高三物理一輪復(fù)習(xí)課件73電容器與電容帶電粒子在電場中的運動

1、【想一想】 如圖所示的實驗裝置中，平行板電容器的極板A與一靈敏的靜電計相接，極板B接地，若極板B向上移動一點，由觀察到的靜電計指針變化作出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是什么？,第3單元電容器與電容帶電粒子在電場中的運動,基礎(chǔ)探究,電容器和電容,【填一填】 1電容器 (1)組成：兩個彼此絕緣且又相距很近的 (2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的 (3)充、放電： 充電：把電容器接在電源上后，電容器兩個極板分別帶上等量的異號電荷的過程充電后，兩極板上的電荷由于互相吸引而保存下來；兩極板間有存在充電過程中由電源獲得的電能儲存在電容器中 放電：用導(dǎo)線將充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷 的過

2、程放電后的兩極板間不再有電場，電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,導(dǎo)體,絕對值,電場,中和,2電容 (1)定義：電容器所帶的 與電容器兩極板間的 的比值 (2)意義：表示電容器的物理量 (4)單位：1法拉(F) 微法(F) 皮法(pF) 3平行板電容器的電容 (1)決定因素：平行板電容器的電容C跟板間電介質(zhì)的相對介電常數(shù)r成 ，跟正對面積S成 ，跟極板間的距離d成 ,電荷量Q,電勢差,容納電荷本領(lǐng),106,1012,反比,正比,正比,【想一想】 如圖所示，在點電荷Q的電場中有A、B兩點，將質(zhì)子和粒子分別從A點由靜止釋放到達B點時，它們的速度大小之比為多少？,帶電粒子在電場中的運動,【填一填】 1帶電粒

3、子在電場中的加速 帶電粒子在電場中加速，若不計粒子的重力，則靜電力對帶電粒子做的功等于帶電粒子的增量,動能,【想一想】 一臺正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫面的高度縮小，則產(chǎn)生故障的原因可能是什么？,示波管,【填一填】 1構(gòu)造 ，偏轉(zhuǎn)極板，熒光屏(如圖所示) 2工作原理 (1)YY上加的是待顯示的，XX上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做 (2)觀察到的現(xiàn)象： 如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運動，打在熒光屏，在那里產(chǎn)生一個亮斑,電子槍,信號電壓,掃描電壓,中心,若所加掃描電壓和 的周期相等，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖象,信號電壓,

4、解析：電容器的電容和它所帶的電荷量有關(guān)，和板間的電壓無關(guān)，只由電容器本身的結(jié)構(gòu)來決定，因此A、B、C都不正確，故選D. 答案：D,2示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖所示如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的() 極板X應(yīng)帶正電極板X應(yīng)帶正電極板Y應(yīng)帶正電極板Y應(yīng)帶正電 AB C D,解析：根據(jù)亮點的位置，偏向XY區(qū)間，說明電子受到靜電力作用發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，因此極板X、極板Y應(yīng)帶正電 答案：A,3一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是() AC和U均增大BC增大，U減小 CC減

5、小，U增大DC和U均減小 答案：B,答案：A,平行板電容器的動態(tài)分析,2電容器兩類動態(tài)變化的分析比較 (1)第一類動態(tài)變化：兩極板間電壓U恒定不變 (2)第二類動態(tài)變化：電容器所帶電荷量Q恒定不變,【典例1】如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離，則() A帶電油滴將沿豎直方向向上運動 BP點的電勢將降低 C帶電油滴的電勢能將減小 D電容器的電容減小，極板帶電荷量增大 思路點撥解答本題應(yīng)注意以下兩點： (1)確定兩種情況下的不變量，是電壓不變還是電荷量不變； (2)選擇

6、合適公式分析場強怎樣變化,答案B,1(2014年安慶模擬)將平行板電容器兩極板之間的距離、電壓、電場強度大小和極板所帶的電荷量分別用d、U、E和Q表示下列說法正確的是() A保持U不變，將d變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒tE變?yōu)樵瓉淼囊话?B保持E不變，將d變?yōu)樵瓉淼囊话?，則U變?yōu)樵瓉淼膬杀?C保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則U變?yōu)樵瓉淼囊话?D保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉淼囊话?，則E變?yōu)樵瓉淼膬杀?答案：A,【互動探究】 1帶電體在電場中運動時，其重力什么情況下可以忽略，什么情況下不能忽略？ 2分析帶電體在電場中的直線運動問題時需要注意什么問題，基本思路是什么？ 【核心突破】 1帶電粒子在電場中運動時重力的

7、處理,帶電體在電場中的平衡與加速,2.帶電粒子在電場中的平衡 解題步驟：選取研究對象；進行受力分析，注意靜電力的方向特點；由平衡條件列方程求解 3帶電粒子在電場中的變速直線運動： 可用運動學(xué)公式和牛頓第二定律求解或從功能角度用動能定理或能量守恒定律求解 特別提醒帶電粒子在勻強電場中所受靜電力恒定，方向與電場線平行，所受重力恒定，方向豎直向下，因此粒子在勻強電場與重力場的復(fù)合場中一定做勻變速運動軌跡可能為直線，也可能為曲線,【典例2】反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似如圖所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個勻強電場，一帶電微粒

8、從A點由靜止開始，在靜電力作用下沿直線在A、B兩點間往返運動已知電場強度的大小分別是E12.0103 N/C和E24.0103 N/C，方向如圖所示帶電微粒質(zhì)量m1.01020 kg，帶電量q1.0109 C，A點距虛線MN的距離d11.0 cm，不計帶電微粒的重力，忽略相對論效應(yīng)求： (1)B點距虛線MN的距離d2； (2) 帶電微粒從A點運動到B點所經(jīng)歷的時間t.,思路點撥(1)明確帶電微粒的運動過程，微粒在兩個場強大小、方向都不同的電場中先做勻加速后做勻減速直線運動 (2)由動能定理、牛頓第二定律列方程求解,答案(1)0.50 cm(2)1.5108 s,2(2012年高考新課標(biāo)全國卷改

9、編)如圖，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子() A所受重力與電場力平衡 B電勢能逐漸減小 C動能逐漸增加 D做勻變速直線運動,解析：帶電粒子在平行板電容器之間受到兩個力的作用，一是重力mg，方向豎直向下，二是電場力FEq，方向垂直于極板向上因二力均為恒力，已知帶電粒子做直線運動，所以此二力的合力一定在粒子運動的直線軌跡上，根據(jù)牛頓第二定律可知，該粒子做勻減速直線運動，選項D正確，選項A、C錯誤；從粒子運動的方向和電場力的方向可判斷出，電場力對粒子做負功，粒子的電勢能增加，選項B錯誤 答案：D,帶電

10、粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)問題,思路點撥兩平行板間的電場為勻強電場，所以粒子在板間做類平拋運動，分析的方法與平拋運動相同，即運動的合成與分解,3(2014年馬鞍山模擬)如圖所示，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動，然后射入電勢差為U2的兩塊水平的平行極板間的偏轉(zhuǎn)電場中，入射方向跟極板平行，整個裝置處在真空中，重力可忽略在滿足電子能射出平行板區(qū)域的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是() AU1變大、U2變大 BU1變小、U2變大 CU1變大、U2變小 DU1變小、U2變小,答案：B,力電綜合問題的規(guī)范求解,問題特點 高考對帶電粒子在電場中的運動問題的考查頻率很高，題目通常

11、結(jié)合力學(xué)知識和電學(xué)知識綜合考查，主要考查辨析能力和綜合分析能力，題目難度中等偏上，考生得分一般較低 解題思路 1帶電體運動的過程若包含多個運動階段，要分段處理 2對帶電體在不同運動階段進行正確的受力分析，求加速度 3找出各階段的內(nèi)在聯(lián)系，如速度關(guān)系，位移關(guān)系，能量關(guān)系等,【典例】(2014年鹽城模擬，19分)如圖所示，ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB段光滑水平，BC段為光滑圓弧 ，對應(yīng)的圓心角37，半徑r2.5 m，CD段平直傾斜且粗糙，各段軌道均平滑連接 ，傾斜軌道所在區(qū)域有場強大小為E2105 N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強電場質(zhì)量m5102 kg、電荷量q1106 C的小物體(視

12、為質(zhì)點)被彈簧槍發(fā)射后，沿水平軌道向左滑行，在C點以速度v03 m/s沖上斜軌以小物體通過C點時為計時起點，0.1 s以后，場強大小不變，方向反向 .已知斜軌與小物體間的動摩擦因數(shù)0.25.設(shè)小物體的電荷量保持不變，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8. (1)求彈簧槍對小物體所做的功； (2)設(shè)在斜軌上小物體能到達的最高 點為P，求CP的長度,審題突破 摩擦不計，沒有機械能的損失 經(jīng)過軌道連接處時無碰撞，沒有能量損失 靜電力的方向改變，物體與斜面的正壓力改變，摩擦力大小改變，物體的加速度改變 要確定彈簧槍對小物體做的功，可在AC段應(yīng)用動能定理求解 畫圖尋法,規(guī)范解答(1)設(shè)彈簧槍對小物體做的功為W，由動能定理得： Wmgr(1cos )mv，(2分)