电容器 带电粒子在匀强电场中的运动

1、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 (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 第第3讲电容器带电粒子在匀强电场中的运动讲电容器带电粒子在匀强电场中的运动 绝缘绝缘 靠近靠近 绝对值绝对值 异种电荷异种电荷 电场能电场能 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： . (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

2、 pF 电荷量电荷量Q 容纳电荷容纳电荷 106 3平行板电容器 (1)影响因素：平行板电容器的电容与 成正比，与介质的 成正比，与 成反比 正对面积正对面积 介电常数介电常数两板间的距离两板间的距离 1.带电粒子在电场中的加速 带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带 电粒子将做 运动有两种分析方法：加加(减减)速速 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 的方法 沿初速度方向做 运动，运动时间t 沿电场力方向，做 运动 合成与分解合成与分解 匀速直线匀速直线 匀加速直线匀加速直线 1.构造：(1)，(2

3、) ，(3) 2工作原理(如图631所示) 电子枪电子枪偏转电极偏转电极 荧光屏荧光屏 (1)如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压， 则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光 屏 ，在那里产生一个亮斑 (2)YY上加的是待显示的 ，XX上 是机器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压， 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 的稳定图象 中心中心 信号电压信号电压 一图二结论 解析电容器和电容是两个不同的概念，A错； 电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容 纳电荷的本领比B大，与是否带电无关，B错； 电容器的电容大小和它的两极板所带的电荷量、 两极

4、板间的电势差、电容器的体积等无关，D 错 答案C 如图632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，现使B板 带正电，则下列判断正确的是() A增大两极板之间的距离，静电计指针张角变小 B将A板稍微上移，静电计指针张角将变大 C若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大 D若将A板拿走，则静电计指针张角变为零 答案B 3一个带电小球，用细绳悬挂在水平方向的匀 强电场中，当小球静止后把悬绳烧断，小球将 做() A自由落体运动 B匀变速曲线运动方向 C沿悬绳的延长线方向做匀加速直线运动 D变加速直线运动 解析重力和电场力均为恒力，合力方向与细 绳的拉力方向相反，大小与细

5、绳的拉力大小相 等剪断细绳后小球初速度为零，合力恒定， 故做匀加速直线运动，正确答案为C. 答案C 4电子以初速度v0沿垂直电场强度方向射入两 平行金属板间的匀强电场中，现增大两极板间 的电压，但仍使电子能够穿过平行金属板，则 电子穿过平行金属板所需要的时间() A随电压的增大而减小 B随电压的增大而增大 C加大两板间距离，时间将减小 D与电压及两板间距离均无关 答案D 答案答案A 2电容器两类问题比较 分类 充电后与电池两极相 连 充电后与电池两极断 开 不变 量 UQ d变大C变小Q变小E变小C变小U变大E不变 S变大C变大Q变大E不变C变大U变小E变小 r变大C变大Q变大E不变C变大U变

6、小E变小 M、N两金属板竖直放置，使其带电，悬挂其中 的带电小球P如图634所示，偏离竖直方 向下列哪一项措施会使OP悬线与竖直方向的 夹角增大？(P球不与金属极板接触)() A增大MN两极板间的电势差 B减小MN两极板的带电荷量 C保持板间间距不变，将M、N板一起向右平 移 D保持板间间距不变，将M、N板一起向左平 移 解析小球受向右的电场力处于平衡状态，增 大两板间的电势差则电场强度增大，电场力增 大，小球向右偏角增大，A对；减小电容器的带 电荷量则两板间电势差减小，电场强度减小， 电场力减小，偏角减小，B错；C、D中电场强 度不会变化，偏角不变，故C、D错 答案A 如图635所示，平行板

7、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 BP点的电势将降低 C带电油滴的电势能将减少 D若电容器的电容减小，则极板带电量将增大 解析因为电容器两板电压不变，当两板间距 离d增大，电场强度E减小，PExP减小，P点 的电势降低，故选项A错B对；又根据带电油滴 平衡可判断其带负电，它在P点的电势能增大， 选项C错误；电容器的电容减小，则极板带电荷 量将减小，选项D错，故答案为B. 答案B 考点二带电体在匀强电场中做直线运动问题 的分析 首先对带

8、电粒子进行受力分析，弄清带电粒子 的运动状态，然后再选用恰当的物理规律求 解如果应用牛顿运动定律，要弄清带电粒子 的受力情况和运动情况，再灵活运用运用学公 式求解；如果运用动能定理，关键要弄清带电 粒子的初、末状态及哪些力做功 在一个水平面上建立x轴，在过原点O右侧空间 有一个匀强电场，电场强度大小E6105 N/C， 方向与x轴正方向相同，在O处放一个电荷量q 5108C、质量m0.010 kg的带负电绝缘物 块物块与水平面间的动摩擦因数0.2，沿x 轴正方向给物块一个初速度v02 m/s，如图6 37所示，求： (1)物块最终停止时的位置；(g取10 m/s2) (2)物块在电场中运动过程

9、的机械能增量 解析(1)第一个过程：物块向右做匀减速运动到速度 为零 FfmgFqE FfFma2as1v02 s10.4 m 第二个过程：物块向左做匀加速运动， 离开电场后再做匀减速运动直到停止 由动能定理得：Fs1Ff(s1s2)0 得s20.2 m，则物块停止在原点O左侧0.2 m处 (2)物块在电场中运动过程的机械能增量 EWf2mgs10.016 J. 答案(1)原点O左侧0.2 m处(2)0.016 J 考点三带电粒子在匀强电场中的偏转问题 求解带电粒子偏转问题的两种思路 在示波管模型中，带电粒子经加速电场U1加速， 再经偏转电场U2偏转后，需再经历一段匀速直 线运动才会打到荧光屏

10、上而显示亮点P，如图6 38所示 (1)确定最终偏移距离OP的两种方法 如图639所示，在两条平行的虚线内存在着 宽度为L、电场强度为E的匀强电场，在与右侧 虚线相距也为L处有一与电场平行的屏现有一 电荷量为q、质量为m的带电粒子(重力不计)， 以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0 方向的延长线与屏的交点为O.试求： (1)粒子从射入到打到屏上所用 的时间； (2)粒子刚射出电场时的速度方 向与初速度方向间夹角的正切值tan ； (3)粒子打到屏上的点P到O点的距离x. (1)求A、B之间的电场强度的大小； (2)设所有电子都能打在荧光屏上，求屏上亮圆 的半径 答案(1)100 V/

11、m(2)2 cm 3.等效思维法 带电体在重力场、电场中的运动问题的“等效法”处 理等效思维方法就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例如我们学 习过的等效电阻、分力与合力、合运动与分运动等都 体现了等效思维方法常见的等效法有“分解”、 “合成”、“等效类比”、“等效替换”、“等效变 换”、“等效简化”等，从而化繁为简，化难为易 带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周 运动的问题是高中物理教学中一类重要而典型的题 型对于这类问题，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 答案A 用控制变量法，可以研究影响

12、平行板电容器电容的因 素(如图6312所示)设两极板正对面积为S，极板 间的距离为d，静电计指针偏角为.实验中，极板所带 电荷量不变，若() A保持S不变，增大d，则变大 B保持S不变，增大d，则变小 C保持d不变，减小S，则变小 D保持d不变，减小S，则不变 答案答案A 答案C 二、带电粒子在电场中的运动(高频考查) 如图6313(a)所示，两平行正对的金属板A、 B间加有如图6313(b)所示的交变电压，一 重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的 正中间P处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时 而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A 板上则t0可能属于的时间段是() 答案B 图6314(a)所示为示波管的原理图如果在电极 YY之间所加的电压按图6314(b)所示的规律变化， 在电极XX之间所加的电压按图6314(c)所示的规律 变化，则在荧光屏上会看到的图形是() 解析由图(b)及图(c)知，当UY为正时，Y板电 势高，电子向Y偏，而此时UX为负，即X板电势 高，电子向X板偏，所以选B. 答案B 反射式速调管是常用的微波器件之一，它 利用电子团在电场中的振荡来产生微波， 其振荡原理与下述过程类似如图63 15所示，在虚线MN两侧分别存在着方向 相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点 由静止开始，在电场力作用