创新设计一轮复习 课件 电容带电粒子在电场中的运

1、1,电容器,1,组成：两个彼此,且又,的导体,2,带电荷量：一个极板所带电荷量的,绝缘,靠的很近,绝对值,第,3,讲,电容,带电粒子答案电场中的运动,3,充、放电,充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的,电,荷的过程充电后，两极板间有,存在，电容器储存,放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，极板上电荷,的,过程放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为,的能量,异种,电场能,电场,减少,其他形式,1,定,义：电容器所带的,与电容器两极板间的,比值,2,意义：表示电容器容纳电荷,的物理量,3,定义式,4,单位,1,法拉,F,微法,F,皮法,pF,电荷,电势差,本领大小,10,

2、6,10,12,2,电容,1,决,定因素,平行板电容器的电容,C,跟板间电介质的介电常数,成,跟正对面,积,S,成,跟极板间的距离,d,成,2,决定式,C,3,熟记两点,保持两极板与电源相连，则电容器两极板间,不变,充电后断开电源，则电容器的,不变,3,平行板电容器的电容,正比,正比,反比,电压,电荷量,1,由,C,可以看出电压,U,一定时,C,越大,Q,越大，容纳电荷的本领越强,本式是定义式，适用于各种电容器，同时也给出了一种计算电容的方法,2,由,C,可推出,C,对电容的理解,1.(2010,西安部分学校联考,如,图,6,3,1,所示为一只“极距变化型电容式传感,器”的部分构件示意图当动极

3、板和定极板之间的距离,d,变化时，电容,C,便,发生变化，通过测量电容,C,的变化就可知道两极板之间距离,d,的变化情,况在下列图中能正确反映,C,与,d,之间变化规律的图象是,解析,由平行板电容器电容的决定式,C,r,S,4,kd,可知，电容,C,与极板,之间距离,d,成反比，在第一象限反比例函数图象是一条双曲线，所以,A,正确,答案,A,1,运动性质,带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场中，受到的电场力方向与运,动方向,做,运动,2,分析方法,1,用匀变速直线运动的规律,电场必须是匀强电场,即,qU,在一条直线上,匀变速直线,研究带电粒子在电场中的运动时，是否考虑重力要依,据具体情况而

4、定,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,带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说,2,2009,浙江,20,空间存在匀强电场，有一电荷量,q,q,0,质量,m,的粒子从,O,点以速率为,v,0,射入电场，运动到,A,点时速率为,2,v,0,现有另一电荷量,q,质量,m,的粒子以速,率,2,v,0,仍从,O,点射入该电场，运动到,B,点时速率为,3,v,0,若忽,略重力的影响，则,A,在,O,A,B,三点中,B,点电势最高,B,在,O,A,B,三点中,A,点电势最高,C,OA,间的电势差比,BO,间的电势差大,D,OA,间的电,故,1,运动

5、性质,不计重力的带电粒子以速度,v,0,垂直于电场线方向,飞入匀强电场时，受到与,初速度方向垂直的电场力作用而做,运,动,2,分析方法,曲线,匀速直线,匀加速,2,有关物理量,如,图,6,3,2,所示，一质量为,m,电荷量为,q,的粒子以,初速度,v,0,沿中轴线射入,在垂直场强方向做匀速运动,v,x,v,0,穿越电场时间,在电场方向做匀加速直线运动,a,离开电场时,y,方向分速度,v,y,at,1,在图,6,3,2,中作出粒子离开偏转电场时速度的反向,延长线，与初速度方向交,于,O,点,O,点与电场边缘的距离为,x,则,x,结论：粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的,处沿直线射出,2,带

6、电粒子先经,U,1,的加速电场从静止加速后再垂直射,入,U,2,的偏转电场，则偏移,3,如,图,6,3,3,所示，有一带电粒子贴着,A,板沿水平方向,射入匀强电场，当偏转电,压为,U,1,时，带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出；当,偏转电压为,U,2,时，带电,粒子沿轨迹落到,B,板中间；设粒子两次射入电场的,水平速度相同，则两次偏,转电压之比为,答案,A,例,1,如,图,6,3,4,所示，用电池对电容器充电，电路,a,b,之,间接有一灵敏电,流表，两极板间有一个电荷,q,处于静止状态现将,两极板的间距变大,A,电,荷,将,向,上,加,速,运,动,电荷将向下加速运动,解析,充电后电容器的上极板,A

7、,带正电不断开电源,增大两板间距,U,不,变,d,增大由,E,知两极板间场强减小场强减小,会使电荷,q,受到的电场力减,小，电场力小于重力，合力向下，电荷,q,向下加速运,1,电,容器两极板的间距及正对面积不变，电荷如何运动,2,只将电容器两极板的间距变大，电荷如何运动,解析,1,只将电源断开，其它不变，两极板间的场强不变,所以电荷仍静止,2,因为电荷量,Q,不变，两极板的正对面积不变，只将板间,距离增大，极板上电,若将电源断开,1,确,定不变量,分析电压不变或电荷量不变,2,用决定式,C,分析平行板电容器电容的变化,3,用定义式,C,分析电容器所带电荷量或两极板间,电压的变化,4,用,E,分

8、析电容器极板间场强的变化,解决电容器动态问题的思路,1,1,如,图,6,3,5,所示,A,B,为两块竖直放置的平行金,属板,G,是静电计，开关,S,合上后，静电计指针张开一个角度下述做法可使指针,张角增大的是,A,使,A,B,两板靠近些,B,使,A,B,两板正对面积错开些,解析,本题考查平行板电容器的性质及两类问题由于静电,计的金属球与,A,板等,势，外壳与,B,板等势,电势都为零,因此静电计测量的是电,容器两板间的电压,如果,S,一直闭合，则两板间的电压始终等于电源的电动势,静电计的张角不会改,变,A,B,项错误；如果使开关,S,断开，电容器上带电量一定,1,2,如,图,6,3,6,所示，一

9、电容为,C,的平行板电容器，两极,板,A,B,间距离为,d,板间电,压为,U,B,板电势高于,A,板两板间有,M,N,P,三点,MN,连,线平行于极板,N,P,连线垂直于极板,M,P,两点间距离为,L,PMN,以下,说法正确的是,A,电容器带电量为,解析,由电容器电容的定义式可知，电容器的带电量,为,Q,CU,A,项错误；两板,间的电场为匀强电场，根据匀强电场场强与电势差的,关系可知，两板间电场强,度,E,B,项错误,MP,两点间的电势差就等于,NP,间的电势差，即,U,MP,EL,sin,C,项正确；由于下板带正电，因此板间场,例,2,如,图,6,3,7,所示，甲图是用来使带正电的离,子加速

10、和偏转的装置乙图为该装置中加速与偏转电,场的等效模拟以,y,轴为界，左侧为沿,x,轴正向的匀强,电场，场强为,E,右侧为沿,y,轴负方向的匀强电场已知,OA,AB,OA,AB,且,OB,间的电势差为,U,0,若在,x,轴的,C,点无初速地释放一个电荷量为,q,质量为,m,的,正离子,不计重力,结果正离子刚好通过,B,点求,1,CO,间,的距离,d,2,粒子通过,B,点的速度大小,解析,1,设正离子到达,O,点的速度为,v,0,其方向沿,x,轴,的正方向,则正离子由,C,点到,O,点由动能定理得,qEd,而正离子从,O,点到,B,点做类平抛运动，则,OA,AB,v,0,t,2,设正离子到,B,点

11、时速度的大小为,v,B,正离子从,C,到,B,过程中由动能定理得,qEd,qU,0,解得,v,B,答案,1,2,1,类,似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和,分解的知识,2,从力学的观点和能量的观点着手按力学问题的,分析法加以分析，分析带,电粒子在运动过程中其他形式的能和动能之间的转,化过程时，可应用动能,偏转问题的分析处理方法,2,1,如,图,6,3,8,所示，水平放置的平行金属板,A,B,连接一恒定电压，两个质量相等的电荷,M,和,N,同时,分别从极板,A,的边缘和两极板的正中间沿水平方向进,入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇若不考,虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法,正确

12、的是,A,电荷,M,的比荷大于电荷,N,的比荷,B,两电荷在电场中运动的加速度相等,解析,电荷做类平抛运动，在竖直方向有,y,因时间、电压、板间距相,等，所以电荷,M,的比荷,大，电荷量也大,A,项正确,加速度是,M,的大,B,项错,误；电场力做功利用公式,W,Eqy,判断,C,项正确；初速度,根据,x,v,0,t,判断,D,项错误,2,2,如,图,6,3,9,所示，两块长,3 cm,的平行金属板,AB,相距,1 cm,并与,300 V,直流电源的两极相连接,A,B,如果在两板正中间有一电子,m,9,10,31,kg,e,1.6,10,19,C,沿着垂直于电场线方向以,2,10,7,m/s,的

13、速度飞入，则,1,电子能否飞离平行金属板,2,如果由,A,到,B,分布宽,1 cm,的,解析,1,当电子沿,AB,两板正中央以,v,0,2,10,7,m/s,的,速度飞入电场时，若能飞出,电场，则电子在电场中的运动时间为,在沿,AB,方向上，电子受电场力的作用，在,AB,方向上,的位移为,y,又,a,由式得,2,从,1,的求解可知，与,B,板相距为,y,的电子带是不能飞,出电场的，而能飞出电场,的电子带宽度为,x,d,y,1,0.6,cm,0.4,cm,故能飞出电场的电子数占总电子数的百分比为,n,答案,1,不能,2)40,例,3,如,图,6,3,10,甲所示，场强大小为,E,方向,竖直向上的

14、匀强电场内存在一竖直平面内半径为,R,的,圆形区域,O,点为该圆形区域的圆心,A,点,是圆形区域的最低点,B,点是最右侧的点在,A,点,有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场,强向右的正电荷，电荷的质量为,m,电,荷量为,q,不,计重力试求,1,2,运动轨迹经过,B,点的电荷在,A,点时的速度多大,3,某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交于,P,点,POA,请写出该电荷,经过,P,点时动能的表达式,4,若在圆形区域的边缘有一接收屏,CBD,C,D,分别,解析,1,加速度,a,2,由,R,v,0,t,R,及,a,三个式子可解得,v,0,3,由,E,k,Eq,R,R,cos,R,sin,v,0

15、,t,R,R,cos,及,a,E,k,4,由第,3,小题的结论可以看出，当,从,0,变化到,180,接收屏上电荷的动能,1,由于带电微粒在匀强电场中所受电场力与重力都是恒,力，因此其处理方法,可用正交分解法,先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线运,动，而这两个直线运,动的规律我们可以掌握，然后再按运动合成的观点，去,求出复杂运动的相,3,1,如图,6,3,11,所示，光滑的水平轨道,AB,与半径为,R,的光滑的半圆形轨道,BCD,相切于,B,点,AB,水平轨道部分存在水平向右的匀强电,场，半圆形轨道在竖直平,面内,B,为最低点,D,为最高点一质量为,m,带正电的,小球从距,B,点,x,

16、的位置在,电场力的作用下由静止开始沿,AB,向右运动，恰能通过,解析,小球在,BCD,部分做圆周运动，在,D,点,mg,m,小球由,B,到,D,的过程中,有,2,mgR,R,越大,B,点速度越大，则,x,越大,A,正,确；在,B,点有,F,N,mg,m,F,N,6,mg,B,错,由,Eqx,知,m,越大,B,点,的动能越大,x,越大，电场力做功越多,C,D,正确,3,2,足够长的粗糙绝缘板,A,上放一个质量为,m,电荷量,为,q,的小滑块,B,用手托,住,A,置于方向水平向左、场强大小为,E,的匀强电场中,此时,A,B,均能静止，如图,6,3,12,所示现将绝缘板,A,从图中位置,P,垂直电场

17、,线移至位置,Q,发现小滑块,B,相对,A,发生了运动为研究方便可以将绝缘板,A,的,1,绝缘板,A,加速和减速的加速度分别为多大,2,滑块,B,最后停在离出发点水平距离多大处,解析,1,设绝缘板,A,匀加速和匀减速的加速度大小分,别为,a,1,和,a,2,匀加速和匀,减速的时间分别为,t,1,和,t,2,P,Q,高度差为,h,则有,a,1,t,1,a,2,t,2,h,求得,a,1,1.25,m/s,2,a,2,5,m/s,2,在这个过程中滑板,B,的水平位移大小为,x,3,0.02 m,在绝缘板,A,静止后，滑板,B,将沿水平方向做匀减速运动,设加速度大小为,a,4,有,mg,Eq,ma,4,得,a,4,0.1,g,1 m/s,2,该过程中滑板,B,的水,平位移大小为,x,4,x,3,0.02 m,最后滑块,B,静止时离出发点的水平距离,x,如图,6,3,13,所示，两带电平行板竖直放置，开始时,两极板,间电压为,U,相距为,d,两极板间形成匀强电场有一,带电粒子,质量为,m,重力不计,所带电荷量为,q,从两极板下,端连线的中,2,若将,A,极板向左侧水平移动,d,2,并保持两极板间电压为,U,此带电粒子仍从,P,点,竖直射入匀强电场且仍落在,A,极板的,M,点上，则应以多,大的速度,v,射入匀强电场,对以上两个问题某同学