高三物理一轮电容器带电粒子在电场中运动新人教PPT学习教案

1、会计学1高三物理一轮电容器带电粒子在电场中高三物理一轮电容器带电粒子在电场中运动新人教运动新人教一、电容器及其电容一、电容器及其电容1电容器电容器(1)组成：两个彼此绝缘且又相距很近的导体组成：两个彼此绝缘且又相距很近的导体(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值(3)充、放电充、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 异号电荷的过程充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来异号电荷的过程充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来；两极板间有；两极板间有 存在充电过程中由电源

2、获得的电能储存在电容器存在充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中中放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通， 两极板上的电两极板上的电荷荷 的过程放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形的过程放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形 式的能量式的能量电场电场中和中和第1页/共38页2电容电容(1)定义：电容器所带的电荷量定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差与电容器两极板间的电势差U的比值的比值(2)意义：表示电容器意义：表示电容器 的物理量的物理量(3)定义式：定义式：C .(4)单位：单位：1法拉法拉(F) 微法微法(F)

3、 皮法皮法(pF)3平行板电容器的电容平行板电容器的电容(1)决定因素：平行板电容器的电容决定因素：平行板电容器的电容C跟板间电介质的相对介电常数跟板间电介质的相对介电常数 r成成 ，跟正对面积，跟正对面积S成成 ，跟极板间的距离，跟极板间的距离d成成 (2)决定式：决定式：C .(3)熟记两点熟记两点保持两极板与电源相连，则电容器两极板间保持两极板与电源相连，则电容器两极板间 不变不变充电后断开电源，则电容器所带的充电后断开电源，则电容器所带的 不变不变容纳电荷本领容纳电荷本领1061012正比正比正比正比反比反比电压电压电荷量电荷量第2页/共38页第3页/共38页2带电粒子在电场中的偏转带

4、电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，轨迹为抛物线，轨迹为抛物线垂直于场强方向做垂直于场强方向做 运动：运动：vxv0，xv0t.平行于场强方向做初速度为零的平行于场强方向做初速度为零的 运动：运动：动能动能 匀速直线匀速直线匀速加速直线匀速加速直线第4页/共38页三、示波管三、示波管1示波管装置示波管装置示波管由示波管由 、 和和 组成，管内抽成真空组成，管内抽成真空如图所示如图所示电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏第5页/共38页2工作原理工作原理示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的

5、一种电子仪器示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器如果在偏转电极如果在偏转电极XX上加横向扫描电压，同时在偏转电极上加横向扫描电压，同时在偏转电极YY上加所要上加所要研究的信号电压，电子束随信号电压的变化纵向做竖直方向的扫描，研究的信号电压，电子束随信号电压的变化纵向做竖直方向的扫描，其周期与偏转电极其周期与偏转电极XX的扫描电压的周期的扫描电压的周期 ，在荧光屏上就显示出，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线信号电压随时间变化的图线相同相同第6页/共38页解析：解析：电容器的电容和它所带的电荷量无关，和板间的电压无关电容器的电容和它所带的电荷量无关，和板间的电压无关，只

6、由电容器本身的结构来决定因此，只由电容器本身的结构来决定因此A、B、C都不正确，故选都不正确，故选D.答案：答案：D第7页/共38页2如图所示，把原来不带电的金属球壳如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一带正的外表面接地，将一带正电的小球电的小球A从小孔放入球壳内，但不与从小孔放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，发生接触，达到静电平衡后，则则()AB带正电带正电BB不带电不带电CB的内外表面电势相等的内外表面电势相等DB带负电带负电解析：解析：根据静电平衡的特点可知：金属球壳是一等势体，其内外表根据静电平衡的特点可知：金属球壳是一等势体，其内外表面电势相等，选项面电势相

7、等，选项C正确；静电感应使球壳内表面带负电，外表面不带正确；静电感应使球壳内表面带负电，外表面不带电电(接地接地)，故，故A、B错，错，D对对答案：答案：CD第8页/共38页3三个分别带有正电、负电和不带电的质量相同的颗粒，从水平三个分别带有正电、负电和不带电的质量相同的颗粒，从水平放置的平行带电金属板左侧以相同速度放置的平行带电金属板左侧以相同速度v0垂直电场线方向射入匀强电垂直电场线方向射入匀强电场，分别落在带正电荷的下板上的场，分别落在带正电荷的下板上的a、b、c三点，如图所示，下面判三点，如图所示，下面判断正确的是断正确的是()A落在落在a点的颗粒带正电，点的颗粒带正电，c点的带负电，

8、点的带负电，b点的不带电点的不带电B落在落在a、b、c点的颗粒在电场中的加速度的关系是点的颗粒在电场中的加速度的关系是aaabacC三个颗粒在电场中运动的时间关系是三个颗粒在电场中运动的时间关系是tatbtcD电场力对落在电场力对落在c点的颗粒做负功点的颗粒做负功答案：答案：BD第9页/共38页4如图所示，如图所示，abcd是一个正方形盒子是一个正方形盒子cd边的中点有一个小孔边的中点有一个小孔e.盒盒子中有沿子中有沿ad方向的匀强电场一个质量为方向的匀强电场一个质量为m、带电荷量为、带电荷量为q的粒子从的粒子从a处的小孔沿处的小孔沿ab方向以初速度方向以初速度v0射入盒内，并恰好从射入盒内，

9、并恰好从e处的小孔射出处的小孔射出(忽略粒子重力，正方形的边长为忽略粒子重力，正方形的边长为l)，求：，求：(1)该带电粒子从该带电粒子从e孔射出的速度大小；孔射出的速度大小；(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功；该过程中电场力对该带电粒子做的功；(3)该电场的场强该电场的场强第10页/共38页第11页/共38页平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析 第12页/共38页2电容器两类动态变化的分析比较电容器两类动态变化的分析比较(1)第一类动态变化：两极板间电压第一类动态变化：两极板间电压U恒定不变恒定不变(2)第二类动态变化：电容器所带电荷量第二类动态变化：电容器所带电荷量Q恒定不变恒

10、定不变在分析平行板电容器的动态变化时必须抓住两个关键点：在分析平行板电容器的动态变化时必须抓住两个关键点：(1)确定不变确定不变量；量；(2)恰当选择公式恰当选择公式第13页/共38页例例1(2012年阜阳模拟年阜阳模拟)如图所示，在平行板电容器正中有一个带如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒电微粒S闭合时，该微粒恰好能保持静止在以下两种情况下：闭合时，该微粒恰好能保持静止在以下两种情况下：(1)保持保持S闭合，闭合，(2)充电后将充电后将S断开下列说法能实现使该带电微粒向上运断开下列说法能实现使该带电微粒向上运动打到上极板的是动打到上极板的是()A情况下，可以通过上移极板情况下，可以通

11、过上移极板M实现实现B情况下，可以通过上移极板情况下，可以通过上移极板N实现实现C情况下，可以通过上移极板情况下，可以通过上移极板M实现实现D情况下，可以通过上移极板情况下，可以通过上移极板N实现实现 思路点拨思路点拨解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)确定两种情况下的不变量，是电压不变还是电荷量不变；确定两种情况下的不变量，是电压不变还是电荷量不变；(2)选择合适公式分析场强怎样变化，得出电场力的变化选择合适公式分析场强怎样变化，得出电场力的变化第14页/共38页答案答案B第15页/共38页第16页/共38页1传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示为测定压力的电传感器是一

12、种采集信息的重要器件，如图所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、零刻度在中间的灵敏电流计和电源串联成闭容式传感器，将电容器、零刻度在中间的灵敏电流计和电源串联成闭合回路当压力合回路当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片产生形变，引起电作用于可动膜片电极上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转，从对膜片施加恒定的压力开始容的变化，导致灵敏电流计指针偏转，从对膜片施加恒定的压力开始到膜片稳定之后，灵敏电流计指针的偏转情况为到膜片稳定之后，灵敏电流计指针的偏转情况为(已知电流从电流计正已知电流从电流计正接线柱流入时指针向右偏接线柱流入时指针向右偏)()A向左偏到某一刻度后回到零刻度

13、向左偏到某一刻度后回到零刻度B向右偏到某一刻度后回到零刻度向右偏到某一刻度后回到零刻度C向右偏到某一刻度后不动向右偏到某一刻度后不动D向左偏到某一刻度后不动向左偏到某一刻度后不动第17页/共38页答案：答案：B第18页/共38页带电粒子在电场中的平衡与直线运动带电粒子在电场中的平衡与直线运动 1带电粒子在电场中运动时重力的处理带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)基本粒子：如电子、质子、基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除有说明或明确的粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量但并不忽略质量)(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等

14、，除有说明或有明确带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力的暗示以外，一般都不能忽略重力2带电粒子在电场中的平衡带电粒子在电场中的平衡解题步骤：解题步骤：选取研究对象选取研究对象进行受力分析，注意电场力的方进行受力分析，注意电场力的方向特点向特点由平衡条件列方程求解由平衡条件列方程求解3带电粒子在电场中的变速直线运动带电粒子在电场中的变速直线运动：可用运动学公式和牛顿第：可用运动学公式和牛顿第二定律求解或从功能角度用动能定理或能量守恒定律求解二定律求解或从功能角度用动能定理或能量守恒定律求解第19页/共38页带电粒子在匀强电场中所受电场力恒定，方向与

15、电场线平行，所受带电粒子在匀强电场中所受电场力恒定，方向与电场线平行，所受重力恒定，方向竖直向下，因此粒子在匀强电场与重力场的复合场重力恒定，方向竖直向下，因此粒子在匀强电场与重力场的复合场中一定做匀变速运动轨迹可能为直线，也可能为曲线中一定做匀变速运动轨迹可能为直线，也可能为曲线第20页/共38页例例2如图所示，一个质量为如图所示，一个质量为m，带电荷量为，带电荷量为q的粒子在的粒子在O点以点以初速度初速度v0跟水平方向成跟水平方向成角射出，如果在某方向上加上一定大小的匀强角射出，如果在某方向上加上一定大小的匀强电场后，可使粒子沿初速度方向做直线运动电场后，可使粒子沿初速度方向做直线运动(1

16、)求所加最小匀强电场的场强的大小及方向；求所加最小匀强电场的场强的大小及方向；(2)若加上水平向左、大小一定的匀强电场，求当粒子速度为零时若加上水平向左、大小一定的匀强电场，求当粒子速度为零时距距O点的距离点的距离思路点拨思路点拨求解此题应把握以下三点：求解此题应把握以下三点：(1)作出力的平行四边形确定最小场强的方向作出力的平行四边形确定最小场强的方向(2)在直角三角形中，利用三角函数求最小场强的大小在直角三角形中，利用三角函数求最小场强的大小(3)由牛顿定律和运动学公式由牛顿定律和运动学公式(或动能定理或动能定理)求距离求距离第21页/共38页第22页/共38页第23页/共38页2.如图所

17、示，板长如图所示，板长L4 cm的平行板电容器，板间距离的平行板电容器，板间距离d3 cm，板，板与水平线夹角与水平线夹角37，两板所加电压为，两板所加电压为U100 V，有一带负电液滴，有一带负电液滴，带电荷量为，带电荷量为q31010C，以，以v01 m/s的水平速度自的水平速度自A板边缘水平板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出，取板边缘水平飞出，取g10 m/s2.求：求：(1)液滴的质量；液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度液滴飞出时的速度第24页/共38页答案：答案：(1)8108kg(2)1.32 m/s第25页/共3

18、8页带电粒子在电场中的偏转问题带电粒子在电场中的偏转问题1粒子的偏转角问题粒子的偏转角问题第26页/共38页第27页/共38页第28页/共38页例例3两个半径均为两个半径均为R的圆形平板电极，平行正对放置，相距为的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电势差为，极板间的电势差为U，板间电场可以认为是均匀的一个，板间电场可以认为是均匀的一个粒子从正粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心时恰好落在极板中心已知质子带电荷量为已知质子带电荷量为e，质子和中子的质量均视为，质子和中子的质量

19、均视为m，忽略重力和空，忽略重力和空气阻力的影响，求：气阻力的影响，求：(1)极板间的电场强度极板间的电场强度E；(2)粒子在极板间运动的加速度粒子在极板间运动的加速度a；(3)粒子的初速度粒子的初速度v0.思路点拨思路点拨两平行板间的电场为匀强电场，所以两平行板间的电场为匀强电场，所以粒子在板间做类粒子在板间做类平抛运动，分析的方法与平抛运动相同，即运动的合成与分解平抛运动，分析的方法与平抛运动相同，即运动的合成与分解第29页/共38页第30页/共38页第31页/共38页3如图所示，质量为如图所示，质量为m，电荷量为，电荷量为q的带电粒子以初的带电粒子以初速速v0进入场强为进入场强为E的匀强

20、电场中，极板的长度为的匀强电场中，极板的长度为L，电，电容器极板中央到光屏的距离也是容器极板中央到光屏的距离也是L.已知带电粒子打到已知带电粒子打到光屏的光屏的P点，求偏移量点，求偏移量OP的大小的大小第32页/共38页1(2011年高考天津理综年高考天津理综)板间距为板间距为d的平行板电容器所带电荷量为的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为时，两极板间电势差为U1，板间场强为，板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变现将电容器所带电荷量变为为2Q，板间距变为，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板，板间场强为间场强为E2，下列说法

21、正确的是，下列说法正确的是()AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E1答案：答案：C第33页/共38页2(2011年高考安徽理综年高考安徽理综)图图(a)为示波管的原理图如果在电极为示波管的原理图如果在电极YY之之间所加的电压按图间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按之间所加的电压按图图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()解析：解析：由图由图(b)及图及图(c)知，当知，当UY为正时，为正时，Y板电势高，电子向板电势高，电子向Y偏，偏，而此时而此时UX为负，即为负，即X板电势高，电子向板电势高，电子向X板偏，所以选板偏，所以选B.答案：答案：B第34页/共38页3用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图所如图所示示)设两极板正对面积为设两极板正对面积为S，极板间的距离为，极板间的距离为d，静电计指针偏角为，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不变，若实验中，极板所