（鲁京津琼）2020版高考物理总复习第七章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件.pptx

1、第3讲电容器带电粒子在电场中的运动,知识排查,常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系,3)电容器的充、放电,1.常见电容器 (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_,绝缘,靠近,绝对值,异种电荷,电场能,电场能,2.电容 (1)定义：电容器所带的_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 3.平行板电容器 (1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的_成正比，与电介质的_成正比，与极板间距离成反比,电荷量Q,106,容纳电荷,正对面积,

2、相对介电常数,带电粒子在匀强电场中的运动,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，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。 2.分析方法 (1)用动力学观点分析：根据带电粒子受到的电场力，用_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_电场。 (2)用功能观点分析：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_电场,牛顿第二定律,匀强,非匀强,3.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，

3、仅受电场力。 (2)运动性质：_运动。 (3)处理方法：运动的分解。 沿初速度方向：做_运动。 沿电场方向：做初速度为零的_运动,类平抛,匀速直线,匀加速直线,示波管的构造,1)_，(2)偏转极板，(3)荧光屏。(如图所示,电子枪,小题速练,1)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。() (2)电容器两极板间电压越低，其电容越大。() (3)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。() (4)一个电容器的电荷量增加1.0106 C时，两极板间电压升高10 V，则电容器的电容C1.0107 F。() (5)带电粒子在匀强电场中可以做匀加速直线运动。() (6)带电粒子在电场中运动时重力

4、一定可以忽略不计。() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6,1.思考判断,图1,2.如图1所示为某一电容器中所带电荷量和两极板间电压之间的关系图线，若将该电容器两极板间的电压从40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是(,A.是充电过程B.是放电过程 C.该电容器的电容为5102 FD.该电容器的电荷量变化量为0.2 C,答案B,图2,3.(多选)人教版选修31P32T1改编如图2所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，电容器已带电，则下列判断正确的是(,A.增大两极板间的距离，指针张角变大 B.将A板稍微上移，静电计指针张角变大 C.若将玻璃板插入两板之间，则静

5、电计指针张角变大 D.若减小两板间的距离，则静电计指针张角变小,答案ABD,平行板电容器的动态分析,1.两类典型问题,2.动态分析思路,例1】(2016全国卷，14)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器() A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大 B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大 C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变 D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变,答案D,拓展延伸1】(多选)将电源断开将【例1】中的电源断开，当把云母介质从电容器中快速抽出后，下列说法正确的是() A.电容器的电容增大 B.极板间的电势差增大 C.

6、极板上的电荷量变大 D.极板间电场强度变大 答案BD,拓展延伸2】(多选)两极板间放入一带电粒子，同时移动上极板在【例1】中，若水平放置平行板电容器内部空间有一带电粒子P静止在电容器中，云母介质保持不动，同时下极板接地，当将上极板向右移动一小段距离时，则下列说法正确的是() A.电容器所带电荷量保持不变 B.极板间的电场强度保持不变 C.粒子所在初位置的电势能保持不变 D.粒子将加速向下运动,答案BC,图3,1. (2018北京理综)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图3所示。下列说法正确的是(,A.实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电 B.实验中，只将电容器b板向上

7、平移，静电计指针的张角变小 C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D.实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大,答案A,图4,2.(多选)(2019山东青岛模拟)如图4所示，电路中A、B、C、D是完全相同的金属极板，P是A、B板间的一点，在C、D板间插有一块有机玻璃板。闭合开关，电路稳定后将开关断开。现将C、D板间的玻璃板抽出，下列说法正确的是(,A.金属板C、D构成的电容器的电容减小 B.P点电势降低 C.玻璃板抽出过程中，电阻R中有向右的电流 D.A、B两板间的电场强度减小,答案AC,带电粒子在电场中的直线运动,1.用动力学观点分析,2.用功能观点

8、分析,例2】 中国科学家2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。如图5所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8106m/s，进入漂移管E时速度为1107 m/s，电源频率为1107 Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的1/2。质子的荷质比取1108 C/kg

9、。求,图5 (1)漂移管B的长度； (2)相邻漂移管间的加速电压。 【思路点拨】 (1)质子在B管中做匀速直线运动，已知速度，根据题意确定质子在管中运动的时间就可以求出管B的长度。 (2)从B管到E管质子被三次加速，根据动能定理就可以确定加速电压,联立式并代入数据得U6104 V,答案(1)0.4 m(2)6104 V,带电粒子在电场中直线运动的分析方法,1.(2017江苏单科)如图6所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点。由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到P点，则由O点静止释放的电子(,图6,A.运动到P点返回 B.运动到P和

10、P点之间返回 C.运动到P点返回 D.穿过P点,答案A,图7,2.如图7所示，水平虚线MN上、下方空间分别存在场强方向相反、大小相等的匀强电场。以虚线MN处电势为零，A、B是位于两电场中同一竖直线上的两点，且到MN的距离均为d，一电荷量为q、质量为m的带正电粒子从A点由静止释放，已知粒子在运动过程中的最大电势能为Emax，不计粒子重力。求,1)匀强电场的场强大小； (2)粒子从释放到第一次返回A点所需的时间,带电粒子在电场中的偏转运动,1.带电粒子在电场中偏转的一般规律,2.两个重要推论 (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的偏转角、偏移量总是相同的,1)运动

11、的分解法 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。 (2)功能关系,3.处理带电粒子的偏转问题的方法,图8,例3】 如图8所示，A、B两个带正电的粒子，所带电荷量分别为q1与q2，质量分别为m1和m2。它们以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，A粒子打在N板上的A点，B粒子打在N板上的B点，若不计重力，则(,答案C,答案A,拓展延伸】如果仅将【例3】中的“以相同的速度”改为“以相同的初动能”，则正确的选项是上述【例3】中的(,1.(多选)(2016天津理综)如图9所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一

12、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(,图9,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,答案AD,图10,2.如图10所示，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后沿图中的圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知圆弧所在处场强大小都为E0，方向沿圆弧半径指向圆心O。离子质量为m、电荷量为

13、q，QN2d，PN3d，离子重力不计,1)求圆弧虚线对应的半径R的大小； (2)若离子恰好能打在QN的中点上，求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值,实验：观察电容器的充电、放电现象,图11,例4】 (多选)电流传感器反应非常灵敏，与计算机相连接，能立即描绘出电流随时间变化的图象。如图11甲所示，在观察充电、放电现象的实验中，电源用直流8 V，电容器的电容是几十微法。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电，这个过程瞬间完成。然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的It曲线如图乙所示。下列说法正确的是(,答案BC,A.S接1时，电容器充

14、电，带电量Q增加，板间电压U增加，板间场强E减小 B.S接2时，电容器放电，带电量Q减少，板间电压U减少，板间场强E减小 C.在It图中图线与横轴所围的面积表示电荷量 D.根据以上数据和信息不可能估算出电容的多少,按如图12所示电路连接好器材，使开关S先后接触a、b，以下说法正确的是(,针对训练,图12,A.S接a时与接b时，电流表指针的偏转方向相同 B.S接a时与接b时，电流表指针的偏转方向相反 C.S接a时，电容器充电，电容器的电能转化为其他形式的能 D.S离开a接到b时，电容器放电，其他形式的能转化为电容器的电能,解析充电过程与放电过程的电流方向是相反的，选项A错误，B正确；电容器充电，

15、其他形式的能转化为电容器的电能，选项C错误；S离开a接到b时，电容器放电，电容器的电能转化为其他形式的能，选项D错误,答案B,电容器在现代生活中应用十分广泛，其中作为传感器使用的有智能手机上的电容触摸屏、电容式传声器、电容式加速度计等,科学态度与责任系列电容器在科技生活中的应用,1.(多选)目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，因为工作面上接有高频信号，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，控制器精密确定手指位置。对于电容触摸屏，下列说法正确的是(,图13 A.电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号 B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作 C.手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小 D.手指与屏的接触面积变大时，电容变大,解析据题意知，电容触摸屏只需要触摸，由于流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器就能确定手指的位置，因此不需要手指有压力，选项A正确；绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作，选项B错误；手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容将变大，选项C错误；手指与屏的接触面积变大时，电容变大，选项D正确,思维导图,答案AD,图14,2.(2019广东汕头模拟)图14为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程