【立体设计】高考生物理 第6章 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动知识研习 新人教版选修31.ppt

1 电容器 1 两个又的导体组成电容器 2 电容器的充 放电 使电容器的两个极板分别带上电荷的过程叫充电 充电的过程是将储存在电容器中 使电容器两个极板上的电荷的过程叫做放电 放电的过程是将储存在电容器中的转化为 3 带电量 一个极板所带电量的 彼此绝缘 相距很近 等量的异号 电场能 中和 电场能 其他形式的能 绝对值 2 电容 1 电容器所带的与电容器两极板间的的比值 叫做电容器的电容 定义公式 c 注意 c跟q u 只取决于电容器本身 2 电容的物理意义 是描述电容器本领大小的物理量 3 电容的单位是 符号是 1f f pf 电荷量q 电势差u 无关 容纳电荷 法拉 f 106 1012 3 平行板电容器的电容 1 平行板电容器的电容c跟电介质的相对成正比 跟成正比 跟极板间的成反比 用公式表示 c 2 电容器的击穿电压和工作电压 击穿电压是指电容器能承受的电压 工作电压是电容器工作时的电压 介电常数 r 正对面积s 距离 最大 正常 4 带电粒子在电场中的加速和偏转 1 带电粒子的加速 运动状态分析 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场 受到的电场力与在同一直线上 做运动 以上公式适用于一切电场 包括匀强电场和非匀强电场 初速度 匀加速直线 2 带电粒子的偏转 运动状态分析 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时 受到恒定的 与初速度方向的电场力作用而做运动 处理方法 类似于平抛运动的处理 应用的知识方法 沿初速度方向为运动 运动时间 t l v0 沿电场力方向为运动 垂直 曲线 平抛运动 匀速直线 初速度为零的匀加速直线 5 示波管的原理 1 构造 电子枪 荧光屏 2 工作原理 如图所示 偏转电极 3 如果在偏转电极xx 和yy 之间都没有加电压 则电子枪射出电子后沿直线传播 打在荧光屏的 在那里产生一个亮斑 4 yy 上加的是待显示的 xx 上是机器自身的锯齿形电压 叫做 若所加扫描电压和信号电压的周期相同 就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的 中心 信号电压 扫描电压 稳定图象 2 保持两板与电源相连 则电容器两极电压u不变 3 充电后断开电源 则带电荷量q不变 4 运用电容的定义式和决定式解决电容器问题的思路是 1 确定不变量 分析电压不变或电荷量不变 技巧提示 在分析电容器动态变化问题时 要利用 控制变量 法 有两种情况 1 u保持不变 电容器始终与电源相连 2 q保持不变 电容器充电后与电源断开 案例1 2010 安徽理综 如图所示 m n是平行板电容器的两个极板 r0为定值电阻 r1 r2为可调电阻 用绝缘细线将质量为m 带正电的小球悬于电容器内部 闭合电键s 小球静止时受到悬线的拉力为f 调节r1 r2 关于f的大小判断正确的是 a 保持r1不变 缓慢增大r2时 f将变大b 保持r1不变 缓慢增大r2时 f将变小c 保持r2不变 缓慢增大r1时 f将变大d 保持r2不变 缓慢增大r1时 f将变小 解析 当电路接通后 对小球受力分析 小球受重力 电场力和悬线的拉力f共三个力的作用 其中重力为恒力 当电路稳定后 r1中没有电流 两端等电势 因此电容器两极板电压等于r0两端电压 当r2不变 r1变化时 电容器两极板电压不变 板间电场强度不变 小球所受电场力不变 f不变 c d两项错 若保持r1不变 缓慢增大r2 r0两端电压减小 电容器两端电压减小 内部电场减弱 小球受电场力减小 f变小 故b项正确 答案 b 技巧点拨 讨论电容器动态变化的两个基本出发点是 1 若充电后与电源相连 则两极板间电压不变 2 若充电后与电源断开 则电容器带电荷量不变 即时巩固1 2009 福建理综 如图所示 平行板电容器与电动势为e的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 一带电油滴位于电容器中的p点且恰好处于平衡状态 现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 a 带电油滴将沿竖直方向向上运动b p点的电势将降低c 带电油滴的电势能将减小d 若电容器的电容减小 则极板带电荷量将增大 答案 b 考点二对带电粒子在电场中偏转情况的讨论1 对粒子偏转角的讨论 由 式可知 粒子从偏转电场中射出时 就像是从极板间的l 2处沿直线射出一样 由 式可知 粒子的偏转角和偏距与粒子的q m无关 仅决定于加速电场和偏转电场 即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场 它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的 技巧提示 在以上讨论中 均未考虑带电粒子的重力 所以 结论只适用于mg qe的情况 但在另一类问题中 若带电粒子 或带电小球 所受重力跟电场力可以相比拟 则重力就必须考虑了 一般来说 1 基本粒子 如电子 质子 粒子 离子等 除有说明或有明确的暗示以外 一般都不考虑重力 但并不忽略质量 2 带电颗粒 如液滴 油滴 尘埃 小球等 除有说明或有明确暗示以外 一般都不能忽略重力 案例2 2010 江苏高考 制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板 如图甲所示 加在极板a b间的电压uab作周期性变化 其正向电压为u0 反向电压为 ku0 k 1 电压变化的周期为2 如图乙所示 在t 0时 极板b附近的一个电子 质量为m 电荷量为e 受电场作用由静止开始运动 若整个运动过程中 电子未碰到极板a 且不考虑重力作用 2 若电子在0 200 时间内未碰到极板b 求此运动过程中电子速度v随时间t变化的关系 3 若电子在第n个周期内的位移为零 求k的值 即时巩固2 水平放置的两块平行金属板长l 5 0cm 两板间距d 1 0cm 两板间电压为90v 且上板为正 一个电子沿水平方向以速度v0 2 0 107m s 从两板中间射入