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(yùn)動(dòng)課件

第3講電容器的電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象．2.認(rèn)識(shí)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(shí)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(huì)應(yīng)用其分析、討論、解決問題，理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，會(huì)分析、計(jì)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(shí)，進(jìn)一步理解加速和偏轉(zhuǎn)問題．考點(diǎn)一考點(diǎn)一電容器及電容器的動(dòng)態(tài)分析【必備知識(shí)·自主落實(shí)】1．常見的電容器：(1)組成：由兩個(gè)彼此________又相距________的導(dǎo)體組成．(2)帶電荷量：一個(gè)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(chǔ)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(gè)玻璃容器，瓶內(nèi)、外壁各貼著一圈金屬箔，作為里、外兩個(gè)極板，穿過橡皮塞的銅棒上端是一個(gè)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(dòng)，兩極板間電壓不變．若材料溫度降低時(shí)，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(qiáng)度不變C.極板間電場強(qiáng)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(gè)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(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)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(diǎn)二

靜止勻加速直線運(yùn)動(dòng)【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(yùn)動(dòng)(不計(jì)重力)例1多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀是一種測量離子質(zhì)量的新型實(shí)驗(yàn)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(jì)，經(jīng)電壓為U的勻強(qiáng)電場加速后射入質(zhì)量分析器．質(zhì)量分析器由兩個(gè)反射區(qū)和長為l的漂移管(無場區(qū)域)構(gòu)成，開始時(shí)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(shí)，兩反射區(qū)開始加上電場強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)電場，其電場強(qiáng)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(shí)，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(shí)間．設(shè)實(shí)驗(yàn)所用離子的電荷量均為q，不計(jì)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(shí)間T1；(2)反射區(qū)加上電場，電場強(qiáng)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(shí)間為t0，待測離子的總飛行時(shí)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(gè)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(diǎn)力平衡的知識(shí)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(shí)不要漏掉靜電力．考點(diǎn)三考點(diǎn)三帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)【必備知識(shí)·自主落實(shí)】帶電粒子在勻強(qiáng)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(qiáng)電場，僅受靜電力．(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．

類平拋運(yùn)動(dòng)(3)處理方法：運(yùn)動(dòng)的分解．①沿初速度方向：做________運(yùn)動(dòng)．②沿電場方向：做初速度為零的___________運(yùn)動(dòng)．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(diǎn)垂直CN進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)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(qiáng)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(jì)．(1)求粒子離開加速度電場時(shí)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(diǎn)上，求矩形區(qū)域QNCD內(nèi)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的值．(3)若矩形區(qū)域內(nèi)的電場強(qiáng)度與(2)中的電場強(qiáng)度相同，從A點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)入上方的矩形電場區(qū)域？若不能，請說明理由；若能，計(jì)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(yùn)動(dòng)問題的基本思路及注意事項(xiàng)

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

如圖所示，空間有一水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度的大小為E＝1.0×104V/m.該空間有一個(gè)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(diǎn)，A點(diǎn)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(diǎn))靜止于C點(diǎn)．輕彈簧一端固定在豎直擋板上，另一端自由伸長時(shí)位于P點(diǎn)．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(diǎn)左側(cè)某點(diǎn)后釋放．小球1沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)與小球2發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間