（江苏专用）2020版高考物理总复习第六章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件.pptx

第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动,知识排查,电容器 电容器的电压、电荷量和电容的关系,(1)组成：由两个彼此_又相互_的导体组成。 (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的_。 (3)电容器的充、放电 充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的_，电容器中储存_。 放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中_转化为其他形式的能。,1.电容器,绝缘,靠近,绝对值,异种电荷,电场能,电场能,(1)定义：电容器所带的_Q与电容器两极板间的电势差U的比值。 (2)定义式：C _。 (3)物理意义：表示电容器_本领大小的物理量。 (4)单位：法拉(F) 1 F _ F1012 pF,2.电容,电荷量,容纳电荷,106,3.平行板电容器的电容,极板的正对面积,相对介电常数,带电粒子在匀强电场中的运动,2.带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受电场力。 (2)运动性质：_运动。 (3)处理方法：运动的合成与分解。 沿初速度方向：做_运动。 沿电场方向：做初速度为零的_运动。,1.带电粒子在电场中的加速,类平抛,匀速直线,匀加速直线,小题速练,(1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。( ) (2)电容器的电容与电容器所带电荷量成正比。( ) (3)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。( ) (4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。( ) (5)带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动。( ),1.思考判断,答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6),2.人教版选修31P32第1题平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连，另一个极板与静电计金属外壳相连。给电容器充电后，静电计指针偏转一个角度。以下情况中，静电计指针的偏角是增大还是减小？ (1)把两板间的距离减小； (2)把两板间的相对面积减小； (3)在两板间插入相对介电常数较大的电介质。,答案 (1)把两极板间距离减小，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针偏角变小。 (2)把两极板间相对面积减小，电容减小，电荷量不变，电压变大，静电计指针偏角变大。 (3)在两极板间插入相对介电常数较大的电介质，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针偏角变小。,3.人教版选修31P39第3题先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场。进入时速度方向与板面平行，在下列两种情况下，分别求出离开时电子偏角的正切与氢核偏角的正切之比。 (1)电子与氢核的初速度相同； (2)电子与氢核的初动能相同。,答案 (1)mH ：me (2)11,电容器的电容及平行板电容器的动态分析,1.两个公式的比较,2.平行板电容器动态变化的两种情况 (1)电容器始终与电源相连时，两极板间的电势差U保持不变。 (2)充电后与电源断开时，电容器所带的电荷量Q保持不变。 3.平行板电容器动态问题的分析思路,电容器充电后断开电源，在电容器所带电荷量保持不变的情况下，电场强度与极板间的距离无关。,4.平行板电容器问题的一个常用结论,图1 A.仍然保持静止 B.竖直向下运动 C.向左下方运动 D.向右下方运动,【例1】 (2018江苏单科，5)如图1所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴( ),解析 由于水平金属板A、B分别与电源两极相连，两极板之间的电势差不变，将B板右端向下移动一小段距离，极板之间的电场强度将减小，油滴所受电场力减小，且电场力方向斜向右上方向，则油滴所受的合外力斜向右下方，所以该油滴向右下方运动，选项D正确。 答案 D,带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动,1.做直线运动的条件,(1)粒子所受合外力F合0，粒子或静止，或做匀速直线运动。 (2)粒子所受合外力F合0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动。,(1)动力学观点：根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况。此方法只适用于匀强电场。 (2)功能观点：根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解。此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。,2.解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路,图2,【例2】 (2018南通市第二次调研)(多选)如图2所示，空间有竖直方向的匀强电场，一带正电的小球质量为m，在竖直平面内沿与水平方向成30角的虚线以速度v0斜向上做匀速运动。当小球经过O点时突然将电场方向旋转一定的角度，电场强度大小不变，小球仍沿虚线方向做直线运动，选O点电势为零，重力加速度为g，则( ),答案 CD,【例3】 如图3所示，在A点固定一正电荷，电荷量为Q，在离A高度为H的C处由静止释放某带同种电荷的液珠，开始运动瞬间向上的加速度大小恰好等于重力加速度g。已知静电力常量为k，两电荷均可看成点电荷，不计空气阻力。求：,图3,对液珠由释放处至液珠到达最高点(速度为零)的全过程应用动能定理得 qUCBmg(rBH)0,解得rB2H，rBH(舍去),带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法,带电粒子在电场中的偏转运动,1.带电粒子在电场中的偏转规律,(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的。,2.带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论,3.带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系,(1)电荷进入水平放置电容器时的速度大小； (2)水平放置的电容器极板所带电荷量大小； (3)电荷穿过水平放置电容器的过程中电势能的增量。,【例4】 (2019无锡市高三期末考试)如图4，真空中竖直放置的两块平行金属板间加上恒定电压U0，一质量为m，电荷量为q的正点电荷A从左板处由静止释放，从右板的小孔水平射出后，进入一个两板水平放置的平行板电容器，进入时点电荷贴着上极板，经偏转后从下极板边缘飞出。已知电容器的电容值为C，极板的间距为d，长度为kd，两板间电压恒定。不计点电荷的重力，求：,图4,极板带电荷量QCU,(3)电场力做功WqU,分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键 一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动处理。,科学思维的培养用等效法处理带电粒子在电场、重力场中的运动,等效法是将一个复杂的物理问题，等效为一个熟知的物理模型或问题的方法。 带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题，若采用常规方法求解，过程复杂，运算量大。若采用“等效法”求解，则能避开复杂的运算，过程比较简捷。,1.等效思维方法,2.等效法求解电场中圆周运动问题的解题思路,图5,A.在最高点a处的动能最小 B.在最低点c处的机械能最小 C.在水平直径右端b处的机械能最大 D.在水平直径左端d处的机械能最大,【变式训练】 (2019启东中学期中)如图6所示，在水平方向的匀强电场中，一绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一带正电的小球，小球只在重力、电场力、细线的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动，小球所受的电场力大小等于重力大小。比较a、b、c、d这四点，小球( ),图6,解析 小球所受电场力和重力大小相等，电场力方向水平向右，则小球所受电场力和重力的合力如图所示，合力与水平