高考物理一輪 專題18 電容器 帶電粒子在電場中的運動學(xué)案 新課標

1、2013年高三新課程標準物理圓原創(chuàng)優(yōu)秀學(xué)習(xí)項目課題18電容器帶電粒子在電場中的運動課程表：3課時教學(xué)目標：1 .了解電容器的電容，掌握平行板電容器電容的決定因素。22.擅長分析和解決帶電粒子在均勻電場中的運動問題。3.掌握示波器的工作原理。4.用靜電場的概念和定律來解決物理問題本次講座的要點：1。電容器的電容，平行板電容器電容的決定性因素2.帶電粒子在均勻電場中的運動這節(jié)課的難點：電容器的電容測試站點撥號：1。對電容的理解2.平行板電容器電容的決定因素3.電容器的動態(tài)分析4.電容器與恒定電流相關(guān)聯(lián)5.電場中帶電粒子的平衡6.帶電粒子(或帶電體)在電場中的加速度7.帶電粒子(或帶電體)在電場中的

2、偏轉(zhuǎn)8.帶電粒子(或帶電體)在電場中運動的綜合問題第一節(jié)課(3)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)如圖所示，質(zhì)量為m、電荷為q的帶電粒子以平行于極板的初始速度v0注入長度為l、極板間距離為d的平行極板電容器，兩極板間的電壓為u，計算注入過程中的偏移量和偏轉(zhuǎn)角。U L dv0m，qyvermont 美國佛蒙特州郵編區(qū)號橫向移位：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

3、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _偏轉(zhuǎn)角：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

4、 _ _(2)困難和困難的解釋5.帶電粒子在電場和重力場復(fù)合場中的運動一般來說，帶電粒子的重力遠遠小于它在電場中受到的電場力，所以它的重力經(jīng)常被忽略。然而，當(dāng)帶電體(或粒子)的重力與電場力相差不大時，重力的影響就不能忽略。這種帶電粒子可以在電場中靜止，也可以直線或曲線運動。處理這類問題的基本思路是：首先，電場力被視為力學(xué)中的一種力，然后根據(jù)研究力學(xué)問題的基本方法，它從兩種途徑發(fā)展而來：力與運動或能量的轉(zhuǎn)換；其次，物體被認為是電場和重力場同時存在的復(fù)合場。對于這兩個具有不同性質(zhì)的場，也可以使用場強疊加原理。二、高考分數(shù)(一)對電容的理解拷點點盤電容是一個物理量，它表示電容器保持電荷的能力，由電容

5、器本身的介電特性和幾何尺寸決定，與電容器是否充電、充電電量和極板間的電位差無關(guān)。示例1對于電容器C=Q/U，以下陳述是正確的：A.電容充電越多，電容增加越多B.電容器的電容與其電極上的電壓成反比C.電容器的電容越大，攜帶的電就越多D.對于一個特定的電容器來說，它的兩個極板之間的電壓與充電量的比值保持不變分析：電容是一個物理量，表示電容器保持電荷的能力，與電容器是否充電、充電電量、極板間的電位差等無關(guān)。因此，D是正確的。答：d .測試中心優(yōu)化1.如果電容器標記為“300伏，5F”，以下陳述是正確的()A.電容器可以在低于300伏的電壓下正常工作B.電容器只能在300伏電壓下正常工作C.當(dāng)電壓為2

6、00伏時，電容仍為5 FD.使用時，只需考慮工作電壓，無需考慮電源的哪一極連接到電容的引出線。(二)平行板電容器電容的決定因素拷點點盤平行板電容器的電容直接與板之間的距離成反比2.1999年7月12日，日本原子能公司下屬的津川核電站因水管破裂導(dǎo)致高輻射冷卻劑外流。在檢測這一重大事故時，應(yīng)用了將非電量變化(冷卻劑泄漏使管道中的液位變化)轉(zhuǎn)換為電信號的自動測量技術(shù)。圖為通過檢測電容變化來檢測液位的儀器示意圖。該容器填充有導(dǎo)電液體，導(dǎo)電液體是電容器的電極。中間桿是電容器的另一個電極，絕緣管(塑料或橡膠)套在桿外作為電介質(zhì)。電容器的兩個電極分別用導(dǎo)線連接到指示器。指示器顯示電容，但容器中的液位可以從電

7、容中得知。因此，下面的說法是正確的。A.如果指示器顯示電容增加，兩個電極的面對面積將增加，液位將上升B.如果指示器顯示電容減小，兩個電極的面對面積增加，液位上升C.如果指示器顯示電容增加，則兩個電極的面對面積減小，液位將降低D.如果指示器顯示電容減小，兩個電極的面對面積增加，液位將降低(三)電容器的動態(tài)分析拷點點盤平行板電容器動態(tài)分析的關(guān)鍵是找出哪些變量是，哪些是不變的，哪些是自變量，哪些是因變量。同時，注意理解平行板電容器演示實驗現(xiàn)象的實質(zhì)，一般分為兩種基本情況：一是電容器兩板之間的電位差U保持不變(接通電源)；第二，電容器的電荷Q保持不變(與電源斷開)電容器和電源之間的連接如圖所示。改變極

8、板之間的距離、改變面對面積或改變極板之間的電解質(zhì)材料將改變其電容，這可能導(dǎo)致電容器的兩個極板之間的電場變化。在這里，我們必須區(qū)分兩種常見的變化：K(1)當(dāng)鑰匙k保持閉合時，電容器兩端的電壓是恒定的(等于電源的電動勢)，在這種情況下，電源被充電(2)充電后，斷開K并保持電容器電荷Q恒定。在這種情況下，示例4充電后，平行板電容器與電源斷開，負極板接地。兩個極板之間的點P上固定有正電荷(少量的電)。如圖所示，E代表兩個極板之間的場強，U代表電容器的電壓，W代表點p處正電荷的勢能。如果負極板保持靜止，正極板移動到圖中虛線所示的位置，則()A.u變小，E保持不變P+-B.東變大，西變大C.u變小，W保持

9、不變D.u不變，W不變分析：當(dāng)平行板電容器充電后斷開電源時，在討論物理量的變化時，應(yīng)注意板間場強的一個特點：即對于介電常數(shù)為的平行板電容器，兩電極間的場強只與板上單位面積的電荷量成正比。在電荷q不變的情況下，兩極之間的場強e保持不變。隨著板之間的距離d減小，可以看出電容器的電壓變小。因為場強e保持不變，點p和接地負極板之間的電勢差，即點p的電勢保持不變，所以點p處電荷的勢能w保持不變。因此，本主題應(yīng)選擇空調(diào)。答：空調(diào)第二節(jié)課時間(4)電容器接恒流拷點點盤在DC電路中，電容器的充電過程非常短，除了充電瞬間，所有電容器都可以視為開路。應(yīng)當(dāng)理解，電容器兩端的電壓必須等于電容器并聯(lián)連接的電路兩端的電壓

10、。分析：當(dāng)開關(guān)斷開時，兩端的電容和電壓相等，兩者都是在去年的高考試題中，電場知識往往與力學(xué)知識聯(lián)系在一起。解決這類問題的關(guān)鍵在于力學(xué)。當(dāng)帶電體在電場中處于平衡狀態(tài)時，在分析物體受力時，應(yīng)注意分析帶電體上的電場力，然后應(yīng)用平衡條件求解。測試中心優(yōu)化6.質(zhì)量為m的帶正電的球體A懸掛在絕緣細線上，處于電場強度為e的均勻電場中。當(dāng)球體A靜止時，細線與垂直方向成30角。眾所周知，這個電場方向只是使作用在球上的電場力最小，所以球的電量應(yīng)該是A.B.C.D.(6)帶電粒子(或帶電體)在電場中的加速拷點點盤對于這類問題，首先分析物體的受力，然后分析物體的運動(加速或減速、直線或曲線運動等)。)進行分析，這通常

11、從能量的角度來解決。(1)如果選擇動能定理，就必須區(qū)分做功的力有多少，是恒力做功還是變力做功，以及初始狀態(tài)和最終狀態(tài)的動能增量。(2)如果我們選擇能量守恒定律，我們應(yīng)該區(qū)分有多少種形式的能量在轉(zhuǎn)換，哪種能量在增加，哪種能量在減少。測試中心優(yōu)化7.如圖所示，兩塊平行的金屬板垂直放置，左極板接地，中間有一個小孔。圖中顯示了右極板電位隨時間的變化規(guī)律。電子最初靜止在左極板的小孔里。(不包括重力)以下陳述是正確的-U0U0OT 2TtA.當(dāng)電子從t=0釋放時，它們總是向右移動，直到碰到右邊的極板B.電子從時間t=0釋放，并且電子可以在兩個板之間往復(fù)運動C.當(dāng)電子從t=T/4中釋放出來時，它們可能會在兩

12、個極板之間振動或撞擊到右邊的極板當(dāng)電子在t=3T/8時釋放，它們將撞擊左極板第三節(jié)課(七)帶電粒子(或帶電體)在電場中的偏轉(zhuǎn)拷點點盤U L dv0m，qyvermont 美國佛蒙特州郵編區(qū)號如圖所示，質(zhì)量為m、電荷為q的帶電粒子以平行于板的初始速度v0注入到長l板間距離為d的平行板電容器中，兩板間的電壓為u，計算注入時的橫向位移、偏轉(zhuǎn)角和動能增量。解決方案：將其分解為兩個獨立的子運動：平行極板的勻速運動(運動時間由該子運動決定)和垂直極板的勻速直線加速運動、偏離角度：推斷：穿過電場過程中的動能增量：EK=qEy(注意，它通常不等于qu)測試中心優(yōu)化(八)帶電粒子(或帶電體)在電場中運動的綜合問

13、題拷點點盤當(dāng)引力和帶電體的電場力的大小可以比較時，引力就不能再被忽略了。這時，研究對象通常被稱為“帶電粒子”、“帶電塵?！薄ⅰ皫щ娗颉钡?。這時，問題實際上變成了一個力學(xué)問題，但是在考慮能量守恒時需要考慮勢能的變化。-OC實施例9眾所周知，如圖所示，在水平放置的平行金屬板之間存在均勻的電場。一根長的L形絕緣繩的一端固定在O點上，另一端是一個質(zhì)量為m、帶有一定電荷的小球。這個小球最初在C點是靜止的。當(dāng)小球受到水平?jīng)_量時，它可以在垂直面上繞著O點作勻速圓周運動。如果兩個極板之間的電壓增加三倍，要求小球從C點開始。在這種情況下，在球運動過程中，線的最大張力是多少？測試中心精煉參考答案1.交流電2.a(

14、該儀器類似于平行板電容器，芯柱進入液體的深度h越大，兩個平行板的面對面積越大，電容越大。(3.選擇乙，選擇丙4.減少、增加和減少7.交流分析：電子從時間t=0開始釋放。如果兩個板之間的距離足夠大，電子將向右均勻加速T2，然后均勻減速T2。當(dāng)速度降低到零時，他們將向右均勻加速T/2，然后均勻減速t/2 直到他們碰到右邊的極板。電子不可能向左移動。如果兩個極板之間的距離不夠大，電子將總是向右移動，直到它們碰到右邊的極板。電子將在t=T/4時釋放。如果兩個板之間的距離足夠大，電子將向右均勻加速T/4，然后均勻減速T/4。當(dāng)速度降至零時，它們將向左均勻加速t/4，然后均勻減速T/4。如果兩個板之間的距

15、離不夠大，電子可能在第一次向右運動時撞擊右板，電子將從t=3T/8釋放。如果兩個板之間的距離不夠大，電子將在第一次向右運動時擊中右邊的板。如果第一次向右移動沒有碰到右極板，那么在第一次向左移動時，它肯定會碰到左極板。第三，測試中心實施培訓(xùn)1.對于給定的電容器，圖1中描述電容c、電量q和電壓u之間對應(yīng)關(guān)系的圖應(yīng)為()。G-4.傳感器是收集信息的重要設(shè)備。如圖所示，它是一個用于測量壓力的電容式傳感器。a是固定電極，B是可移動電極，形成可變電容的電容器?？梢苿与姌O的兩端是固定的。當(dāng)要測量的壓力施加到可移動電極時，可移動電極變形，從而改變電容器的電容?，F(xiàn)在，這個電容傳感器與一個中間零刻度的靈敏檢流計和

16、一個電源串聯(lián)，形成一個閉合電路，當(dāng)電流流入檢流計的正端時，指針是已知的。A.電容器的電容將會降低B.電容器的充電容量將增加C.靈敏的檢流計指針向左偏轉(zhuǎn)D.靈敏的檢流計指針向右偏轉(zhuǎn)5.如圖所示，平行板電容器充電后，靜電計的指針偏轉(zhuǎn)一定角度。如果在不改變兩個極板功率的情況下減小兩個極板之間的距離，并且在兩個極板之間插入電介質(zhì)，那么靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角為()甲，必須減少乙，必須增加丙，一定不要變丁，不得變9.一位物理學(xué)家設(shè)計了一個實驗來測量電場強度。對于已知質(zhì)量和電量的粒子，它們進入垂直方向的矩形電場。如圖所示，電場方向平行且垂直向上。粒子第一次進入矩形的下側(cè)附近，但只是從b點飛出。然后，保持電場不變，使方向相反，然后使粒子以相同的速度從上側(cè)附近垂直進入電場。11.在水平方向的均勻電場中，絕緣細線的一端與質(zhì)量為m的帶電球相連，另一端掛在o點。當(dāng)球被帶到一個點(細線平行于電場)時，沒有初始速度釋放，并且已知當(dāng)球被放置在b點時，球的速度為零，并且細線和垂直方向之間的角度為=30 ,因此：(1)球的平衡位置。(2)當(dāng)球通過平衡位置時，線對球的拉力。測試現(xiàn)場實施培訓(xùn)參考答案1.B2.BCD3.洛倫茲力不做功，電場力做功相等，從動能定理來看，B是正確的。(9.解決方案：讓矩形區(qū)域的長度、寬度和場