應(yīng)的半徑R的大?。?2)若粒子恰好能打在NQ的中點上，求矩形區(qū)域QNCD內(nèi)勻強電場場強E的值．(3)若矩形區(qū)域內(nèi)的電場強度與(2)中的電場強度相同，從A點靜止釋放粒子的電荷量為2q，其他不變，此粒子是否仍能從P點進(jìn)入上方的矩形電場區(qū)域？若不能，請說明理由；若能，計算打到NQ上的位置．

[教你解決問題]拆解過程思維提升解決帶電粒子在電場中運動問題的基本思路及注意事項

2．等效最高點與幾何最高點在“等效力場”中做圓周運動的小球，經(jīng)常遇到小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動的臨界速度問題．小球能維持圓周運動的條件是能過最高點，而這里的最高點不一定是幾何最高點，而應(yīng)是等效最高點(如圖所示)．典例

如圖所示，空間有一水平向右的勻強電場，電場強度的大小為E＝1.0×104V/m.該空間有一個半徑為R＝2m的豎直光滑絕緣圓環(huán)的一部分，圓環(huán)與光滑水平面相切于C點，A點所在的半徑與豎直直徑BC成37°角．質(zhì)量為m＝0.04kg、電荷量為q＝＋6×10－5C的帶電小球2(可視為質(zhì)點)靜止于C點．輕彈簧一端固定在豎直擋板上，另一端自由伸長時位于P點．質(zhì)量也為m＝0.04kg的不帶電小球1挨著輕彈簧右端，現(xiàn)用力緩慢壓縮輕彈簧右端到P點左側(cè)某點后釋放．小球1沿光滑水平面運動到C點與小球2發(fā)生碰撞，碰撞時間