高考物理一轮复习 6.3 电容器 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

第3节电容器带电粒子在电场中的运动 2 一 电容器 电容 平行板电容器1 电容器 1 电荷量 一个极板所带电荷量的绝对值 2 电容器的充 放电 充电 使电容器带电的过程 充电后电容器两极板带上等量的异种电荷 电容器中储存电场能 放电 使充电后的电容器失去电荷的过程 放电过程中电场能转化为其他形式的能 2 电容 1 意义 表示电容器容纳电荷本领的物理量 3 单位 法拉 f 1f 106 f 1012pf 3 3 平行板电容器 1 影响因素 平行板电容器的电容与两极板的正对面积成正比 与电介质的相对介电常数成正比 与两极板间的距离成反比 4 二 带电粒子在电场中的运动1 带电粒子在电场中的加速 1 处理方法 利用动能定理qu 2 适用范围 任何电场 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 1 研究条件 带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场 2 处理方法 类似于平抛运动 应用运动的合成与分解的方法 沿初速度方向做匀速直线运动 运动时间t 沿电场方向 做初速度为零的匀加速直线运动 5 6 7 8 1 根据电容器电容的定义式 可知 a 电容器所带的电荷量q越多 它的电容就越大 c与q成正比b 电容器不带电时 其电容为零c 电容器两极板之间的电压u越高 它的电容就越小 c与u成反比d 以上说法均不对 答案 解析 9 2 多选 一个电容器的规格是100 f 25v 对这两个数据的理解正确的是 a 这个电容器加上25v电压时 电容才是100 fb 这个电容器最大电容是100 f 当电荷量较小时 电容小于100 fc 这个电容器所加电压不能高于25vd 这个电容器所加电压可以低于25v 但电容不变 总是100 f 答案 解析 10 3 如图所示 质子和 粒子以相同的初动能垂直射入偏转电场 粒子不计重力 则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为 a 1 1b 1 2c 2 1d 1 4 答案 解析 11 4 炽热的金属丝可以发射电子 在金属丝和金属板之间加以电压u 2500v 发射出的电子在真空中加速后 从金属板的小孔穿出 电子穿出时的速度有多大 设电子刚刚离开金属丝时的速度为0 答案 3 0 107m s 12 13 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 平行板电容器的动态分析1 常见类型 14 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 平行板电容器和电源 电阻 开关串联 组成如图所示的电路 闭合开关s 电源即给电容器充电 则 a 保持s闭合 减小两极板间的距离 则两极板间电场的电场强度减小b 保持s闭合 在两极板间插入一块铝板 则两极板间电场的电场强度增大c 充电结束后断开s 减小两极板间的距离 则两极板间的电势差增大d 充电结束后断开s 在两极板间插入一块介质 则极板上的电势差增大 答案 解析 15 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 解题探究 保持s闭合 电容器哪一个参量保持不变 其他参量如何变化 充电结束后断开s 电容器哪一个参量保持不变 其他参量如何变化 提示 充电结束后断开s 电容器所带电荷量保持不变 同 中后半部分内容 16 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 17 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 多选 如图所示 两块较大的金属板a b相距为d 平行放置并与一电源相连 开关s闭合后 两板间恰好有一质量为m 电荷量为q的油滴处于静止状态 以下说法正确的是 a 若将s断开 则油滴将做自由落体运动 g表中无电流b 若将a向左平移一小段位移 则油滴仍然静止 g表中有b a的电流c 若将a向上平移一小段位移 则油滴向下加速运动 g表中有b a的电流d 若将a向下平移一小段位移 则油滴向上加速运动 g表中有b a的电流 答案 解析 18 考点一 考点二 例2 对点训练2 考点三 例3 带电粒子在电场中的直线运动1 平衡问题 平衡条件 f合 0 2 变速问题 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场中 受到的静电力方向与运动方向在一条直线上 做匀变速直线运动 有两种分析方法 19 考点一 考点二 考点三 例2 对点训练2 例3 2015 福建三明一中月考 匀强电场的电场强度e随时间t变化的图象如图所示 当t 0时 在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子 设带电粒子只受电场力的作用 则下列说法中正确的是 a 带电粒子将始终向同一个方向运动b 2s末带电粒子回到原出发点c 3s末带电粒子的速度不为零d 0 3s内 电场力做的总功为零 答案 解析 20 考点一 考点二 考点三 例2 对点训练2 例3 解题探究 0 1s内和1 2s内加速度大小之比为多少 画出粒子运动的v t图象 提示 1 2 提示 21 考点一 考点二 考点三 例2 对点训练2 例3 如图所示 板长l 4cm的平行板电容器 板间距离d 3cm 板与水平线夹角 37 两板所加电压为u 100v 有一带负电液滴 电荷量为q 3 10 10c 以v0 1m s的水平速度自a板边缘水平进入电场 在电场中仍沿水平方向并恰好从b板边缘水平飞出 g取10m s2 sin 0 6 cos 0 8 求 1 液滴的质量 2 液滴飞出时的速度 22 考点一 考点二 考点三 例2 对点训练2 例3 23 考点一 考点二 考点三 例2 对点训练2 例3 特别提醒 处理带电粒子在电场中运动的常用技巧 1 微观粒子 如电子 质子 粒子等 在电场中的运动 通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化 2 普通的带电体 如油滴 尘埃 小球等 在电场中的运动 除题中说明外 必须考虑其重力及运动中重力势能的变化 24 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练2 例4 如图所示 充电后的平行板电容器水平放置 电容为c 极板间距离为d 上极板正中有一小孔 质量为m 电荷量为 q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落 穿过小孔到达下极板处速度恰为零 空气阻力忽略不计 极板间电场可视为匀强电场 重力加速度为g 求 1 小球到达小孔处的速度 2 极板间电场强度大小和电容器所带电荷量 3 小球从开始下落运动到下极板处的时间 25 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练2 例4 26 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练3 带电粒子在电场中的偏转 27 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练3 28 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练3 多选 2015 天津理综 7 如图所示 氕核 氘核 氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场e1 之后进入电场线竖直向下的匀强电场e2发生偏转 最后打在屏上 整个装置处于真空中 不计粒子重力及其相互作用 那么 a 偏转电场e2对三种粒子做功一样多b 三种粒子打到屏上时的速度一样大c 三种粒子运动到屏上所用时间相同d 三种粒子一定打到屏上的同一位置 解题探究 三种粒子进入偏转电场e2时初动能是否相等 三种粒子在偏转电场中的偏移距离是否相等 提示 相等 提示 相等 答案 解析 29 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练3 规律总结 带电粒子在电场中运动问题的两种求解思路 1 运动学与动力学观点 运动学观点是指用匀变速运动的公式来解决实际问题 一般有两种情况 a 带电粒子初速度方向与电场线共线 则粒子做匀变速直线运动 b 带电粒子的初速度方向垂直电场线 则粒子做匀变速曲线运动 类平抛运动 当带电粒子在电场中做匀变速曲线运动时 一般要采取类似平抛运动的解决方法 30 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练3 2 功能观点 首先对带电粒子受力分析 再分析运动形式 然后根据具体情况选用公式计算 若选用动能定理 则要分清有多少个力做功 是恒力做功还是变力做功 同时要明确初 末状态及运动过程中的动能的增量 若选用能量守恒定律 则要分清带电粒子在运动中共有多少种能量参与转化 哪些能量是增加的 哪些能量是减少的 31 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练3 2015 江西南昌模拟 带有等量异种电荷的两平行金属板水平放置 a b c三个 粒子 重力忽略不计 先后从同一点o沿垂直电场方向进入电场 其运动轨迹如图所示 其中b恰好沿下极板的边缘飞出电场 下列说法正确的是 a b在电场中运动的时间大于a在电场中运动的时间b b在电场中运动的时间等于c在电场中运动的时间c 进入电场时c的速度最大 a的速度最小d a打在负极板上时的速度与b飞离电场时的速度大小相等 答案 解析 32 1 2 3 4 5 1 多选 将平行板电容器两极板之间的距离 电压 电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d u e和q表示 下列说法正确的是 a 保持u不变 将d变为原来的两倍 则e变为原来的一半b 保持e不变 将d变为原来的一半 则u变为原来的两倍c 保持d不变 将q变为原来的两倍 则u变为原来的一半d 保持d不变 将q变为原来的一半 则e变为原来的一半 答案 解析 33 1 2 3 4 5 2 2015 全国理综 14 如图 两平行的带电金属板水平放置 若在两板中间a点从静止释放一带电微粒 微粒恰好保持静止状态 现将两板绕过a点的轴 垂直于纸面 逆时针旋转45 再由a点从静止释放一同样的微粒 该微粒将 a 保持静止状态b 向左上方做匀加速运动c 向正下方做匀加速运动d 向左下方做匀加速运动 答案 解析 34 1 2 3 4 5 3 多选 如图甲所示 三个相同的金属板共轴排列 它们的距离与宽度均相同 轴线上开有小孔 在左边和右边两个金属板上加电压u后 金属板间就形成匀强电场 有一个比荷的带正电的粒子从左边金属板小孔轴线a处由静止释放 在电场力作用下沿小孔轴线射出 不计粒子重力 其v t图象如图乙所示 则下列说法正确的是 a 右侧金属板接电源的正极b 所加电压u 100vc 乙图中的v2 2m sd 通过极板间隙所用时间之比为 答案 解析 35 1 2 3 4 5 4 如图所示 平行金属板a b水平正对放置 分别带等量异种电荷 一带电微粒水平射入板间 在重力和电场力共同作用下运动 轨迹如图中虚线所示 那么 a 若微粒带正电荷 则a板一定带正电荷b 微粒从m点运动到n点电势能一